关于大型钻机铆焊制造工艺分析

彭 真

（湖南省地勘局 探矿机械研制中心，长沙 410100）

矿产是重要的资源，也是各行各业发展的重要基础，因此，矿产开采对国家经济发展和保障民生有着重要的作用。近年来，随着矿产开采工作的不断推进，对深层矿产资源的勘探和开发成为其工作的主要内容。在矿产勘探中，钻机发挥了重要作用。而随着矿产勘探从浅层次向深层次转变，钻机的质量和技术水平也必须不断提升。制造工艺是决定钻机质量和技术水平的重要因素。所以，研究铆焊制造工艺，提高制造的精度和零件质量，对保障大型钻机工作效率有着重要的意义。

1 XY-44A型钻机介绍

XY-44A型钻机是湖南省地勘局探矿机械研制中心自主研发制造的一种大型钻机。该型号钻机是一种中深孔岩心钻机，它不仅适用于以合金、金刚石为主进行大、小口径的岩芯钻探，还可用于工程地质勘察以及建筑工程、水电工程、公路、铁路和港口等领域的工程施工。

XY-44A型钻机具有以下特点：采用汽车变速箱和离合器，结构紧凑、合理，运转平稳，噪声小，传动效率高，装拆方便。合理的转速范围且转速级数多，低速扭矩大，使用范围广。配有水刹车，深孔钻进，下钻平稳安全。具有两档反转速度，便于孔内事故处理。钻机的功率大。结构先进，布局合理，便于维修、保养。体积小，重量轻，可拆性好。钻机立轴的给进行程长，有利于提高钻进效率，减少堵钻、烧钻等事故的发生。移车平稳，固定简单可靠，高速钻进稳定性好。钻机操纵手柄少，布局合理，操纵灵活可靠。钻机卡盘采用液压柱销式，夹紧可靠，不伤主动钻杆。

图1 XY-44A型钻机实物图

2 井架制造和衍装工艺分析

从图1可以看出，钻机的井架是其重要的组成部分。该型号的钻机井架组成零件主要有主体、油管台、二层台、井架附件、人字架和笼梯等。对于钻机的井架制造而言，其难度主要在主体的精度控制方面，此外，井架主体与人字架之间的配装也是井架制造的主要内容和难点之一。

XY-44A型钻机的井架主体主要分为五段，而且各段之间通过井架大片连接。因此，各段的衍装是确保井架主体精度的关键所在。为了保证主体的各部分之间连接的接口间隙符合标准要求，就需要对接口进行认真研磨，以保证各段之间的接触间隙在一定范围内。同时，可以采用连接销配装点焊耳板的方法来规定各段之间的连接部位。在这个过程中，采用合理的焊接方式和顺序至关重要。为了减少焊接后的打磨处理时间，可以利用多位简单焊接的方法，对焊接输入热进行合理控制，从而保证井架的垂直度和直线度。这样就能有效避免井架因为焊接顺序问题而导致的变形现象。

完成井架的预制工作后，人们就需要进行大片连笼工作。大型钻机的井架连笼主要分为两个部分，一是井架横撑和斜撑的配装连笼，二是天车、二层台和笼梯等部分的配装连笼。为了保证衍装尺寸，单纯依靠焊接是无法控制的，因此必须采用定位地锚配合的方法。将地锚配置在井架两个大片两侧的适当位置，并通过反变形控制，实现对井架衍装的精度控制。同时，可以通过预配装，避免一些小部件对井架主体产生的干涉作用。预配装一般都是在井架卧衍时完成，通过预配装可以观察配装方式是否合理。

此外，在井架衍装过程中，要保证其全场范围内，单片对角误差、总对角误差都在合理范围之内，各部件组装时的间隙以及局部间隙都必须精确控制。为了提高配装效率，人们可以采用芯轴和工装，以便提供更好的技术支持。

3 人字架的预制及井架主体与人字架配装

对于大型钻机而言，人字架与井架主体的配装也是一项重要的工作。人字架的结构很复杂，主要包括大横梁、四个撑杆（左右前后）、两组拉杆和横梁操作台。这些部件的制造也必须符合一定的要求。因此，在制造过程中，人们需要注意以下几点。

一是对于左右前三个撑杆，应该通过分体加工的方式，精确控制其下部耳座的尺寸，以符合安装的需要。当完成整体放样点焊后，可以对其上部分进行加工。这些工作完成后，就可以通过施焊方式完成其与井架的配装。

二是对于左右后撑杆，其上下部的耳座需要分体加工。在铆焊组对时，需要首先对上部分的耳座进行施工，将其与H钢焊接在一起，然后根据上部耳座尺寸选择下部耳座尺寸。此外，下部耳座需要到人字架衍装时再进行焊接。

三是对于人字架与井架主体的配装而言，关键在于两者间的一段耳板的配装。为了保障耳板配装的精度，衍装前，需要根据四个连接耳座的尺寸做好放样工作，并预先设计好工装程序。

除了井架和人字架等部件之外，对于钻机的底座处理也是保障其质量和技术水平的重点。从实际应用来看，那些影响底座整体起升的因素都是钻机制造工艺中需要重点控制的对象，这就需要严格的程序控制。

对于底层和顶层的组装程序而言，首先应该完成工字钢的焊接，完成组焊工作，其次是各个部件之间的精确组装，最后是底层和顶层之间的总装。对于中层部件的组装而言，首先要完成各个部件之间的组装，其次是完成校型工作和机械加工过程，最后是中层的总装。而对于底层和顶层组装而言，应该确保前后横梁孔在同一轴上，且横梁孔必须垂直于底座横截面，平行于底座井眼中心线。因此，在底层和顶层组装过程中，需要对左右上座和左右下座的组装进行严格控制，避免误差过大。

4 结论

大型钻机铆焊制造是体现国家制造水平的重要内容之一，随着我国制造水平的不断提高，钻井装备的质量和制造水平也不断增强，这对提高我国大型钻机的国际竞争力有着很重要的意义。制造工艺的控制是决定大型钻机质量和技术水平的重要因素，因此，未来对大型钻机的改进，仍需从制造工艺入手。优化制造工艺，提高制造精度，降低制造成本将是我国大型钻机发展的重要方向。