CN103899708A - 适用于低温环境的链条及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于低温环境的链条及其制备方法，该链条包括由耐低温的合金优质钢制成的外链板、销轴、内链板、套筒和中链板，由两片内链板和两个套筒过盈配合组成一个内链节，由两片中链板和销轴过盈配合组成外销片，由多个内链节和多个外销片串装再盖两端外链板依次相联接构成链条；在套筒内涂满低温油脂，销轴两端分别穿过套筒和外链板后采用四方铆头锁紧固定；所述外链板、内链板和中链板均采用宽腰结构，所述销轴表面具有高硬化层。本技术方案提高了链条的强度，延长了链条使用寿命，且具有良好的可靠性。

Description

适用于低温环境的链条及其制备方法
技术领域
本发明专利涉及钻井设备传动用链条，尤其是一种适用于低温及粉尘、冲击等恶劣环境的超高强度链条及其制备方法。
背景技术
目前，一些在低温环境中使用普通的标准链条和不锈钢链条两种类型链条，特别是用在钻井设备上具有粉尘、冲击的高强度要求的场合，标准链条使用的材料在低温环境下容易产生冷脆现象而产生断裂，而不锈钢链条克服了低温冷脆现象但强度方面却无法满足高强度载荷的要求，对于使用客户来说链条经常断裂，必须频繁更换链条，使用寿命短、可靠性差，对最终用户来说成本高，生产效率低。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种用在低温及粉尘、冲击等恶劣环境的超高强度链条及其制备方法，提高链条的强度，延长链条使用寿命，且具有良好的可靠性。
为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种适用于低温环境的链条，包括由耐低温的合金优质钢制成的外链板、销轴、内链板、套筒和中链板，由两片内链板和两个套筒过盈配合组成一个内链节，由两片中链板和销轴过盈配合组成外销片，由多个内链节和多个外销片串装再盖两端外链板依次相联接构成链条；在套筒内涂满低温油脂，销轴两端分别穿过套筒和外链板后采用四方铆头锁紧固定；所述外链板、内链板和中链板均采用宽腰结构，所述销轴表面具有高硬化层。
作为优选，所述外链板、内链板和中链板的厚度相同，所述销轴直径大于外链板厚度的1.8倍，所述套筒壁厚大于外链板厚度的0.5倍。加大销轴直径和套筒壁厚不仅可以提高链条强度，而且便于表面处理和提高处理效果。
一种适用于低温环境的链条的制备方法，所述外链板、内链板和中链板由耐低温的合金优质钢板材冲裁成型后，再进行热处理和喷丸处理，然后对同一链节上的两个内链节中的内链板进行配对和同时数控镗孔加工，对同一组的外链板和中链板进行配对和同时数控镗孔加工；销轴由耐低温的合金优质钢棒料冲裁成型后，先进行热处理，使其心部硬度在35～40HRC，再进行表面渗钒处理，使其表面经过二次硬化产生高硬化层，高硬化层硬度在2000HV以上；所述套筒由耐低温的合金优质钢制成，经过热处理及无心磨加工；在链条装配时，由两片内链板和两个套筒过盈配合组成一个内链节，由两片中链板和销轴过盈配合组成外销片，由多个内链节和多个外销片串装再盖两端外链板依次相联接构成链条；在套筒内涂满低温油脂，销轴两端分别穿过套筒和外链板后采用四方铆头锁紧固定；链条装配完成后进行强力预拉，预拉载荷为60%的链条抗拉强度。
本发明由于采用了以上的技术方案，选用适应于低温环境的低温钢材料；链条结构与普通双排滚子链条有了明显改善，中链板与销轴采用过盈配合，此结构能有效提升链条的受力情况，并使之均匀受力。零件结构相应改进，链板改进成宽腰型，加大销轴直径等方面进行设计优化，加工工艺比传统加工工艺相比也有了极大的改进，链板配对、热处理工序后增加数控镗孔，改善链板的精度；销轴采用表面经过二次硬化；在链条装配时链条铰接部位都涂满抗低温油脂，使链条在最初的运行中得到充得的润滑；通过这一系列的设计及工艺改进能保证在低温环境下满足链条的高强度、耐冲击的要求，从而延长了链条的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
实施例1：
如图1、图2所示的一种适用于低温环境的链条，包括由耐低温的合金优质钢制成的外链板1、销轴2、内链板3、套筒4和中链板5，由两片内链板3和两个套筒4过盈配合组成一个内链节，由两片中链板5和销轴2过盈配合组成外销片，由多个内链节和多个外销片串装再盖两端外链板1依次相联接构成链条；在套筒4内涂满低温油脂，销轴2两端分别穿过套筒4和外链板1后采用四方铆头锁紧固定；所述外链板1、内链板3和中链板5均采用宽腰结构，所述销轴2表面具有高硬化层。所述外链板1、内链板3和中链板5的厚度相同，所述销轴2直径大于外链板1厚度的1.8倍，所述套筒4壁厚大于外链板1厚度的0.5倍。
一种适用于低温环境的链条的制备方法，所述外链板1、内链板3和中链板5由耐低温的合金优质钢板材冲裁成型后，再进行热处理和喷丸处理，然后对同一链节上的两个内链节中的内链板进行配对和同时数控镗孔加工，对同一组的外链板和中链板进行配对和同时数控镗孔加工；销轴2由耐低温的合金优质钢棒料冲裁成型后，先进行热处理，使其心部硬度在35～40HRC，再进行表面渗钒处理，使其表面经过二次硬化产生高硬化层，高硬化层硬度在2000HV以上；所述套筒4由耐低温的合金优质钢制成，经过热处理及无心磨加工；在链条装配时，由两片内链板3和两个套筒4过盈配合组成一个内链节，由两片中链板5和销轴2过盈配合组成外销片，由多个内链节和多个外销片串装再盖两端外链板1依次相联接构成链条；在套筒4内涂满低温油脂，销轴2两端分别穿过套筒4和外链板1后采用四方铆头锁紧固定；链条装配完成后进行强力预拉，预拉载荷为60%的链条抗拉强度。
本实施例，适用低温环境的超高强度链条，主要由5个零件组成，由二片内链板3和二个套筒4过盈配合，组成一个内链节；由中链板5和销轴2过盈配合组成外销片；再由内链节和外销片串装再盖两端外链板1依次相联接就可以得到任意节数的链条，在盖外链板1前套筒4内都涂满特定的低温油脂，装配后的链条能灵活转动，销轴贯穿外链板后用四方铆头的技术，使得销轴端面处外径增大，从而增加销轴与链板的联接牢固度。结构与普通双排传动用滚子链结构相近，但是中链板与销轴采用过盈配合技术，此技术起到链条受力均匀的作用，不会因为链条受力初始时承受载荷非常大，使外链板销孔易于被拉伸变形后脱落。
因链条使用在低温及粉尘、冲击等恶劣场合中，对链条的零件及工艺上进行了改进，链条材料选用耐低温的奥氏体低温钢，特别的含有化学成分Ni、Mn等元素，并经过低温夏比试验选择最合适的热处理硬度，使链条在低温的场合下一样有出色的力学性能；链板选用合金优质钢，板型变成宽腰结构，经热处理工序后进行喷丸处理，提高链板的疲劳性能，并增加数控镗孔，改善链板的精度；同一链节上的两个内链节中的内链板必须配对、同时数控镗孔，以及同一组的外链板和中链板配对后数控镗孔，目的是保证其链板孔心距尺寸的一致性，装配后使链条在工作时受力均匀；销轴采用高级优质钢，销轴经过热处理后，心部硬度在37HRC左右，后经过SV表面渗钒处理，使表面经过二次硬化，硬度高达2200HV以上，使表面产生高硬化层，在低温-50℃时的夏比值在25J以上，销轴的心部韧性能有效的解决链条使用时的冲击，同时表面的高硬化层提高了销轴的耐磨性；筒套选用合金优质钢，经过热处理及无心磨等加工手段，能保证具有一定的强度及韧性，满足冲击性能的要求；在链条装配时链条铰接部位都涂满耐低温油脂，此低温油脂普遍用于航空领域，能在低温环境下也有良好的硝似粘度及低温转矩,使链条在最初的运行中得到充得的润滑；链条装配完成后在专用设备上进行强力预拉，预拉载荷达到60%的链条抗拉强度，有效消除最初的链条伸长，提高链条整体的抗疲劳性能。因链条在实际工作时为两条链条左右同时使用，在强力预拉后的链条进行了对比测量，使两条链条的总长度控制在一定的范围之内，使用时能均匀受载。这一系列的设计及工艺改进有效的提升了链条的抗拉强度、耐磨性能、疲劳性能，能保证在低温及粉尘、冲击等恶劣场合也能正常使用，最终延长了链条的使用寿命。
上述链条为大型钻井设置动力***的主要组成部分，先液压机带动链轮，使链条在链轮上移动，通过链条的移动可以让钻头有下压或上升的功能。而链条经过合理设计加工，能完全满足钻井设置的正常运行，延长了链条的使用寿命，增加钻井的工作时间，从而提升客户的效益。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种适用于低温环境的链条，其特征在于，包括由耐低温的合金优质钢制成的外链板（1）、销轴（2）、内链板（3）、套筒（4）和中链板（5），由两片内链板（3）和两个套筒（4）过盈配合组成一个内链节，由两片中链板（5）和销轴（2）过盈配合组成外销片，由多个内链节和多个外销片串装再盖两端外链板（1）依次相联接构成链条；在套筒（4）内涂满低温油脂，销轴（2）两端分别穿过套筒（4）和外链板（1）后采用四方铆头锁紧固定；所述外链板（1）、内链板（3）和中链板（5）均采用宽腰结构，所述销轴（2）表面具有高硬化层。
2.根据权利要求1所述的一种适用于低温环境的链条，其特征在于，所述外链板（1）、内链板（3）和中链板（5）的厚度相同，所述销轴（2）直径大于外链板（1）厚度的1.8倍，所述套筒（4）壁厚大于外链板（1）厚度的0.5倍。
3.如权利要求1或2所述的一种适用于低温环境的链条的制备方法，其特征在于，所述外链板（1）、内链板（3）和中链板（5）由耐低温的合金优质钢板材冲裁成型后，再进行热处理和喷丸处理，然后对同一链节上的两个内链节中的内链板进行配对和同时数控镗孔加工，对同一组的外链板和中链板进行配对和同时数控镗孔加工；销轴（2）由耐低温的合金优质钢棒料冲裁成型后，先进行热处理，使其心部硬度在35～40HRC，再进行表面渗钒处理，使其表面经过二次硬化产生高硬化层，高硬化层硬度在2000HV以上；所述套筒（4）由耐低温的合金优质钢制成，经过热处理及无心磨加工；在链条装配时，由两片内链板（3）和两个套筒（4）过盈配合组成一个内链节，由两片中链板（5）和销轴（2）过盈配合组成外销片，由多个内链节和多个外销片串装再盖两端外链板（1）依次相联接构成链条；在套筒（4）内涂满低温油脂，销轴（2）两端分别穿过套筒（4）和外链板（1）后采用四方铆头锁紧固定；链条装配完成后进行强力预拉，预拉载荷为60%的链条抗拉强度。
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