电解加工小孔方案优化及实验研究

小孔法是工程中残余应力测量最常用的方法,传统机械加工小孔会引入塑性变形与附加应力,影响测量结果的准确性.采用无应力产生的电解加工方法进行小孔加工在残余应力测试方面具有显著优势.利用不受加工结构限制的3D打印技术制造中空循环电极,搭建动液电解加工小孔装置;利用Fluent软件进行流场仿真,以电解加工表面电解液流速大小和流场均匀性为评价标准,优化中空循环电极内部流道结构;根据流场与电场仿真结果表明中空循环电极环形隔板壁角β对电解加工精度有较大影响.以纯铁(DT4E)为实验材料,进行不同壁角β下电解加工小孔实验,壁角β为60°时小孔孔形最佳.     

控制浅小孔电解加工深度的研究

小孔法测量近表面残余应力具有可靠性高、测量深度较大等优势,然而机械加工方法如钻削、铣削在加工小孔时易引入附加应力,影响近表面残余应力的测量精度与测量结果。由于电解加工具有加工过程无应力作用、加工材料适用性广等优点,采用电解加工方法加工小孔进行近表面残余应力测量具有显著优势。针对小孔法测量近表面残余应力对小孔加工深度的精确要求,以纯铁材料为研究对象探究了电解加工技术调控小孔加工深度的方法。通过实验研究了纯铁-电解液体系的电化学特性,优选了电解液成分及其配比。基于法拉第第一定律,采用恒电流电解加工方法,分析了不同加工时间下的电流效率,修正了电解加工小孔深度与电解加工持续时间之间的关系,实现了调控小孔加工深度的要求。     

超硬涂层磨削工艺实验研究

针对核主泵关键部件材料镍基碳化钨涂层,采用三种磨粒粒度金刚石砂轮进行平面磨削试验,研究工艺参数、磨粒粒度对涂层材料磨削力、表面粗糙度和表面残余应力的影响规律。实验结果表明:不同粒度砂轮磨削时,随着磨削深度和工件进给速度增加,法向磨削力和切向磨削力均逐渐增大,表面粗糙度值呈现先增大、后减小再增大的趋势,平行和垂直磨削方向的表面残余压应力逐渐增大,且垂直磨削方向应力值更大。综合考虑磨削力、表面粗糙度、磨削表面残余应力和磨削加工效率,600目砂轮具有较好的加工效果,其对应的优化磨削参数为:磨削深度为10μm,工件进给速度为8 m/min。     

基于蒙乃尔合金电化学特性的电解液研究

蒙乃尔作为一种镍铜合金,被广泛应用于航空航天等领域,而电解加工因其性能优良,在此种高温合金孔型结构加工方面具有独特优势。为了提高电解加工精度、改善加工稳定性,对电解液的研究越来越受到重视。对蒙乃尔材料进行了动电位极化曲线测试,通过对极化曲线的分析选取了电解液主要成份及其配比,并且利用工艺实验引入络合剂,提高了电解加工精度及稳定性。     

51/2″钻杆用旋转总成的研制

针对现有旋转防喷器的旋转总成通径均为Ф180mm左右,无法与51/2″钻杆配套应用的问题开展研究。完成了51/2″钻杆用旋转总成连接单元、外部壳体固定单元及旋转密封单元的设计等三项研究内容。该总成与现有旋转防喷器壳体及液压站完全兼容,达到额定动压10.5MPa,额定静压21MPa,适应转速100rpm的技术指标。创新的设计了花键传扭和螺环压紧机构的新型组合连接单元,代替原有螺钉连接机构。在具备较高强度的同时,将总成通径由φ180mm扩大至φ197mm,扩展了设备的应用范围。该设备在徐深8-更平1井进行了现场试验,保证了该井的井口安全控制,取得了良好的应用效果。     

水平井漂浮短接的设计与探讨

介绍一种滑套式漂浮短接的结构及工作原理,通过在套管中封入一段空气,减小水平段下入摩阻,提高水平井下套管工作效率及安全性,减小事故发生,降低钻井成本.     

井下套管阀的机械机构设计与试验

鉴于国外公司的井下套管阀技术比较先进,但其服务费用极其昂贵,引进该设备将会使钻井成本大幅提高的问题,研制出功能完善且技术指标满足使用要求的井下套管阀。整套系统由地面控制系统及井下阀体系统组成。地面液压控制系统通过较长的控制线远程控制套管阀井下阀体,由双控液压、控制线输出液压能,未控制井下阀体内液压缸的往复动作,从而间接控制阀体内瓣阀的开关,实现井下封井及打开作业。现场试验情况表明,该井下套管阀实现了实时压力检测,液压站工作稳定,满足现场施工要求。     

无氰脉冲电镀金-铜合金工艺的研究

研究了一种以亚硫酸钠-HEDP为主配位剂的无氰脉冲电镀金-铜合金工艺。通过单因素试验考察了镀层表面形貌和沉积速率,并得出电流密度、镀液pH值、镀液温度和搅拌速率的影响规律及一组优选电镀工艺参数:电流密度0.3A/dm~2,镀液pH值9.0,镀液温度60℃,搅拌速率1 000r/min。另外,评价了镀层和镀液的各方面性能。结果表明:镀层仅含金、铜元素;镀层表面细致均匀,孔隙率低,平整性好,无裂纹;镀层硬度高,结合力好,耐蚀性强;电流效率高,镀液稳定性好。     

5 1/2"钻杆用旋转总成的研制

针对现有旋转防喷器的旋转总成通径均为φ180mm左右,无法与51/2"钻杆配套应用的问题开展研究.完成了51/2"钻杆用旋转总成连接单元、外部壳体固定单元及旋转密封单元的设计等三项研究内容.该总成与现有旋转防喷器壳体及液压站完全兼容,达到额定动压10.5MPa,额定静压21MPa,适应转速100rpm的技术指标.创新的设计了花键传扭和螺环压紧机构的新型组合连接单元,代替原有螺钉连接机构.在具备较高强度的同时,将总成通径由φ180mm扩大至φ197mm,扩展了设备的应用范围.该设备在徐深8-更平1井进行了现场试验,保证了该井的井口安全控制,取得了良好的应用效果.     

金刚石抛光用镍钨合金镀层的电镀制备工艺

采用脉冲电镀的方法快速制备耐磨损的超厚镍钨合金镀层，用以摩擦化学抛光金刚石，以实现金刚石的快速去除。采用正交实验研究了脉冲频率、平均电流密度、占空比对镀层组分、显微硬度、内应力和沉积速率的影响。最终在脉冲频率200 Hz、平均电流密度9 A/dm2和占空比0.8的条件下制备了显微硬度472.76 HV、内应力80.11 MPa、厚度为0.35 mm的镍钨合金镀层。经金刚石摩擦化学抛光实验验证，制备的镍钨合金抛光盘具有优异的抛光性能，相较于铸铁抛光盘，镍钨合金抛光盘具有更高的金刚石去除率（0.71μm/min）、更低的磨损量（0.16 g）和磨削比（94.25）。