摩擦焊機在石油鉆桿加工過程中的使用和保養(yǎng)

何旭(勝利油田黃河鉆井管具公司 山東 東營257000)

一、摩擦焊工藝研究

1.摩擦焊接技術(shù)

摩擦焊是一種固焊接方法。該技術(shù)以摩擦熱為熱源，通過機械摩擦運動及施加軸向壓力使兩摩擦表面產(chǎn)生熱量，把焊件表面加熱到塑性狀態(tài)，然后利用此熱量將金屬牢固的聯(lián)接起來。摩擦焊不僅適用于鋼、鋁、銅等普通材料的焊接，還可焊接高溫強度級相差很大的異種鋼和異種金屬，以及形成低熔點共晶和脆性化合物的異種金屬。

目前摩擦焊技術(shù)主要有連續(xù)驅(qū)動摩擦焊、慣性摩擦焊、相位摩擦焊、徑向摩擦焊和攪拌摩擦焊技術(shù)。

2.連續(xù)驅(qū)動摩擦焊

連續(xù)驅(qū)動摩擦焊原理是在摩擦壓力的作用下被焊界面相互接觸，通過相對運動進(jìn)行摩擦，使機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽媚Σ翢崛コ缑娴难趸铮陧斿懥Φ淖饔孟滦纬煽煽拷宇^。該過程所產(chǎn)生的摩擦加熱功率為

式中P——摩擦加熱功率；

μ——摩擦系數(shù)；

k——系數(shù)；

ρ——摩擦壓力；

u——摩擦相對運動速度。

二、摩擦焊機的使用和保養(yǎng)

C-132A-J型摩擦焊機是一種應(yīng)用了連續(xù)驅(qū)動摩擦焊技術(shù)的摩擦焊機，由摩擦焊機(主機)、鉆桿上下料裝置、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和傳動裝置扥等組成。主機由床身、主軸箱、滑臺、主油缸、夾具等主要部件組成。

1.主軸箱

主軸箱的功能是帶動鉆桿接頭旋轉(zhuǎn)、制動及沖內(nèi)飛邊，并由安裝在其箱體兩側(cè)的兩個主油缸帶動滑臺移動進(jìn)行摩擦和頂鍛加壓。

主軸箱主要由箱體、主油缸、旋轉(zhuǎn)夾具、平衡油缸、皮帶輪、離合器、制動座、制動油缸、回轉(zhuǎn)給油器和鎖緊螺母等組成。

檢查保養(yǎng)要點：

(1)當(dāng)主軸箱出現(xiàn)漏油的情況時，一般是因為旋轉(zhuǎn)夾具內(nèi)活塞密封圈出現(xiàn)了破損或失效。在更換密封圈的過程中，需要觀察活塞外壁是否出現(xiàn)了“拉缸現(xiàn)象”，如果情況比較輕微，可用油石進(jìn)行打磨，并對旋轉(zhuǎn)夾具內(nèi)腔進(jìn)行清潔；若情況較為嚴(yán)重，則需對活塞進(jìn)行更換。

(2)每月需對旋轉(zhuǎn)夾具的卡爪進(jìn)行清理，防止卡爪縫隙中鐵銹、積塵過多，影響鉆桿接頭的夾緊。

(3)每季度需對皮帶輪及皮帶進(jìn)行檢查，若皮帶出現(xiàn)損壞或失效，需更換全套皮帶。

2.浮動夾具、定心夾具

在C-132A-J型摩擦焊機中，2套浮動夾具與2套定心夾具共用一套潤滑系統(tǒng)，由潤滑裝置的自動活塞式潤滑泵將潤滑油從油箱內(nèi)打出，以一定的流量經(jīng)油路分別輸送至各夾具摩擦面上以進(jìn)行潤滑，其中流量可調(diào)。

若夾具的潤滑不足，就有可能出現(xiàn)干摩擦，進(jìn)而發(fā)生“拉缸”現(xiàn)象，并最終導(dǎo)致正常生產(chǎn)時浮動夾具和定心夾具無法正常夾持鉆桿，使鉆桿在焊接過程中出現(xiàn)偏心、打顫等現(xiàn)象，影響鉆桿質(zhì)量，甚至導(dǎo)致鉆桿報廢。

其中，對于后定心夾具，容易與焊機后側(cè)蓋發(fā)生干摩擦。而對于前定心夾具和前、后浮動夾具，由于處在潤滑油路上游部位，供油較為充足，一般情況下不容易發(fā)生干摩擦。

因此，為了保證各夾具都能夠得到充分的潤滑，必須保證摩擦焊機各油路管線的科學(xué)排布和油路油量的合理分配。

3.接頭上料機構(gòu)

接頭上料機構(gòu)主要負(fù)責(zé)鉆桿接頭的正常上料。由油缸帶動鏈條，鏈條拉動托板進(jìn)行上料。

接頭上料機構(gòu)容易損壞的部位是鏈條兩端的固定點，因為在這兩個點受力比較集中，瞬時力比較大，常出現(xiàn)拉斷或開裂現(xiàn)象。

設(shè)備運轉(zhuǎn)一段時間后，在振動的作用下，油缸底座固定容易松動。此外，由于上料時鉆桿接頭自身的作用力，長時間工作后托板容易出現(xiàn)變形。

檢查保養(yǎng)要點：

(1)鏈條需要定期上油，減少磨損。

(2)鏈條兩端固定點需每班進(jìn)行檢查，出現(xiàn)嚴(yán)重磨損、開裂等情況時及時更換固定。

(3)托板變形需進(jìn)行矯正，嚴(yán)重時需更換。

4.配套自動線(鉆桿上下料架)

配套自動線的潤滑點應(yīng)按照要求進(jìn)行保養(yǎng)。其中，豎滾輪需每班輔助加機油，滾輪軸承每季度需加注黃油。

5.液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)由電機、油泵、油箱和集成油路組成。

液壓站液壓油過濾器的作用是過濾液壓油中的雜質(zhì)，當(dāng)壓力表壓力出現(xiàn)異常波動時，應(yīng)考慮清潔或更換濾芯。

檢查保養(yǎng)要點：

(1)每班檢查油位，根據(jù)液壓站左下方的標(biāo)尺進(jìn)行觀測，以及時補充，不可使油位低于下限。

(2)液壓站與摩擦焊機的液壓管線，每班需進(jìn)行檢查。

(3)壓力表要定期進(jìn)行計量校驗。

6.傳動裝置

傳動裝置由主電機、軸承座、皮帶輪、底座、調(diào)整螺栓和T形槽墊鐵組成。

檢查保養(yǎng)要點：

(1)每季度檢查碳刷磨損情況，嚴(yán)重磨損時應(yīng)進(jìn)行更換。

(2)每季度檢查V帶張緊力，可以通過調(diào)節(jié)調(diào)整螺栓以改變傳動裝置與焊機主軸中心距的方式進(jìn)行調(diào)整。

7.滑臺

滑臺上的行程開關(guān)由SQ1、SQ2、SQ3組成，安裝在床身上。SQ1為原位行程開關(guān)，滑臺后退時撞塊K1壓下SQ1，滑臺停于原位，撞塊的位置與工件的長短有關(guān)，K1向左調(diào)時快退行程加長，K2向右調(diào)時快退行程縮短，SQ2為快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)行程開關(guān)，撞塊K2的位置確定工進(jìn)行程的長短。SQ3為前極限行程開關(guān)，滑臺前進(jìn)至撞塊K3壓下的SQ3時，滑臺停止前進(jìn)。

檢查保養(yǎng)要點：

撞塊可以通過調(diào)節(jié)螺絲進(jìn)行調(diào)節(jié)，但要注意撞塊的姿態(tài)要調(diào)整適當(dāng)，調(diào)整過松會使行程開關(guān)失去作用，調(diào)整過緊會導(dǎo)致撞塊與行程開關(guān)過度接觸，降低行程開關(guān)使用壽命。

8.其他

(1)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

必須保證設(shè)備正常工作溫度，理想的溫度范圍在25~50℃之間。

(2)配電柜

檢查保養(yǎng)要點：

1.每季度對熔斷器進(jìn)行檢查，檢查熔體與保險座是否接觸良好，接觸部位是否有燒傷痕跡，如有則應(yīng)進(jìn)行修整，修整達(dá)不到要求的則應(yīng)更換。

2.每季度對交流接觸器維修保養(yǎng)，除接觸器表面的污垢，尤其是進(jìn)線端相間的污垢。

總結(jié)

良好的使用和保養(yǎng)是摩擦焊機能夠長期平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，在石油鉆桿的生產(chǎn)過程中具有十分重要的意義。

[1]何立.焊接與切割設(shè)備的使用和維修(七十)-摩擦焊機的使用與維修[J].電焊機.2007,27(11)：76-78.

[2]陳忠海.摩擦焊接技術(shù)及其工程應(yīng)用[J].電焊機.2011,41(8)：101-106.