[发明专利]超长细孔内孔表面硬化设备

说明书

技术领域

本发明属于内孔表面硬化设备，具体涉及一种超长细孔内孔表面硬化设备。

背景技术

常用的零件表面硬化方法多采用机械方法，使零件表面产生塑性变形，可以引起表面加工硬化。其特点是使用机械能造成表面层高密度位错、亚晶碎化等不平衡组织的强化表面层，从而有效地增强材料表面强度、硬度、耐磨性、耐蚀性和物理性能。

但是超长细孔内孔的表面硬化，由于其长径比非常大，且内孔孔径通常存在较大的偏差，所以采用传统的机械方法，无法解决表面硬化的施力问题。

例如：石油钻铤，属于钻井专用工具，消耗量较大。其内孔孔径很小，在Φ50mm～Φ80mm之间，而石油钻铤长度却在5000mm以上，而且内孔孔径存在较大的偏差。石油钻铤的内孔表面粗糙度及硬度，是影响石油钻铤使用寿命的重要因素。石油钻铤在利用深孔加工技术完成石油钻铤内孔加工之后，其内孔表面粗糙度较大，而硬度较低，直接投入使用，会导致石油钻铤内孔表面的快速磨损，以致整个石油钻铤报废。而采用传统的机械方法，是无法解决石油钻铤内孔表面硬化的施力问题。

发明内容

本发明为了解决现有传统的机械方法，无法解决超长细孔内孔表面硬化的施力问题，提供了一种石油钻铤内孔表面硬化设备。

本发明采用如下的技术方案实现：

超长细孔内孔表面硬化设备，其特征在于其包括可以伸入内孔内的喷枪，喷枪通过喷丸加速管与喷丸系统连接，喷丸系统与驱动其往复运用的驱动装置连接，喷丸系统安装在导轨上，喷丸加速管安装于高度可调的导向装置上。

所述的内孔另一端通过负压吸管连接回收系统。

弹丸与压缩空气首先在喷丸系统的混合室内混合，并经过导丸管共同进入喷丸加速管，喷丸加速管前端连接喷枪。将喷枪与喷丸加速管共同伸入石油钻铤内孔，喷丸在气流的作用下，喷向石油钻铤的内孔表面。弹丸冲击石油钻铤内孔表面，使之产生凹坑。钻铤内孔表面在机械力的作用下，产生塑性变形及宏观残余应力，引起加工硬化，从而使钻铤内孔表面层的硬度、强度得到提高，降低表面粗糙度。随着弹丸反复多次冲击钻铤内孔表面，其表面塑性变形量增大，表面硬度、强度逐渐增加。喷向钻铤内孔表面的弹丸通过回收系统进行回收，再进行筛选，将破损弹丸去除，能够重复使用的弹丸通过输送装置重新进入加工循环。通过改变气流压力，喷射方位等工艺参数，可以有效控制钻铤表面硬化层的深度。

工作过程中，工件放置在由V型支架组成的工作台上。工件固定不动，喷嘴随喷丸系统一起移动。喷丸系统在驱动装置的带动下向工件移动，喷嘴通过导向装置进入钻铤内孔，实施喷丸过程。

本发明具有如下有益效果：采用喷丸强化工艺，对石油钻铤内孔表面进行硬化，可以在同一台设备上对不同长度、不同孔径、不同公差、不同硬度要求的石油钻铤进行内孔表面硬化。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

图中：1-负压吸管、2-喷枪、3-导向装置、4-喷丸加速管、5-喷丸系统、6-混合室、7-导丸管、8-回收系统、9-导轨、10-驱动装置，11-工件

具体实施方式

结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

石油钻铤内孔硬化设备如图1所示。主要包括负压吸管1、喷枪2、导向装置3、喷丸加速管4、喷丸系统5、混合室6、导丸管7、回收系统8、导轨9、驱动装置10等。超长细孔内孔表面硬化设备，其特征在于其包括可以伸入内孔内的喷枪2，喷枪2通过喷丸加速管4与喷丸系统5连接，喷丸系统5与驱动其往复运用的驱动装置10连接，喷丸系统安装在导轨9上，喷丸加速管4安装于高度可调的导向装置3上。所述的内孔另一端通过负压吸管1连接回收系统8。喷丸系统、喷枪可采用现有喷丸硬化工艺的喷丸系统、喷枪结构。

弹丸与压缩空气在喷丸系统下部的混合室6内混合，在压缩空气的作用下，弹丸经过导丸管7，共同进入喷丸加速管4，经喷丸加速管加速后，弹丸由喷枪2喷出。喷丸系统5安装于导轨9之上，在驱动装置10的作用下，喷丸系统5、喷丸加速管4以及喷枪2，可以作左右往复运动。调节导向装置3的高度，使喷枪2对准石油钻铤内孔，在驱动装置10的作用下，喷枪2和喷丸加速管4进入石油钻铤内孔。由喷枪2喷出的弹丸冲击石油钻铤内孔表面，使石油钻铤内孔表面在机械力的作用下产生塑性变形及宏观残余压应力，引起加工硬化，从而使石油钻铤内孔表面的硬度、强度得到提高。

由喷丸加速管4、喷枪2喷出的弹丸完成内孔表面硬化，在负压吸管1的吸力作用下，经过负压吸管1进入回收系统8，回收系统8对弹丸进行筛选，将破损的弹丸去除，能够重复使用的弹丸重新进入加工循环。硬化加工过程在全封闭的环境下进行，实现粉尘回收率100％，对环境无污染。