Буровая штанга - это общий термин в машиностроении и обрабатывающей промышленности. Вы можете использовать буровые штанги для изготовления различных инструментов, таких как фрезы, инструменты для горячей обработки, детали машин, пуансоны, напильники и многое другое. Но знаем ли мы, как правильно выбрать буровую штангу для наших нужд?
Буровые штанги различаются по прочности, долговечности, термостойкости и области применения. Имея на выбор так много различных марок и типов материалов, как мы можем гарантировать, что выберем правильную буровую штангу?
Вот тут-то мы и вступаем – это единственное руководство, которое вам когда-либо понадобится, чтобы узнать о буровых штангах, их использовании и применении. Это руководство подходит как для начинающих, так и для профессионалов в отрасли.
Давайте посмотрим на некоторые из наиболее часто задаваемых вопросов по буровым штангам!
Что такое буровая штанга?
Проще говоря, буровая штанга представляет собой более длинный стальной кусок легко поддающейся формовке инструментальной стали, который можно использовать для механической обработки для производства различных инструментов и деталей.
Обычно буровые штанги имеют круглую форму. Однако есть и квадратные, такие как квадратные келли, которые вы увидите ниже. Буровые штанги, как правило, достаточно мягкие, чтобы их можно было обработать до окончательной формы.
Буровые штанги должны иметь чистую и гладкую поверхность. Для их изготовления таким способом мы обычно используем прецизионное шлифование.
Для чего используется буровая штанга?
Буровые штанги имеют множество различных применений. Производители обычно используют буровые штанги для изготовления буровых долот, валов, установочных штифтов, разверток, пробойников, метчиков, молотков, напильников, режущих инструментов, огнеметов и т. д.
Различные марки буровых штанг лучше всего подходят для конкретных целей. Например:
- W1 подходит для инструментов для холодной обработки, ручных инструментов, режущих инструментов, пуансонов, штампов и т. д.;
- Марка O1 лучше всего подходит для пуансонов, штампов и калибров;
- A2 и D2 подходят для фрез, валков, накатников, чеканных штампов, пуансонов, штампов и т. д.;
- S7 Gade идеально подходит для выбивных штифтов, пробойников, штампов, захватов, гусеничных инструментов, речных наборов, оправок, круглых труборезов и многого другого;
- H13 (или V44) подходит для инструментов для горячей обработки, пластиковых форм, инструментов для литья под давлением, сердечников, выталкивающих штифтов и многого другого;
Типы буровых штанг по способу изготовления
Согласно производственный процесс они проходят, существует три различных типа буровых штанг: закалка на воздухе, закалка в воде и закалка в масле. Каждая из этих буровых штанг имеет различные области применения. Давайте объясним кое-что о каждом из этих различных типов производственных процессов и буровых штанг.
Воздушная закалка
Мы начнем с самой прочной категории инструментальной стали – буровой штанги воздушной закалки. Сталь воздушной закалки имеет больше сплава, и это делает ее такой твердой и стойкой. После термической обработки можно оставить закаливать буровые штанги на воздухе в неподвижном состоянии.
Буровые штанги с воздушной закалкой обладают превосходной обрабатываемостью и износостойкостью по сравнению со штангами с закалкой в масле или воде. Кроме того, закалка на воздухе безопаснее, чем закалка в воде или масле, в отношении деформации и стабильности размеров.
Масляная закалка
Буровые штанги с закалкой в масле занимают второе место по твердости и долговечности. Хотя стержни для закалки в масле содержат меньше сплава, чем стержни для закалки на воздухе, они все же достаточно богаты, чтобы выдерживать сварку. Кроме того, закаливаемая в масле сталь пригодна для механической обработки.
Если вы не уверены, что означает термин «закалка в масле», он подразумевает нагревание стержня до тех пор, пока он не начнет светиться красным, а затем погружение его в бассейн с теплым маслом. При этом сталь становится твердой и готовой к механической обработке или сварке.
Закалка водой
И, наконец, у нас есть буровые штанги с закалкой в воде, которые отличаются самым низким содержанием сплава, но отлично подходят для механической обработки. Однако в них недостаточно легирующих элементов, что означает, что они конструктивно не подходят для сварки.
Чтобы закалить буровую штангу водой, мы сначала нагреваем сталь до тех пор, пока она не станет пылать красным, а затем погружаем ее в бассейн с водой, чтобы она остыла. Когда металл твердый, его можно легко обрабатывать, но не сваривать. Обычно для изготовления напильников или молотков можно использовать буровые штанги с закалкой в воде.
Типы буровых штанг в зависимости от резьбы
Мы можем классифицировать буровые штанги на три разных типа в зависимости от резьбы: обычные буровые штанги, квадратные бурильные штанги и тяжелые бурильные трубы.
Обычная буровая штанга
Мы можем легко распознать обычную буровую штангу, так как это центральная или основная часть бурильной колонны. Вверху обычная буровая штанга соединяется с квадратной ведущей трубой (поясняется ниже), а внизу она крепится к утяжеленной бурильной трубе.
При бурении скважин функция обычной бурильной штанги заключается в углублении скважины, передаче крутящего момента и перемещении бура вверх и вниз.
Квадратная Келли
Как мы упоминали выше, квадратная ведущая труба находится в самой верхней части буровой установки, где она передает крутящий момент и несет часть веса буровой установки. Термин «квадратная келли» появился из-за того, что эти детали обычно имеют квадратную форму.
Квадратная келли состоит из:
- Приводная часть – обычно квадратная, но может быть и шестигранной;
- Верхний шарнир – левая резьба;
- Нижний шарнир – правая резьба;
Тяжелая бурильная труба
Выше мы упоминали, что базовая буровая штанга прикрепляется к утяжеленной бурильной трубе внизу. Между этими двумя частями находится тяжелая бурильная труба. Утяжеленная бурильная труба (сокращенно ТБТ) является переходной частью между обычной буровой штангой и утяжеленной бурильной трубой на забое.
Роль тяжелой бурильной трубы заключается в обеспечении поддержки и стабильности бурильной колонны и повышении ее износостойкости.
Из чего сделаны буровые штанги?
Изготовить буровую штангу можно из различных марок и видов отожженной инструментальной стали. Термин «инструментальная сталь» включает в себя различные типы углеродистой и легированной стали, подходящие для изготовления инструментов.
Мы производим буровые штанги из инструментальных сталей благодаря их свойствам твердости и устойчивости к температурным ударам, деформации и истиранию. Вообще говоря, эти материалы из инструментальной стали обладают высокой износостойкостью.
Для изготовления буровых штанг можно использовать различные марки инструментальной стали: W1, O1, A2, D2, S7, M2 и V44. Каждый из этих сортов имеет свои отличительные особенности и свойства, которые делают его превосходным для конкретного применения. В зависимости от типа, некоторые инструментальные стали нержавеющая сталь, в то время как другие являются полунержавеющими.
Какова твердость буровой штанги?
Твердость буровой штанги зависит от инструментальной стали, которую мы использовали для ее изготовления. Вы можете определить и сообщить твердость материала с помощью двух разных шкал: твердости по Бринеллю и шкале твердости по Роквеллу.
По шкале твердости Бринелля инструментальные стали должны иметь твердость от 207 до 341. По шкале Роквелла те же материалы должны иметь твердость от 96 до 110 Rb.
Обрабатываемость буровой штанги тесно связана с твердостью. Различные марки инструментальной стали имеют разную обрабатываемость.
По сравнению с 1.0% углеродистой сталью, вот удобство обработки различных марок инструментальной стали:
Марка инструментальной стали |
Процент обрабатываемости |
W1 |
100% |
O1 |
95% |
A2 |
65% |
D2 |
50% |
S7 |
95% |
M2 |
65% |
H13 |
75% |
(Таблица обрабатываемости инструментальных сталей)
Производственные процессы буровых штанг
В целом существует два основных типа изготовления буровых штанг: закалка в воде и закалка в масле.
Чтобы создать буровую штангу, инструментальную сталь сначала нагревают до тех пор, пока она не приобретет светящийся красный цвет. Как только он станет красным, его нужно охладить, чтобы он затвердел и сохранил свою форму. Это охлаждение может быть выполнено путем погружения буровой штанги в воду или в теплое масло. Давайте посмотрим на различия между обоими этими процессами.
Изготовление буровых штанг с закалкой водой
Закаленные в воде буровые штанги звучат именно так, как они звучат – буровые штанги закаляются при погружении их в воду. Во-первых, инструментальная сталь нагревается до тех пор, пока не приобретет светящийся красный цвет. Затем его погружают в бассейн с водой, чтобы он остыл и затвердел.
Закаленная в воде буровая штанга имеет низкое содержание сплава, что делает ее идеальной для механической обработки, но недостаточно прочной для сварки. Закаленные в воде буровые штанги лучше всего подходят для тех, кто ищет дешевые и хорошо поддающиеся обработке детали и инструменты.
Производство закаленных в масле буровых штанг
Производственный процесс закалки в масле включает в себя сталь, которая подвергается термической обработке и погружается в теплое масло для охлаждения.
Закаленные в масле буровые штанги содержат больше сплава, поэтому они подходят как для механической обработки, так и для сварки. Что касается их твердости, стержни, закаленные в масле, намного выше по шкале. Благодаря своей прочности они более долговечны и устойчивы к экстремальным температурам.
Какова длина буровой штанги?
Длина средней буровой штанги составляет либо 3 фута (36 дюймов), либо 12 футов (144 дюйма). Некоторые производители буровых штанг соглашаются разрезать 12-футовые штанги на две 6-футовые штанги, с которыми легче работать и манипулировать ими.
В метрической системе стержень 36 дюймов равен 91.44 см, а 144 дюйма — 3.6 метра.
Насколько прямой является буровая штанга?
Когда дело доходит до допуска на прямолинейность бурильной штанги, мы видим два разных числа: одно в дюймах, другое в миллиметрах.
Для отожженной инструментальной стали длиной 36, 72 или 144 дюйма допуск составляет +0/+0.125″, а прямолинейность должна составлять ±005″ макс. TIR на 12″.
Размеры в миллиметрах следующие:
- Допуск -0.60/+2.60 мм;
- Прямолинейность макс. ± 13 мм TIR на 300 мм;
Можно ли сваривать буровую штангу?
Короткий ответ: да, вы можете сваривать буровые штанги. Однако учтите, что термическая обработка в процессе сварки закалится инструментальная сталь и затвердеет. С этим материалом будет сложнее работать и манипулировать им.
Таким образом, при сварке бурильных труб всегда соблюдайте наилучшие методы сварки, чтобы избежать получения материала, с которым слишком трудно работать.
Кроме того, большинство буровых штанг с закалкой в масле и на воздухе подходят для сварки, а сталь с закалкой в воде - нет. Имейте это в виду при подготовке производственного процесса.
Из какой марки стали буровая штанга?
Мы можем использовать несколько различных марок инструментальной стали для изготовления буровых штанг: W1, O1, A2, D2, S7, M2 и V44. Давайте посмотрим, для чего лучше всего подходит каждый из них.
Инструментальная сталь W1
Тип: Водоотталкивающий
Мы решили сначала поговорить об инструментальной стали W1 из-за того, насколько широко используются и недороги эти буровые штанги. Однако низкая цена связана с пониженной прочностью этого материала. Сталь W1 имеет меньшее содержание легирующих элементов, чем сталь, закаленная на воздухе или в масле. Меньше сплава означает, что этот материал идеально подходит для механической обработки, но недостаточно прочен для сварки.
Принимая во внимание все это, мы рекомендуем буровые штанги W1 с закалкой в воде для применений, не требующих дополнительной прочности и твердости.
Инструментальная сталь O1
Тип: Маслозакалка
Инструментальная сталь O1 обладает замечательной прочностью, если учесть ее скромную цену. Производители часто используют буровые штанги O1 в качестве превосходной замены буровых штанг W1 в тех случаях, когда требуется повышенная прочность и износостойкость.
При всех своих фантастических свойствах эти буровые штанги O1 имеют отличное соотношение цены и качества. Более высокое содержание легирующих элементов в стали, закаливаемой в масле, делает ее гораздо лучшей альтернативой закаливаемой в воде инструментальной стали, такой как W1.
Инструментальная сталь А2
Тип: Воздушная закалка
Буровые штанги A2 проходят закалку на воздухе, что обеспечивает хорошую обрабатываемость и свариваемость. Типы инструментальной стали с воздушной закалкой приобретают свою твердость путем простого охлаждения на воздухе. Поскольку речь идет о хромистой легированной стали высшего качества, инструментальная сталь А2 обладает свойствами глубокой закалки, высокой прочностью на сжатие и выдающейся стабильностью после закалки.
По сравнению с О1, А2 может служить более сложной заменой, обеспечивающей большую прочность, износостойкость и стабильность конструкции.
Инструментальная сталь D2
Тип: Воздушная закалка
Инструментальная сталь D2 — уникальный материал с высоким содержанием углерода и хрома. Уровни хрома и углерода выше, чем в стали A2, что делает ее более прочной и устойчивой к износу.
Неудивительно, что буровые штанги D2 обычно являются одними из самых дорогих, которые вы можете найти. Благодаря высокой стойкости и долговечности вы можете использовать буровые штанги D2 для волочения и ковки линий.
Инструментальная сталь S7
Тип: Воздушная закалка
Буровая штанга S7 имеет более низкое содержание углерода, чем другие типы стали, что делает ее невероятно ударопрочной. Вот почему штанги S7 также известны как сверхударные буровые штанги.
Когда мы обрабатываем его нагреванием, S7 приобретает высокий уровень твердости. Обычно мы используем буровые штанги S7 для деталей, которые должны выдерживать удары при экстремально низких и высоких температурах.
Инструментальная сталь M2
Тип: вольфрам-молибден, высокоскоростной
Буровая штанга M2 является наиболее широко используемой маркой для изготовления режущих инструментов и других сверл. Таким образом, M2 является своего рода золотым стандартом для быстрорежущей инструментальной стали.
M2 демонстрирует превосходную твердость и износостойкость. В прошлом мы часто использовали T1 для высокоскоростных приложений. Однако благодаря своим превосходным характеристикам и свойствам M2 массово заменил T1.
Инструментальная сталь V44 (H13)
Тип: Воздушное охлаждение
Viscount 44 полностью прогрет Инструментальная сталь H13. Процесс предварительной закалки V44 делает его очень подходящим для штампов для горячей обработки. Используя V44, мы можем уменьшить опасность деформации или изменения размера во время термообработки.
Наиболее распространенные области применения V44 включают инструменты для экструзии, штампы для штамповки, пластиковые формы и множество различных инструментов для горячей обработки.
Какова твердость по Роквеллу буровой штанги?
Твердость по Роквеллу — это шкала, основанная на твердости различных материалов при вдавливании. Различные значения имеют разные буквенно-цифровые коды в зависимости от их уровня твердости.
Как мы упоминали ранее, мы производим буровые штанги из отожженной инструментальной стали с твердостью по Роквеллу от 96Rb до 110Rb.
Тип материала |
Прецизионный диаметр | Твердость по Бринеллю | Твердость по Роквеллу |
Инструментальная сталь | 0.000 ″ - 0.124 ″ | 341 |
110Rb |
Инструментальная сталь |
0.125 ″ - 0.249 ″ | 275 | 104Rb |
Инструментальная сталь | 0.250 ″ - 0.875 ″ | 241 |
101Rb |
Инструментальная сталь |
0.876 ″ + | 207 |
96Rb |
(Таблица твердости буровых штанг по Роквеллу)
Подводить итоги
И последнее, но не менее важное: мы хотели бы вернуться к важности буровых штанг для получения гладкой поверхности без каких-либо ошибок или дефектов. Кроме того, позаботьтесь о том, чтобы инструментальная сталь, которую вы используете, была высокого качества. Вы можете добиться этого, сотрудничая с производителем качественной механической обработки и сообщая о своих запросах.
В общем, мы искренне надеемся, что смогли объяснить вам, что такое буровая штанга, как мы ее производим и все ее различные применения. Выбор правильной марки инструментальной стали в соответствии с применением буровой штанги — это то, что вам нужно практиковать. С помощью этого руководства по изготовлению буровых штанг вы сможете принять обоснованное решение.