偏梯形石油管螺紋車刀切削加工試驗研究及其應用.pdf

1、石油管偏梯形螺紋是美國石油協(xié)會API標準中規(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。 本文結合試驗及有限元仿真方法對國內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行了全面研究。 探索了偏梯形螺紋車削加工機理。偏梯形螺紋車削屬于重載切削，其加工難點在于

2、牙型深，導程大，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、表面硬度和殘余應力均有較大影響，應在刀具強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、國內外偏梯形螺紋車刀基體材料和涂層材料的化學成分、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。 運用有限元方法對偏梯形螺紋車削過程進行計算機仿真研究，結果表明TiN涂層可起到良好的隔熱作用，保護了刀具基體材料，但是高達800℃的切削熱超過涂層工作溫度，應選用高溫力學性能更好的涂層并采用冷卻液。 本章最后根據(jù)生產(chǎn)線實際加工情況、試驗獲得數(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