插接式螺旋钻杆的摩擦焊接工艺.pdf

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1、2010年第6期煤矿机电·55·插接式螺旋钻杆的摩擦焊接工艺王斌，牟培英，郭益辉，桑鹏(煤炭科学研究总院西安研究院，陕西西安710077)摘要：随着螺旋钻进技术的发展，插接式螺旋钻杆已被广泛地应用于松软煤层的钻孔施工中。本文介绍了插接式螺旋钻杆的结构特点，通过在加工中应用相位摩擦焊接技术，从而保证了钻杆连接处螺旋叶片流线的连续性，提高了钻杆的钻进效率。关键词：螺旋钻杆；相位摩擦焊接；应用中图分类号：P634．4+2文献标识码：B文章编号：1001—0874(2010)06—0055—03PhasicFrictionWeldingProcessofPlug—typeSpiralDrilling

2、RodWANGBin，MOUPei。ying，GUOYi‘hui，SANGPeng(Xi’8．／1BranchofChinaCoalResearchInstitute，Xi’蜘710077，China)Abstract·Withthedevelopmentofspiraldrillingtechnology，theplug-typedspiraldrillingrodhasbeenappliedwidelyinthedrillingconstructionofsoftcoalseam．Introducesthestructurefeaturesofplug-typedspiraldrilli

3、ngrod，throughtheuseofphasefrictionweldingtechnologyintheprocessing，thecontinuityofspiralbladeflowatdrillpipejointsisensured，whichimprovesthedrillingefficiencyofdrillingrod．Keywords：spiraldrillpipe；phasefrictionwelding；application目前，在松软煤层中通常采用螺旋钻杆进行钻孔施工，由于噪音低、成本低、成孔率高、孔壁稳定等优点，深受钻工欢迎，螺旋钻杆的结构也得到不断完善。1

4、螺旋钻杆螺旋钻杆按其连接方式可分为螺纹连接，法兰连接及插销连接等多种连接方式。其中插销连接式螺旋钻杆，又名插接式螺旋钻杆，其结构尺寸小、装卸钻杆相对方便，并能够实现钻杆的正反转，因而插接式螺旋钻杆已成为解决松软突出煤层瓦斯抽采的有效工具。1一公接头；2一中间杆；3一螺旋叶片；4一母接头图1插接式螺旋钻杆结构示意图插接式螺旋钻杆结构如图1所示。主要由公接头、母接头、中间杆、螺旋叶片四部分组成。其中，公、母接头与中间杆通过摩擦焊接构成芯杆，然后将绕制好的螺旋叶片焊接在芯杆的表面。2摩擦焊接工艺摩擦焊接过程是一种固态焊接过程，既可以避免在焊接零件中产生与熔化结晶过程相关的诸如气孔、夹杂和结晶裂纹等

5、缺陷，又可在焊接零件中获得锻造组织。采用摩擦焊接工艺焊接的钻杆，焊缝强度高，焊接质量稳定，接头可靠性好。因此，该技术在地质钻杆的加工中得到了广泛应用。目前，螺旋钻杆常用的摩擦焊接工艺主要有两种：①普通摩擦焊接工艺；②相位摩擦焊接工艺。(1)普通摩擦焊接工艺普通摩擦焊接工艺是采用单头摩擦焊机进行焊接的，摩擦焊机结构如图2所示，每次只能焊接一个接头，故公、母接头与杆体的焊接需要经两次焊接过程才能完成。焊接前，将被焊的公接头或母接头放置在旋转夹具里，中间杆放置在移动夹具中，焊接时旋转夹具夹紧接头开始旋转，移动夹具夹紧中间杆向旋转夹·56·煤矿机电2010年第6期12345＼1f／晒量：：商II一焊

6、机机身；2一旋转夹具；3一公／母接头；4一中间杆；5一移动夹具图2单头摩擦焊机示意图具移动，两个工件接触后在一定的轴向压力下摩擦焊接为一整体。焊完一个接头后将杆体调转方向后再焊接另一接头。由单头摩擦焊机焊接的插接式螺旋钻杆，其公、母接头之间的相位不确定，如图3所示。A-AB—B图3单头焊接钻杆接头相位角示意图当焊接螺旋叶片时，为保证加工的一致性，通常采用以母接头销孔位置来定位螺旋叶片的起始位置。由图4可以看出，在销子孔对正两根钻杆顺利连接的情况下，连接处的螺旋叶片流线不一定连续，容易出现错位，这样会影响螺旋钻杆在钻孔施工过程中的排粉效果。图4单头焊接钻杆连接时叶片示意图可见，采用普通摩擦焊接

7、工艺焊接周期长，接头相位角不确定，叶片不连续，排粉效果差。(2)相位摩擦焊接工艺相位摩擦焊接工艺是采用双头相位摩擦焊机同时焊接钻杆两端接头的加工工艺。双头相位摩擦焊机主要结构如图5所示，安置在床身两端主轴箱中l2345671，6一旋转夹具；2一公接头；3一中间杆；4一固定夹具；5一母接头；7一焊机机身图5双头相位摩擦焊机示意图的两根主轴能产生同步旋转，并可同时向置于中间的固定夹具相向运动，进行两个接头的同时焊