RU2384384C1 - Manufacturing method of hollow pumping rod for gas-oil wells - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: there is obtained rod body and head in the form of all-metal structure by forging and proceeds in two stages. Head allows external clamp and "area for key". At the first stage it is received initial semi-finished product with reinforced part and formed "area for key". At the second stage it is implemented final formation of external clamp of head. The second stage is implemented at least at three sequential conversions at least in three final impressions. At the first conversion in the first impression there is introduced metallic technological ring into area of formed clamp. In the following impressions it is implemented final clamping of semi-finished product.

EFFECT: increasing of bearing capacity of pump rod.

6 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления головок полых насосных штанг для газонефтяных скважин.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used for the manufacture of heads of hollow sucker rods for gas and oil wells.

Наиболее близким к заявленному изобретению является известный из уровня техники способ, технологический цикл которого предусматривает раздельное изготовление полых элементов тела и головки штанг и их последующее соединение сваркой с регламентированными технологическими параметрами формирования профиля и геометрических размеров (Патент РФ №2233214, В23Р 15/00, 2004).Closest to the claimed invention is a method known from the prior art, the technological cycle of which provides for the separate manufacture of hollow elements of the body and the head of the rods and their subsequent connection by welding with regulated technological parameters of profile formation and geometric dimensions (RF Patent No. 2233214, В23Р 15/00, 2004 )

К недостаткам известного из уровня техники способа следует отнести малую несущую способность насосной штанги в сравнении с цельнометаллической конструкцией.The disadvantages of the prior art method include the low bearing capacity of the pump rod in comparison with the all-metal construction.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении несущей способности насосной штанги за счет получения тела штанги и ее головки в виде цельнометаллической конструкции.The problem to which the claimed invention is directed, is to increase the bearing capacity of the pump rod by obtaining the body of the rod and its head in the form of an all-metal structure.

Данный технический результат достигается посредством того, что в способе изготовления полой насосной штанги для газонефтяных скважин, включающем получение тела штанги и головки, имеющей наружный бурт и сопрягаемое с последним «место под ключ», отличающийся тем, что получают тело штанги и головку в виде цельнометаллической конструкции штамповкой из трубной заготовки в два этапа, на первом из которых получают исходный полуфабрикат с утолщенной частью и оформленным «местом под ключ» путем набора металла трубной заготовки с первоначальным уменьшением ее внутреннего диаметра и последующей раздачей с увеличением наружного диаметра и исходной толщины в полуматрицах предварительных заготовительных ручьев ковочной машины, а на втором этапе производят окончательное формирование наружного бурта головки насосной штанги по меньшей мере в три последовательных перехода в полуматрицах по меньшей мере трех окончательных ручьев ковочной машины с использованием металлического технологического кольца с профилем наружной поверхности, подобным профилю формируемого наружного бурта, при этом в процессе первого перехода в первом ручье сначала осуществляют внедрение в полость полуфабриката в область формируемого бурта металлического технологического кольца профилированным внутренним пуансоном с возможностью частичного увеличения наружного диаметра полуфабриката в области формируемого бурта и фиксации в этой области технологического кольца, одновременно осуществляют предварительный обжим близлежащего к наружному бурту конца полуфабриката наружным пуансоном, а затем в последующих ручьях осуществляют окончательный обжим упомянутого полуфабриката с формообразованием упорного выступа формируемого бурта.This technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing a hollow sucker rod for gas and oil wells, which includes obtaining the body of the rod and head having an outer collar and mating with the latter "turnkey place", characterized in that the body of the rod and head in the form of all-metal stamping of the tube stock in two stages, the first of which gives the original semi-finished product with a thickened part and a decorated "turnkey place" by dialing the metal tube stock with the original by reducing its inner diameter and then distributing it with an increase in the outer diameter and initial thickness in the semi-matrices of the preliminary blanking streams of the forging machine, and in the second stage, the outer shoulder of the pump rod head is finally formed in at least three successive transitions in the semi-matrices of at least three final streams forging machine using a metal process ring with an outer surface profile similar to the profile of the formed outer drill That, in the process of the first transition in the first stream, the metal technological ring is introduced into the cavity of the semi-finished product in the area of the formed collar by a profiled inner punch with the possibility of a partial increase in the semi-finished product outer diameter in the formed shoulder and fixing in this technological ring region, simultaneously preliminary crimping the end of the semi-finished product adjacent to the outer collar with an external punch, and then in subsequent streams, the end is carried out Tel'nykh crimping of said semifinished product from the protrusion formed by shaping the thrust collar.

Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

Фиг.1 - схема первого перехода операции высадки конца трубы первого этапа, на котором увеличивается толщина стенки за счет уменьшения внутреннего диаметра трубы;Figure 1 - diagram of the first transition of the operation of disembarking the end of the pipe of the first stage, which increases the wall thickness by reducing the inner diameter of the pipe;

Фиг.2 - схема промежуточных переходов операции раздачи первого этапа, на которых наружный диаметр полуфабриката увеличивается с одновременным увеличением толщины стенки конца трубы;Figure 2 is a diagram of the intermediate transitions of the distribution operation of the first stage, in which the outer diameter of the semi-finished product increases with a simultaneous increase in the wall thickness of the pipe end;

Фиг.3 - схема последнего перехода операции раздачи полуфабриката, завершающего первый этап, с формированием исходного полуфабриката для второго этапа изготовления головки полой насосной штанги, на котором увеличивается наружный и внутренний диаметры головки полуфабриката, и оформляется «место под ключ», например, в виде шестигранника;Figure 3 is a diagram of the last transition of the operation of distributing the semi-finished product completing the first stage, with the formation of the initial semi-finished product for the second stage of manufacturing the head of the hollow pump rod, on which the outer and inner diameters of the head of the semi-finished product are increased, and a “turnkey place” is formed, for example, in the form hexagon;

Фиг.4 - схема первого перехода второго этапа, при этом слева относительно оси показан контур исходного полуфабриката в инструменте перед деформацией, а справа относительно оси после осуществления внедрения металлического технологического кольца и предварительного обжима близлежащего к наружному бурту конца полуфабриката и фиксации металлического технологического кольца;Figure 4 is a diagram of the first transition of the second stage, while the left side of the axis shows the contour of the initial semi-finished product in the tool before deformation, and the right side of the axis after the implementation of the metal technological ring and preliminary crimping of the end of the semi-finished product adjacent to the outer collar and fixing the metal technological ring;

Фиг.5 - схема второго перехода второго этапа, на котором осуществляется последующий обжим близлежащего к наружному бурту конца полуфабриката;5 is a diagram of the second transition of the second stage, which is followed by crimping adjacent to the outer collar of the end of the semi-finished product;

Фиг.6 - схема последнего перехода второго этапа, на котором происходит окончательный обжим с формообразованием упорного выступа формируемого бурта.6 is a diagram of the last transition of the second stage, which is the final crimp with the formation of the thrust protrusion of the formed collar.

Способ осуществляют следующей последовательностью операций.The method is carried out by the following sequence of operations.

Процесс осуществляют в два этапа методом штамповки из монолитной трубной заготовки. На первом этапе получают исходный полуфабрикат с утолщенной частью и оформленным «местом под ключ», например, посредством использования необходимого количества предварительных заготовительных ручьев в полуматрицах ковочной машины. На первом переходе первого этапа, как показано на фиг.1, осуществляется набор металла методом уменьшения внутреннего диаметра трубной заготовки 1 с получением полуфабриката 2 при помощи полуматриц 3 и пуансона 4. Далее, как показано на фиг.2, полуфабрикат подвергается раздаче не более чем за два перехода при помощи полуматриц 5 и пуансона 6 с увеличением наружного диаметра и толщины трубной заготовки (Ковка и штамповка: Т.2. Горячая штамповка./ Под ред. Е.И.Семенова. - М.: Машиностроение, 1986. 592 с., ил.). Окончательное формирование исходного полуфабриката с утолщенной частью 7 и оформленным «местом под ключ» 8 происходит при помощи полуматриц 9 и пуансона 10, как показано на фиг.3, путем раздачи полуфабриката с увеличением более наружного и менее внутреннего диаметра для получения упомянутой утолщенной части.The process is carried out in two stages by stamping from a monolithic pipe billet. At the first stage, the initial semi-finished product with a thickened part and a decorated “turnkey place” is obtained, for example, by using the necessary number of preliminary harvesting streams in the semi-matrices of the forging machine. At the first transition of the first stage, as shown in FIG. 1, the metal is recruited by reducing the inner diameter of the pipe billet 1 to obtain a semi-finished product 2 using half-matrix 3 and a punch 4. Next, as shown in FIG. 2, the semi-finished product is subjected to distribution no more than for two transitions using half-matrices 5 and punch 6 with an increase in the outer diameter and thickness of the tube billet (Forging and stamping: T.2. Hot stamping. / Ed. by E.I. Semenov. - M.: Mashinostroenie, 1986. 592 p. ., ill.). The final formation of the initial semi-finished product with a thickened part 7 and a decorated "turnkey place" 8 occurs with the help of half-matrixes 9 and a punch 10, as shown in Fig. 3, by distributing the semi-finished product with an increase in the outer and less inner diameter to obtain the said thickened part.

Окончательное формирование наружного бурта осуществляют на втором этапе, по меньшей мере, в три последовательных перехода, по меньшей мере, в трех окончательных ручьях в полуматрицах ковочной машины. Первоначально на первом переходе в первом ручье, как показано на фиг.4, осуществляется внедрение в полость полуфабриката в область формируемого бурта 11 металлического технологического кольца 12 (сплошного или разрезного) профилированным внутренним пуансоном 13, при обратном движении которого за счет сформированной конусной поверхности 14 происходит частичное увеличение наружного диаметра полуфабриката в области формируемого бурта 11 и фиксация в этой же области металлического технологического кольца 12. Одновременно осуществляется предварительный обжим близлежащего к наружному бурту конца 15 полуфабриката наружным пуансоном 16. Затем в последующих ручьях, как показано на фиг.5, 6, осуществляют окончательный обжим упомянутого полуфабриката с формообразованием упорного выступа формируемого бурта 11, при этом заданный внутренний диаметр головки полой насосной штанги обеспечивается за счет оправки 17.The final formation of the outer collar is carried out in the second stage, at least three consecutive transitions, at least three final streams in the semi-matrices of the forging machine. Initially, at the first transition in the first stream, as shown in Fig. 4, a metal technological ring 12 (continuous or split) is introduced into the cavity of the semi-finished product into the region of the formed collar 11 by a profiled inner punch 13, during the reverse movement of which due to the formed conical surface 14 a partial increase in the outer diameter of the semi-finished product in the region of the formed collar 11 and fixing in the same region of the metal technological ring 12. At the same time, The compression crimp of the end 15 of the semifinished product adjacent to the outer collar 16 by the outer punch 16. Then, in subsequent streams, as shown in Figs. due to the mandrel 17.

Таким образом, заявленное изобретение позволяет изготовить тело штанги и ее головку в виде цельнометаллической конструкции, что приведет к повышению несущей способности изделия, за счет исключения в его конструкции сварных соединений.Thus, the claimed invention allows to manufacture the body of the rod and its head in the form of an all-metal structure, which will lead to an increase in the bearing capacity of the product, due to the exclusion of welded joints in its design.

Способ опробован в экспериментальном и промышленном вариантах.The method is tested in experimental and industrial versions.

Claims (1)

Способ изготовления полой насосной штанги для газонефтяных скважин, включающий получение тела штанги и головки, имеющей наружный бурт и сопрягаемое с последним «место под ключ», отличающийся тем, что получают тело штанги и головку в виде цельнометаллической конструкции штамповкой из трубной заготовки в два этапа, на первом из которых получают исходный полуфабрикат с утолщенной частью и оформленным «местом под ключ» путем набора металла трубной заготовки с первоначальным уменьшением ее внутреннего диаметра и последующей раздачей с увеличением наружного диаметра и исходной толщины в полуматрицах предварительных заготовительных ручьев ковочной машины, а на втором этапе производят окончательное формирование наружного бурта головки насосной штанги по меньшей мере в три последовательных перехода в полуматрицах по меньшей мере трех окончательных ручьев ковочной машины с использованием металлического технологического кольца с профилем наружной поверхности, подобным профилю формируемого наружного бурта, при этом в процессе первого перехода в первом ручье сначала осуществляют внедрение в полость полуфабриката в область формируемого бурта металлического технологического кольца профилированным внутренним пуансоном с возможностью частичного увеличения наружного диаметра полуфабриката в области формируемого бурта и фиксации в этой области технологического кольца, одновременно осуществляют предварительный обжим близлежащего к наружному бурту конца полуфабриката наружным пуансоном, а затем в последующих ручьях осуществляют окончательный обжим упомянутого полуфабриката с формообразованием упорного выступа формируемого бурта. A method of manufacturing a hollow sucker rod for gas and oil wells, including obtaining the body of the rod and the head having an outer collar and mating with the latter "turnkey place", characterized in that the body of the rod and head in the form of an all-metal structure is stamped from a pipe billet in two stages, on the first of which receive the initial semi-finished product with a thickened part and a decorated "turnkey place" by dialing the metal of the tube billet with an initial reduction in its inner diameter and subsequent distribution with uve by dividing the outer diameter and the initial thickness in the semi-matrices of the preliminary forging streams of the forging machine, and at the second stage, the outer shoulder of the pump rod head is finally formed into at least three successive transitions in the semi-matrices of at least three final forging machine streams using a metal technological ring with a profile the outer surface, similar to the profile of the formed outer collar, while during the first transition in the first creek There is a penetration into the cavity of the semi-finished product in the region of the formed collar of the metal technological ring with a profiled inner punch with the possibility of a partial increase in the outer diameter of the semi-finished product in the region of the formed collar and fixation in this region of the technological ring, at the same time, preliminary crimping of the end of the semi-finished product adjacent to the external collar is carried out, and then in subsequent streams carry out the final crimping of the said semi-finished product with the forming protrusion of the formed shoulder.

Images