[发明专利]抽油杆锻造成形工艺及其模具

说明书

本发明涉及一种抽油杆锻造成形工艺及其模具，也适用于类似长杆件的制作。

抽油杆锻造成形，涉及长杆件的镦锻工艺，制订长杆件镦锻工艺，目前国内外遵循“锥形锻模镦锻规则”，50年代，前苏联学者A．л．TomлeноВ通过实验制订长径比ψ≤9的镦锻限制曲线a，对于ψ₀＜9时，认为应满足镦缩比β＜3，从而采用了一水平限制曲线，80年代，前苏联学者E.И.ComлeноВ等人对ψ₀＜7的铅和铝坯试验研究，虽然得出了超出限制曲线a的结果(E.И.ComeноВ,И.C.3aноъeВ,ЛВaрaтпьноиВьтсaЯкиВ коничeскоМ пyaнcонeпри шриштaМпокe нaшaшшинострошнaтьноквочньтх шaшинях,BeстнМк шaшиноcтороeнaя,1981.No.6.C.50-51)，但仍然未解决ψ₀＞9的镦锻极限问题，例如抽油杆锻件CYGφ16mm其长径比ψ₀＞18.13，无法使用现行的“锥形模镦锻规则”，因而许多国家在制订抽油杆锻造工艺及其模具设计时，参照上述规则加上经验设计，在平锻机上镦锻时，坯料处于非稳定变形条件下，常因轴向失稳而产生折叠，缺肉等缺陷，导致废品率高达20％以上，成本高，工效低；我国每年需抽油杆2500～3000万米(约312～370万根)若以废品率20％以上来推算，其浪费是相当严重的。

针对上述现有技术存在的缺点，本发明公开一种适用于大长径比抽油杆的锻造成形工艺及其模具。

本发明是在以下试验基础上提出来的，并在实践中获得成功。对长径比ψ₀=10-20的铝坯，在模膛不充满系数μ=1.04-1.06的情况下进行镦锻试验，得到限制曲线n，经修正得实用曲线m，由此，本发明通过以下技术方案实施：

(一)将坯料一次加热，在平锻机上通过三次聚料、预成形、成形和切边打字六个工步，完成抽油杆头部的镦锻成形。所述第一工步为聚料工步，该工步镦粗变形量为β₁大于第二工步镦粗变形量β₂，即β₁＞β₂，该工步的凸模锥腔大端取锥角α＞2°，以防止产生径向飞边和形成折叠，锥腔小端为一段圆柱形型腔，以提高坯料变形稳定性，模膛粗糙度从第一工步到成形工步逐渐减小，第一工步的粗糙度为12.5-6.3；所述第二工步为聚料工步，该工步镦粗变形量大于第三工步变形量β₃，即β₂＞β₃，该工步的凸模锥腔大端取锥角α＞2°，以防止产生径向飞边和形成折叠，锥腔小端为一段圆柱形型腔，以提高坯料变形稳定性，粗糙度6.3-3.2；所述第三工步也为聚料工步，该工步镦粗变形量β₃＞＞β₄，该工步的凸模锥腔大端取锥角α＞2°以防止径向飞边和形成折叠，粗糙度3.2-1.6。

(二)与上述抽油杆锻造成形工艺相匹配的模具用于平锻机上锻造抽油杆，它由凸模、凸模夹持器、凹模体、螺钉、凹模、夹紧凹模、扶正模、打字模等组成，各聚料工步的凸凹模分模面在同一平面F内，坯料变形区与不变形区的分界面在各工步中除打字工步外均在同一平面E内，便于操作及实现自动定长送料。聚料工步设凸模锥腔，其大端取锥角α＞2°，聚料工步凸模锥腔小端设一段圆柱形型腔，以提高坯料变形的稳定性，凸模通过螺钉固定于凸模夹持器上，凹模及夹紧模、扶正模、打字模通过螺钉固定于平锻机夹紧滑块上的凹模体上。

本发明的优点：(一)本工艺能合理确定各工步镦锻变形量；(二)聚料工步设凸模锥腔，其小端设一圆柱形型腔，以提高坯料变形的稳定性，减小镦锻变形量，锥腔大端设一锥角α＞2°，可防止坯料产生径向飞边、折叠，并可使每一工步变形量足够大而又不至于产生过份的纵向弯曲。(三)坯料变形与不变形区的分界面在各工步中除打字工步外均在同一平面内，便于实现自动定长送料，操作方便；(四)模具结构合理，加工简单，采用本发明工艺及模具能使抽油杆锻造成品率由过去的平均70％提高到95％以上，锻件质量全面达到API标准及国际GB7229-87。

附图说明如下：

附图1锥形模膛镦锻限制曲线图

附图2抽油杆锻造工艺图

附图3模具结构原理图

下面以抽油杆CYGφ16mm为实例结合附图对其锻造工艺及其模具说明如下：