BOWEN水力式外割刀性能影响因素研究

水力式外割刀在作业过程中易发生崩刃、磨损等失效,对施工安全构成威胁。为优选工艺参数,针对BOWEN公司水力式外割刀切削过程,建立了相应的有限元模型并选择合适的本构模型。使用有限元软件Deform-3D对水力式外割刀切割套管的过程进行了仿真。从后处理器中提取了割刀切削力、割刀刀尖磨损情况以及割刀刀片应力分布情况,并分析了刀尖圆角、切削转速对刀具应力的影响。并针对这些关键技术参数提出相关建议。     

机械式内割刀切割技术在取换套施工中的研究与应用

随着压裂、酸化、大修等增产措施的不合理实施,加之管外地层压力的作用,以及油田从节约成本的角度出发,大部分生产井没有下技术套管,或只在严重漏失井才下技术套管,当油井生产经过产能改造或生产后期,油层套管损坏的油水井越来越多,这就需要进行取换套作业。目前最简单、经济的切割工具就是机械式内割刀,机械式内割刀在取换套施工中应用范围广,可以重复使用,机械式内割刀切割技术在取换套施工中的成熟应用,对油田套损井取换套施工提高时效,降低施工风险起到了重要作用。     

Sialon陶瓷刀具高速切削高温合金Inconel 718的切削性能和磨损机理的研究

本实验研究两种商业Sialon陶瓷刀片(牌号为KY1540、CC6060,分别是肯纳和山特维克公司生产)高速切削高温合金Inconel718的切削性能和磨损机理.采用XRD和SEM分析刀片的物相成分和显微结构,结果表明KY1540和CC6060主要的物相成分是α-和β-Sialon.通过测量切削长度和后刀面的磨损量,结果表明,在实验条件下由于CC6060具有较高的高温硬度,导致它的后刀面磨损量低于KY1540.两种刀片的磨损后刀面通过扫描电镜观察,发现两种刀片的磨损形式主要是沟槽磨损和后刀面磨损,磨损机理主要是磨粒磨损和粘结磨损.     

立方氮化硼涂层刀片TiAlN/B_4C/CBN高速硬态车削淬硬钢模拟仿真分析

应用有限元仿真软件DEFORM-3D,对以钨钛钴类硬质合金YT30为基体的涂层刀片TiAlN/B_4C/CBN高速硬态车削淬硬钢材料40CrNiMoA进行模拟仿真。仿真过程中通过变化进给量、切削速度、背吃刀量为手段,观察其对切削温度、切削力的影响,分析得出刀片的切削性能与最佳的切削参数。     

套管磨损及地应力对深井套管柱强度的影响分析

油田开发过程中,采油套管损坏给油田造成了巨大的经济损失。采用弹性力学解析及有限元方法,给出了考虑磨损时套管剩余抗挤强度、抗内压强度,以及非均匀地应力作用下套管外壁等效外挤载荷的计算方法,分析了非均匀地应力作用下不同套管磨损量对套管强度,以及不同地层性质对套管地应力外挤力的影响。研究表明,当磨损度为10%时,套管的剩余抗外挤强度、剩余抗内压强度降低约30%;套管内壁的M ises应力和套管外壁地应力外挤力随地层弹性模量的增大均明显减小,说明地层越硬,套管将偏于安全。     

烟气轮机叶材高温冲蚀建模及分析

塑性金属的冲蚀磨损是磨粒微切削和变形疲劳磨损的共同作用。建立了一种新的基于微切削和变形磨损的可用于高温环境的冲蚀率模型,采用积分计算了磨粒微切削造成的靶材磨屑体积,依据局部化模型和低周疲劳推导出变形磨损的表达式,分析了冲角和温度对冲蚀磨损率的影响。结果表明:GH864发生最大冲蚀率的冲角在50°左右;GH864的冲蚀率在低冲角(30、50°)下随温度的升高而增加,550℃以后增加缓慢,高冲角(90°)下在常温至400℃间几乎不变,400℃以后大幅减小;温度的升高会增加切削磨损,但减小变形磨损,不同温度下流动应力、动态硬度和临界应变的变化对冲蚀特性影响很大。     

Q235钢基体3Y-TZP/LZAS微晶玻璃梯度涂层冲蚀磨损性能研究

采用涂搪法烧结制备了Q235钢基体3Y-TZP/LZAS微晶玻璃梯度涂层。利用自制的冲蚀磨损试验机,在15°、30°、45°、60°、75°和90°冲蚀角下,控制冲蚀时间,分别对不同层数梯度涂层进行冲蚀,测定体积冲蚀磨损率。通过SEM对冲蚀后的试样表面进行显微结构分析,研究不同冲蚀角度下梯度涂层的冲蚀磨损机制。结果表明:梯度涂层的体积冲蚀磨损率随冲蚀角度增大均呈现出先增大后减小的趋势,并在60°时达到最大值;梯度涂层的抗冲蚀性能随着层数的增加而增强;低角度下的冲蚀机制主要为切削、犁削效应引起的切削磨损,高角度下的冲蚀机制主要为捶击锻打效应引起的脆性断裂,60°冲蚀角下捶击锻打效应和切削、犁削效应都比较强,涂层磨损量最大。     

小尺寸油管水力内割刀设计及应用

目前针对海上的修井作业中,用于实施管柱切割作业的水力内割刀工具仅适用于4"到7"规格的管柱,对于更小尺寸管柱的切割暂还没有相应的修井工具。通过对现有水力内割刀工具进行参数调整和设计优化,研制了适用于切割2-7/8"油管的小尺寸水力内割刀,通过设计轴向定位组件、旋转密封组件、切削进给组件以及优化刀片选材和结构,提高了切割小尺寸油管的可靠性、稳定性和作业效率,降低了施工风险和成本。     

热处理温度对Ni-P化学镀层磨损形态和机制的影响

重点研究了Ni-P化学镀层和复合镀层在冲击振动载荷作用下磨损机制和磨损形态及其与镀层组织和耐磨性的关系。结果表明,振动磨损条件下的磨损形态随热处理温度的升高,由镀态时的犁沟和界面剥落逐步转变为单一细小的犁沟,即属于典型的微切削机制;第二项粒子、稀土元素(RE)对镀层的磨损机制和耐磨性也有较大提高。     

Si3N4陶瓷刀具在切削淬硬钢时的磨损行为

采用两种Ｓｉ２Ｎ４刀具在普通车床上对ＣｒＷＭｎ和４５钢进行切削试验，并用ＳＥＭ，ＥＤＡＸ，ＸＰＳ等方法对刀具的磨损进行分析。结果指出：试验的陶瓷刀具材料在切削不同淬硬钢时均存在最佳切削速度。在ＦＤ０１相比，ＦＤ０２陶瓷刀具有更佳的切削性能，最佳切削速度可提高７８％。在最佳速度以下切削，刀具侧面将发生粘着磨损；在最佳速度以上，则被加工材料产生微区熔化，导致材料大面积转移，发生剥层磨损，最佳速度以下切     

碳化硅单点金刚石超精密切削加工残余应力的离散元模拟

通过力学性能数字试验模拟及校准,建立了碳化硅陶瓷的离散元模型和单点金刚石超精密切削加工的模型,并对其微加工过程进行了动态模拟;分析了在不同刀具前角、切削速度及切削深度等加工条件下残余应力随工件深度方向分布的影响。结果表明:当刀具前角处于小负前角时(–20°～0°),切削后的残余应力较小,否则当前角过大或者过小时,会产生较大的残余应力;残留在工件内的残余应力随切削速度以及切削深度的增加而增加。最后得出了不同加工条件下的残余应力云图,通过对残余应力产生机理的分析,验证了利用离散元法分析加工后材料的残余应力是可行的。     

耐磨工程和切削钢用氧化锆增韧氧化铝

叙述了用溶液蒸发分解来合成Y2O3基部分稳定氧化锆,以及用湿化学沉淀法获得α-Al2O3和用粉末冶金工艺制造氧化锆增韧氧化铝陶瓷的方法。对用氧化锆增韧氧化铝烧成的制品用作切削工具嵌刃和在其它耐磨工程性能方面进行了特性分析。在实验中切削钢时观察到应力引起的氧化锆增韧氧化铝陶瓷的韧性变化,调查了月牙洼和侧面磨损对切削钢的影响。硬度和断裂韧性与提高切削性能(钢切削效率)和其它耐磨工程的使用都有关联。     

粉末涂层陶瓷材料的切削性能及磨损机理

对粉末涂层陶瓷材料FTC1和FTC2的切兴旺性能进行了实验,并对其磨损机理进行了探讨。实验证明FTC1和FTC2完全可以作为刀具材料使用,并且在中低速度下切削调质45号钢和淬硬T10A工具钢时,FTC1和FTC2具有比YB01更好的切削性能。在切削淬硬T10A工具钢时,YB01的后刀面有明显的塑性磨损特征,而FTC1的后刀面的磨损主要是磨粒磨损和粘结磨损,FTC2的后刀面挤压磨损特征较明显。     

UPC-T超精金刚石刀具加工

UPC-T是一种采用三角切削刃的UPC超精金刚石刀具，主要用于菲涅尔透镜模具和液晶导光板等衍射光栅模具的超精加工。近年来，光学元件的高精密化、小型化和集成化发展迅速，从非球面透镜到能够实现薄型轻量化、集成化的菲涅尔透镜，对超精加工技术的要求越来越高。本加工模式是用1把UPC-T超精金刚石刀具超精加工微细光栅部分和非球面形状的实例，因此要求车刀刀尖切削刃R〈100nm并具有优异的切削性能。UPC-T的刀尖切削刃为50nm的微小切削刃，能够实现超精加工。     

炭块用圆弧面铣刀结构的优化设计初探

计算分析了阴极炭块圆弧面铣刀的切削宽度随着刀具磨损的变化,探讨了切削宽度对炭块加工表面质量的影响,提出了优化刀具刀片结构的参数和选择范围,并在生产实践中得到应用。     

芳纶纤维复合材料切削性能与刀具选用

针对芳纶纤维复合材料的性能,进行了相应的车削、铣削和钻削基础工艺试验。结果表明,该材料呈现出切削力大、切削热不易散发、切削刀具磨损剧烈、树脂基材料影响切削性能、加工缺陷多,质量不稳定等切削性能;提出了相应切削刀具材料的选用原则,即应采用高硬耐磨的硬质合金或金刚石刀具材料进行切削;提出了车削、铣削、钻削加工该复合材料的刀具应具备的结构形式和几何参数。     

内壁磨损套管在非均匀地应力作用下的应力强度分析

西南油气田深井内壁磨损套管在地层深部非均匀地应力的作用,受力工况恶化,挤毁风险加大。为了了解地应力非均匀程度、方向及其与磨损位置夹角对套管抗挤强度的影响,本文建立了磨损套管-水泥环-地层系统的有限元力学模型,并进行了算例分析,结果表明:在非均匀载荷作用下,内壁磨损套管受力状况趋于恶化,载荷非均匀性(最大主应力与最小主应力之比)越大,套管的工作应力越高,被挤毁的风险越大;当最大主应力方向与磨损月牙夹角为90°时,磨损引起的套管应力增加和地应力非均匀性导致的应力非均匀分布叠加,套管的受力状态进一步恶化,是最危险的情况。     

水泥环对磨损套管抗内压强度的影响研究

用弹性有限元方法,建立套管一水泥环的有限元力学模型.对套管--水泥环内壁不同磨损量时的杭内压强度进行了计算,分析了在不同磨损量时,在内压作用下,套管管体达到屈服时,VonMise应力随套管最小壁厚和圆周方向的变化情况,并比较了在相同磨损量下,套管和套管一水泥环之间Von Mise以及抗内压强度之间的大小关系,最后得出了在相同磨损情况下,水泥环对磨损套管抗内压强度的影响效果.     

在气力输送弯管中炭黑的输送特性分析

研究炭黑(固相颗粒)在气力输送通过弯管时,弯径比(δ)对输送弯管内压力损失和固相颗粒运动速度以及弯管内壁磨损的影响。当δ小于5时,随着δ的增大,输送弯管内压力损失减小和固相颗粒运动速度增大,弯管内壁磨损程度降低;当δ增大到5后,输送弯管内压力损失和固相颗粒运动速度以及弯管内壁磨损速率变化放缓。设计炭黑气力输送弯管时,δ在5～7范围内既可以使输送弯管内壁磨损程度和输送能耗降低,又可满足输送管道布局和工艺要求。     

二维编织复合材料在正交切削中的切削力和加工表面质量研究

二维编织碳纤维复合材料因其具有优异的力学性能和耐疲劳、耐冲击等特点被广泛用于制造各类复合材料结构件中。但是由于二维编织碳纤维复合材料的多相性和特殊的纤维结构,其机械加工性能与传统金属材料和单向纤维复合材料差异较大。为了研究二维编织碳纤维复合材料的切削性能,提高加工效率和加工后的表面质量,基于正交切削实验对二维编织碳纤维复合材料在切削过程中的切削力进行测试,并利用金相显微镜和粗糙度轮廓仪来表征加工表面质量。实验结果显示,正交切削过程中纤维方向角度对切削力的大小影响巨大,当切削速度提高和切削深度降低时,复合材料展现了更好的切削性能,并且加工后的表面质量更高。