[发明专利]一种涨径式热成形工艺及其石油钻采扶正器成型用模具

说明书

本发明提出了一种涨径式热成形工艺及其石油钻采扶正器成型用模具，包括冲头、模具本体，所述模具本体从下至上依次设有第一小头定位腔、第二小头定位腔、胀径腔，所述冲头包括用于向下挤压坯料以使坯料胀径段在胀径腔内直径增大且坯料胀径段沿垂直方向向上增长的第一冲头、用于向下挤压以使坯料第二小头在第二小头定位腔内沿垂直方向向上增长的第二冲头，用以解决石油钻采扶正器成型后金属纤维组织被切断的技术问题。

技术领域

本发明涉及一种涨径式热成形工艺及其石油钻采扶正器成型用模具。

背景技术

石油钻采扶正器毛坯现有的成型工艺为采用圆钢棒料经中频加热后利用油压机先镦粗然后进行压型，压型完成后进行成型和反挤，现有石油钻采扶正器的冲压由三套模具完成：压型模具、成型模具及冲孔模具。

首先，在产品整体成型时，为克服产品变径比大不易成型的弊端，增加小端内孔至大端内孔连接部位余量，呈锥形过渡，此时产品大端外圆小中间大，冲压难以保证，必须通过后期机械加工达到产品要求的中间大两端小的特点。因为需要后期机械加工，故造成了毛坯余量大，原材料利用率低，加工费用高，成本居高不下。

进一步的，在毛坯在成型时，石油钻采扶正器毛坯上端及内孔都未能直接锻造成型，需经机加工将内孔及外圆加工出产品要求的成形，这将人为地切断金属纤维组织，致使工件的内在质量和抗疲劳寿命有所降低。

发明内容

本发明提出一种涨径式热成形工艺及其石油钻采扶正器成型用模具，以解决石油钻采扶正器成型后金属纤维组织被切断的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种石油钻采扶正器成型用模具，包括冲头、模具本体，所述模具本体从下至上依次设有第一小头定位腔、第二小头定位腔、胀径腔，所述冲头包括用于向下挤压坯料以使坯料胀径段在胀径腔内直径增大且坯料胀径段沿垂直方向向上增长的第一冲头、用于向下挤压以使坯料第二小头在第二小头定位腔内沿垂直方向向上增长的第二冲头。

进一步的，所述第一冲头包括第一顶杆、第一端部，所述第二冲头包括第二顶杆、第二端部，所述第二端部长度大于第一端部。

进一步的，所述第一小头定位腔、第二小头定位腔、胀径腔相邻两者之间平滑过渡。

进一步的，所述模具本体包括设有第一小头定位腔、第二小头定位腔、胀径腔的压型下模，所述压型下模嵌设于模座，所述压型下模为圆台、棱台任意一种。

进一步的，所述压型下模与模座之间设有大套，所述模座上端设有压型上模，所述压型上模与压型下模之间卡口配合以防止两者相对水平运动，所述压型上模与大套可拆固定连接，所述压型上模套设有小压环，所述小压环与模座可拆固定连接，所述模具本体下端设有顶出孔，所述顶出孔内设有顶杆以在坯料成型后将坯料从模具本体内顶出。

进一步的，所述压型下模下端、大套下端平齐，所述压型下模下端、大套下端与模座之间设有调整垫。

一种涨径式热成形工艺，包括上述所述的石油钻采扶正器成型用模具，具体包括以下步骤：（1）将坯料墩粗的同时进行浅冲孔，并使毛坯的第一小头形成；（2）将坯料转移至石油钻采扶正器成型用模具内，将第一冲头伸入浅冲孔内并向下对坯料进行第一次深冲孔以使坯料胀径段在胀径腔内直径增大且坯料胀径段沿垂直方向向上增长；（3）替换第一冲头为第二冲头并继续对坯料进行第二次深冲孔，以使坯料第二小头在第二小头定位腔内沿垂直方向向上增长。

采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：

（1）实现了毛坯中间大两端小的热成形工艺。

（2）在现有设备基础条件下，解决了成型时毛坯上端自由成型，压型和成型衔接处无冲压缺陷的技术性难题。

（3）该工艺简单、能节约大量金属材料、并可获得沿轴向分布的全纤维金属流线，使产品在抗拉强度、屈服强度、冲击功等方面的机械性能有了质的突破。