石油射孔弹压丝固定新工艺分析

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摘要：针对石油射孔弹弹壳压丝固定工艺进行了创新设计，根除了长期以来的传统黏接固定工艺诸多弊端。通过机械、液压、电气、安全设计，利用现有装备完成了配套装置改造，使射孔弹生产工序更合理，减少了射孔弹生产周期，节约人工成本和生产成本，改造后获得了较好的经济效益和社会效益。

关键词：压丝固定新工艺；黏接固定工艺；机械固定工艺；挤压塑性变形；过盈配合原理

石油射孔弹弹壳压丝在射孔弹上是一个最不起眼的零件，但作用极其重要。它不仅将射孔弹和导爆索固定在弹架上，而且将导爆索压紧在射孔弹的导爆索槽中，使导爆索与射孔弹传爆孔紧密结合，确保两者的炸药直接作用使射孔弹爆轰起爆，如图1。压丝固定是射孔弹制造的一道工序，传统工艺采用配胶黏接法进行黏接，之后放置，待胶固化之后再进入下序。射孔弹和导爆索之间的距离决定着其起爆能量的大小，当射孔弹传爆孔与导爆索距离较大时（大于6mm）可能无法起爆射孔弹，即使起爆也由于能量不足导致射孔弹炸药不完全爆轰，从而降低产品性能。射孔弹运输、装配，然后，运到施工场地，要承受震动。如果压丝的黏接强度不够，形成压丝脱落、松动或变形，使导爆索与射孔弹之间的间隙增大，影响射孔起爆，甚至无法起爆，严重时，会造成射孔事故。这种方法存在以下弊端：（1）耐高温性能较差。曾发生井下射孔作业过程中压丝脱落的质量事故。（2）不利于环保。黏压丝后需滞留12小时以上，待胶固化后进行下序，生产周期长。胶水有气味，工作环境差。剩余用胶需专业特殊处理。（3）压丝黏接消耗人工和原材料成本偏高。基于以上原因，决定对现有射孔弹壳压丝固定工艺进行创新改造。

1总体方案

总体方案从新工艺研制、工装设计、生产装备三个方面突破传统黏接法的模式，对弹壳压丝固定工艺创新，拟采用机械固定工艺——利用液压压力将压丝和弹壳牢固地挤压连结成一体。压丝固定后，其尺寸和形位公差达规定要求、抗拉力等指标，达到射孔弹厂产品验收标准。工艺研制：采用新的方式——机械挤压法，将压丝和弹壳牢固地挤压连结成一体。工装设计：设计压丝固定专用工装——胎具，胎具夹持压丝后合压，胎具凸模在液压力作用下使压丝和弹壳压丝孔接合部得到所需要的金属塑性变形。生产装备：利用现有装备从机械、液压、电气、安全几个方面进行同步配套改造。（1）工艺研制根据金属冷挤压塑性变形和过盈配合原理（如图2，我们研制成功了一种挤压式机械固定新工艺，其工艺流程为：将U形压丝双脚朝外装入专用工装胎具→将U形压丝双脚插入壳体压丝孔中→合压→脱模→完成，成品（如图2）。这样将压丝固定工序由压药后提前到压药前进行。（2）装置设计。由凸模、外套、永磁铁、弹簧、螺杆组成（如图3），工装组装图（如图4），工装设计技术指标：①尺寸和形位公差达图纸规定要求（孔径￠1.5mm，孔距6±0.3mm）。②材料CR12MOV，硬度HRC58～63。③耐用平均寿命2万发/个。（3）生产装备。设计思路：利用闲置旧冲床改造为半自动液压机3台，年产220万发。压制力30kN，压力设定1.2MPa。液压缸缸径180mm，行程200mm，底座、活塞杆分别通过轴瓦、法兰与曲轴、拖板连接。安装（如图5）。

2应用效果

新压丝固定射孔弹已批量推广应用于中海油，已累计生产120万余发射孔弹，效果良好。（1）社会效益方面。采用新工艺后，员工可避免接触黏接用胶的气味，而且缩短了成品弹生产，操作简单，改善职工工作环境。（2）经济效益方面。改造后不仅解决了现有黏接工艺存在的缺陷，而且提高了产品质量，降低了人工成本和生产成本，每年创造57.2万元的经济效益。详细测算或评价依据：年节省原材料：黏胶1366公斤，42元/公斤，达5.7万元，固化剂（1:5）273.2公斤，20元/公斤，达0.5万元。共计6.2万元。年节省人工成本：由原有9人减少到6人，节省3人，10万/人，达30万。年节省装备：利旧设备，节省达21万元。

3结语

石油射孔弹弹壳压丝固定新方法思路独特，装置实用可靠，可使射孔弹生产工序更合理，减少射孔弹生产周期，节约人工成本和生产成本，为企业赢得可观的经济效益和社会效益。结论：该项技术目前处于射孔弹制造业压丝固定工艺领先水平，既环保又节约，有一定的参考价值和应用价值，值得借鉴推广。

参考文献：

[1]陈树凡，李立华，周艳萍.射孔弹的冲击波起爆初探中国石油学会测井专业委员会射孔分会射孔新技术新产品交流展示会，2001.

[2]丁树模.机械工程学[M].北京:机械工业出版社，2008．

[3]三菱.FX1S系列微型可编程控制器，使用手册.

作者：李晓锋 张云 原庆春 付万凤 单位：大庆油田射孔器材有限公司