關(guān)于大型鉆機鉚焊制造工藝分析

彭 真

（湖南省地勘局 探礦機械研制中心，長沙 410100）

礦產(chǎn)是重要的資源，也是各行各業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，因此，礦產(chǎn)開采對國家經(jīng)濟發(fā)展和保障民生有著重要的作用。近年來，隨著礦產(chǎn)開采工作的不斷推進(jìn)，對深層礦產(chǎn)資源的勘探和開發(fā)成為其工作的主要內(nèi)容。在礦產(chǎn)勘探中，鉆機發(fā)揮了重要作用。而隨著礦產(chǎn)勘探從淺層次向深層次轉(zhuǎn)變，鉆機的質(zhì)量和技術(shù)水平也必須不斷提升。制造工藝是決定鉆機質(zhì)量和技術(shù)水平的重要因素。所以，研究鉚焊制造工藝，提高制造的精度和零件質(zhì)量，對保障大型鉆機工作效率有著重要的意義。

1 XY-44A型鉆機介紹

XY-44A型鉆機是湖南省地勘局探礦機械研制中心自主研發(fā)制造的一種大型鉆機。該型號鉆機是一種中深孔巖心鉆機，它不僅適用于以合金、金剛石為主進(jìn)行大、小口徑的巖芯鉆探，還可用于工程地質(zhì)勘察以及建筑工程、水電工程、公路、鐵路和港口等領(lǐng)域的工程施工。

XY-44A型鉆機具有以下特點：采用汽車變速箱和離合器，結(jié)構(gòu)緊湊、合理，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，傳動效率高，裝拆方便。合理的轉(zhuǎn)速范圍且轉(zhuǎn)速級數(shù)多，低速扭矩大，使用范圍廣。配有水剎車，深孔鉆進(jìn)，下鉆平穩(wěn)安全。具有兩檔反轉(zhuǎn)速度，便于孔內(nèi)事故處理。鉆機的功率大。結(jié)構(gòu)先進(jìn)，布局合理，便于維修、保養(yǎng)。體積小，重量輕，可拆性好。鉆機立軸的給進(jìn)行程長，有利于提高鉆進(jìn)效率，減少堵鉆、燒鉆等事故的發(fā)生。移車平穩(wěn)，固定簡單可靠，高速鉆進(jìn)穩(wěn)定性好。鉆機操縱手柄少，布局合理，操縱靈活可靠。鉆機卡盤采用液壓柱銷式，夾緊可靠，不傷主動鉆桿。

圖1 XY-44A型鉆機實物圖

2 井架制造和衍裝工藝分析

從圖1可以看出，鉆機的井架是其重要的組成部分。該型號的鉆機井架組成零件主要有主體、油管臺、二層臺、井架附件、人字架和籠梯等。對于鉆機的井架制造而言，其難度主要在主體的精度控制方面，此外，井架主體與人字架之間的配裝也是井架制造的主要內(nèi)容和難點之一。

XY-44A型鉆機的井架主體主要分為五段，而且各段之間通過井架大片連接。因此，各段的衍裝是確保井架主體精度的關(guān)鍵所在。為了保證主體的各部分之間連接的接口間隙符合標(biāo)準(zhǔn)要求，就需要對接口進(jìn)行認(rèn)真研磨，以保證各段之間的接觸間隙在一定范圍內(nèi)。同時，可以采用連接銷配裝點焊耳板的方法來規(guī)定各段之間的連接部位。在這個過程中，采用合理的焊接方式和順序至關(guān)重要。為了減少焊接后的打磨處理時間，可以利用多位簡單焊接的方法，對焊接輸入熱進(jìn)行合理控制，從而保證井架的垂直度和直線度。這樣就能有效避免井架因為焊接順序問題而導(dǎo)致的變形現(xiàn)象。

完成井架的預(yù)制工作后，人們就需要進(jìn)行大片連籠工作。大型鉆機的井架連籠主要分為兩個部分，一是井架橫撐和斜撐的配裝連籠，二是天車、二層臺和籠梯等部分的配裝連籠。為了保證衍裝尺寸，單純依靠焊接是無法控制的，因此必須采用定位地錨配合的方法。將地錨配置在井架兩個大片兩側(cè)的適當(dāng)位置，并通過反變形控制，實現(xiàn)對井架衍裝的精度控制。同時，可以通過預(yù)配裝，避免一些小部件對井架主體產(chǎn)生的干涉作用。預(yù)配裝一般都是在井架臥衍時完成，通過預(yù)配裝可以觀察配裝方式是否合理。

此外，在井架衍裝過程中，要保證其全場范圍內(nèi)，單片對角誤差、總對角誤差都在合理范圍之內(nèi)，各部件組裝時的間隙以及局部間隙都必須精確控制。為了提高配裝效率，人們可以采用芯軸和工裝，以便提供更好的技術(shù)支持。

3 人字架的預(yù)制及井架主體與人字架配裝

對于大型鉆機而言，人字架與井架主體的配裝也是一項重要的工作。人字架的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，主要包括大橫梁、四個撐桿（左右前后）、兩組拉桿和橫梁操作臺。這些部件的制造也必須符合一定的要求。因此，在制造過程中，人們需要注意以下幾點。

一是對于左右前三個撐桿，應(yīng)該通過分體加工的方式，精確控制其下部耳座的尺寸，以符合安裝的需要。當(dāng)完成整體放樣點焊后，可以對其上部分進(jìn)行加工。這些工作完成后，就可以通過施焊方式完成其與井架的配裝。

二是對于左右后撐桿，其上下部的耳座需要分體加工。在鉚焊組對時，需要首先對上部分的耳座進(jìn)行施工，將其與H鋼焊接在一起，然后根據(jù)上部耳座尺寸選擇下部耳座尺寸。此外，下部耳座需要到人字架衍裝時再進(jìn)行焊接。

三是對于人字架與井架主體的配裝而言，關(guān)鍵在于兩者間的一段耳板的配裝。為了保障耳板配裝的精度，衍裝前，需要根據(jù)四個連接耳座的尺寸做好放樣工作，并預(yù)先設(shè)計好工裝程序。

除了井架和人字架等部件之外，對于鉆機的底座處理也是保障其質(zhì)量和技術(shù)水平的重點。從實際應(yīng)用來看，那些影響底座整體起升的因素都是鉆機制造工藝中需要重點控制的對象，這就需要嚴(yán)格的程序控制。

對于底層和頂層的組裝程序而言，首先應(yīng)該完成工字鋼的焊接，完成組焊工作，其次是各個部件之間的精確組裝，最后是底層和頂層之間的總裝。對于中層部件的組裝而言，首先要完成各個部件之間的組裝，其次是完成校型工作和機械加工過程，最后是中層的總裝。而對于底層和頂層組裝而言，應(yīng)該確保前后橫梁孔在同一軸上，且橫梁孔必須垂直于底座橫截面，平行于底座井眼中心線。因此，在底層和頂層組裝過程中，需要對左右上座和左右下座的組裝進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免誤差過大。

4 結(jié)論

大型鉆機鉚焊制造是體現(xiàn)國家制造水平的重要內(nèi)容之一，隨著我國制造水平的不斷提高，鉆井裝備的質(zhì)量和制造水平也不斷增強，這對提高我國大型鉆機的國際競爭力有著很重要的意義。制造工藝的控制是決定大型鉆機質(zhì)量和技術(shù)水平的重要因素，因此，未來對大型鉆機的改進(jìn)，仍需從制造工藝入手。優(yōu)化制造工藝，提高制造精度，降低制造成本將是我國大型鉆機發(fā)展的重要方向。