偏梯形石油管螺紋車刀切削加工試驗(yàn)研究及其應(yīng)用.pdf

1、石油管偏梯形螺紋是美國石油協(xié)會API標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的用于承受較大載荷的連接螺紋。隨著石油開采工業(yè)的發(fā)展，石油管的服役工況越來越惡劣，對石油管的力學(xué)性能要求越來越高，這為石油管螺紋的加工帶來極大的困難。在加工過程中刀具壽命低，刀具成本高，生產(chǎn)效率較低。 本文結(jié)合試驗(yàn)及有限元仿真方法對國內(nèi)外多種偏梯形螺紋刀具加工高鋼級高鉻鋼石油管偏梯形螺紋進(jìn)行了全面研究。 探索了偏梯形螺紋車削加工機(jī)理。偏梯形螺紋車削屬于重載切削，其加工難點(diǎn)在于

2、牙型深，導(dǎo)程大，加工余量大，刀尖深入螺紋齒底，空間狹小，散熱不良，因此加工過程中切削力和切削熱都比較大。 研究了多種偏梯形螺紋車刀與高鋼級高鉻鋼石油管的加工適配性。結(jié)果表明刀具的前角對切削力、切屑形成方式、工件已加工表面粗糙度、表面硬度和殘余應(yīng)力均有較大影響，應(yīng)在刀具強(qiáng)度足夠的情況下選用具有較大前角的刀具。加工過程中切屑不易控制，應(yīng)選用能使切屑發(fā)生較大變形的斷屑槽。切削熱較大，刀具的TiN涂層出現(xiàn)燒傷和剝落現(xiàn)象。 通過對

3、國內(nèi)外偏梯形螺紋車刀基體材料和涂層材料的化學(xué)成分、金相組織和物相的對比，發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)刀具存在晶粒度不均勻，出現(xiàn)η相缺陷相等問題。 運(yùn)用有限元方法對偏梯形螺紋車削過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究，結(jié)果表明TiN涂層可起到良好的隔熱作用，保護(hù)了刀具基體材料，但是高達(dá)800℃的切削熱超過涂層工作溫度，應(yīng)選用高溫力學(xué)性能更好的涂層并采用冷卻液。 本章最后根據(jù)生產(chǎn)線實(shí)際加工情況、試驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)和有限元仿真數(shù)據(jù)，從刀具幾何角度、材料角度和工藝角度提