Microstructure and properties of composites gun drill bit/drill pipe interface produced by 3D printing method

In this paper,the rapid and integrated manufacture method of 3 D printing gun drill is put forward.The 3 D printing process test of the composites gun drill composed of medium carbon steel drill shank,low alloy steel drill pipe and tungsten cobalt hard alloy drill bit is conducted.Microstructure and morphology of the composites gun drill interface between low alloy steel and tungsten cobalt hard alloy is analyzed using SEM.Element distribution and Phase composition of the interface between low alloy steel and tungsten cobalt hard alloy were tested and analyzed by EDS and XRD respectively.The oxidation resistance,micro hardness and corrosion resistance of the interface between low alloy steel and tungsten cobalt hard alloy were analyzed.The results show that the interface performance of 3 D printing composite gun drill is better than that of the welding gun drill.The rapid and integrated 3 D printing method is feasible for gun drill manufacture.

15-15hs Max材料枪钻加工的钻削力和切屑分析

高氮奥氏体不锈钢15-15hs Max具有优秀的耐蚀性、良好的综合力学性能,但切削加工性差,属于一种难加工材料。以某石油钻探部件为研究对象,对15-15hs Max的加工特性进行分析,通过对15-15hs Max钻削过程的有限元仿真,分析其加工过程中的钻削力和切屑形态的变化。仿真结果表明:钻削力会随着钻入深度的增加而增加,当切削刃全部参与切削时钻削力达到稳定,加工过程中形成的切屑为向上弯曲的螺旋状切屑。在保证加工孔质量及加工效率条件下,得出了一组较为合理的钻削参数。

枪钻导流面后角对切屑性能的影响研究

枪钻加工是实现深孔加工的重要技术手段,由于孔径较大,在枪钻加工过程中,经常遇到排屑困难以及孔加工质量差等问题。而枪钻导流面作为与V型槽连接的最后一个刃磨平面,其作用往往被忽视。通过研究不同切削参数下钻削加工42CrMo合金钢材料时导流面后角对切屑、刀具磨损以及钻孔质量的影响,以被加工孔的表面粗糙度、圆度和孔径误差为指标对孔加工质量进行评价。

枪钻加工镍基合金的仿真研究

针对镍基合金切削性能差以及切削温度高等问题,研究了不同钻削参数对GH4169高温镍基合金加工质量的影响规律。利用ABAQUS仿真软件对所建模型进行仿真,在给定不同钻削参数的情况下,分析工件和刀具的应力以及温度变化情况。研究表明,进给速度对等效应力峰值影响不大,等效应力峰值随主轴转速增大而减小;切削温度随着进给速度以及转速的升高而增大,进给速度对切削温度的影响程度大于主轴转速;利用较高转速和较小进给速度可以降低加工时的应力和温度。

高频感应钎焊硬质合金接头热处理工艺研究

利用高频感应钎焊技术,在不同钎焊温度和热处理条件下制备硬质合金枪钻头试样,并于自制装置上测试试样的剪切破坏力大小。结合对接头的微观观察分析,得出钎焊温度和热处理温度对接头剪切强度的影响规律。

钛合金深孔钻削刀具磨损试验分析

目的探索枪钻钻削Ti6Al4V钛合金刀具的磨损特性,探讨刀具磨损对钻削轴向力的影响。方法设计深孔钻削试验,每孔钻深575 mm,每钻削一个孔,使用共聚焦显微镜对刀具磨损特性及磨损值进行分析,并使用测力仪对轴向力信号进行提取。通过显微镜观测,对刀具的磨损形式进行分析,结合刀具实际磨损情况,给出刀具的磨损等级。通过对轴向力的分析,研究刀具磨损量对于钻削轴向力的影响。结果由刀具磨损曲线可知,在整个钻削试验过程中,磨损过程可分为三个阶段:初期磨损、正常磨损、剧烈磨损。外刃第一后刀面的平均磨损量及最大磨损量在磨损的三个阶段中始终大于前刀面。当钻削深度达到11 m以后,刀具整体磨损速率上升,进入剧烈磨损阶段;当钻削深度达到14 m以后,外刃第一后刀面最大磨损量急剧增加。轴向力变化曲线呈现初期磨损阶段基本保持不变,正常磨损阶段平稳增加,剧烈磨损阶段趋于稳定的变化趋势。结论刀具的主要磨损形式为前刀面和外刃第一后刀面的表面烧灼及粘结磨损,外刃和侧刃的破损及崩刃,导向面的大面积剥落继而形成凹坑,三种情况共同导致刀具失效。刀具剧烈磨损阶段,刀具磨损速率迅速增加,切削力较大,因此实际加工过程中应在剧烈磨损阶段之前对刀具进行重磨。

TC4钛合金深孔钻削试验研究与机理分析

TC4钛合金深孔钻削过程中钻削温度高、排屑路径长,加剧刀具磨损,影响深孔加工质量和精度。为制定可用于实际生产的钛合金深孔钻削加工参数,开展TC4钛合金深孔枪钻加工试验。试验结果表明,钻削温度受钻削速度影响较大,进给量的影响不显著;孔径和圆度随着钻削速度的增加而增大,同轴度随着切削速度增加而先增大后减小;孔的表面粗糙度随着钻削参数的增加而增大,且大参数下深孔表面质量进一步恶化;各组试验加工硬化层在30μm左右,且随着钻削速度增加,切屑挤压变形严重。综合分析后制定的干切削条件下TC4钛合金深孔枪钻的钻削速度为20m/min,进给量为0.08mm/r。

准干式深孔钻削中温度场与刀具磨损的仿真研究

在金属钻削过程中,钻削区的钻削温度对刀具的磨损和加工质量影响严重。为了分析在钻削温度场影响下刀具磨损的变化规律,利用Pro/E建立了枪钻的三维模型,设置不同钻削参数,并采用大型商业有限元分析软件DEFORM-3D对钻削过程进行仿真模拟,模拟分析了不同钻削参数下钻头温度变化和温度场的分布,以及钻头磨损情况。通过分析和研究,随着温度的升高,刀具的磨损呈现一定的线性变化。这为合理选择钻削参数和刀具制作工艺提供了重要的指导意义。

钛合金深孔枪钻加工研究综述

钛合金深孔(特别是小直径深孔)的钻削加工一直是机械制造业的难点,也是研究的重点。本文结合深孔加工的特点和钛合金的切削特性,从枪钻结构、加工工艺、振动钻削和加工稳定性四个方面对钛合金深孔枪钻加工技术的研究现状进行了分析和总结,指出了目前深孔枪钻加工存在的问题,并展望了今后的研究方向。

枪钻的刀具磨损及监测技术

综合国内外研究现状,介绍了枪钻的基本结构和加工系统,总结了枪钻加工过程中刀具磨损的主要形式:扩散磨损和粘结磨损,分析两种磨损形式的机理。阐述了枪钻加工过程中刀具监测技术,目前主要通过采集力、扭矩和声发射信号对刀具状态进行监测,声发射信号等可以对刀具磨损状态进行表征,提出了抑制枪钻磨损方法以及监测技术的发展趋势。

基于DEFORM-3D的小深孔钻削模拟研究

利用Pro/E三维软件建立了枪钻的三维模型,基于振动理论对钻头进行了模态分析,并根据固有频率选择出不同的钻削参数.采用大型有限元分析软件DEFORM-3D对枪钻钻削铝合金过程中刀具的刀尖棱线位移变化进行了三维数值模拟分析.仿真分析结果表明:为防止由于共振而导致的同轴度误差变大,根据固有频率选择钻削参数具有一定的意义,可以为深孔加工中防止孔轴线偏斜提供理论参考.

由小直径深孔刀具的革新谈创新设计

通过分析小直径深孔刀具创新设计的过程 ,提出进行创新设计应参考的基本原则 ,并给出使用这些原则的实例 。

基于TRIZ技术矛盾理论对枪钻改进性设计

TRIZ理论在科技创新和技术研发方面有着很高的使用价值。本文在简要介绍部分TRIZ理论知识的基础上,应用TRIZ技术矛盾理论发掘枪钻在使用和维护中的矛盾,并提出了改进性设计。

3D打印一体化低合金钢/中碳钢枪钻界面表征

文中提出了3D打印快速一体化制造枪钻的方法,进行了中碳钢钻柄、低合金钢钻杆和钨钴硬质合金钻头组成的复合材料枪钻毛坯3D打印工艺试验研究.采用SEM观测分析了3D打印复合材料枪钻毛坯低合金钢/中碳钢界面微观形貌和组织结构,采用EDS,XRD对枪钻毛坯低合金钢/中碳钢元素分布、界面相成分进行了测试与分析;测试分析了枪钻毛坯低合金钢/中碳钢界面缺陷、显微硬度、抗拉强度等;通过测试与分析复合材料枪钻毛坯界面的微观组织和性能,对其界面进行了表征.结果表明,3D打印复合材料枪钻毛坯界面性能优于焊接枪钻界面,3D打印快速一体化制造枪钻的方法可行.

MQL条件下新型枪钻钻尖断屑性能实验

开发了一种新型的枪钻钻尖——MG钻尖,该钻尖由三段切削刃组成,利用切屑之间相互作用力提高断屑效果。采用分段切削的方法进行钻削试验,发现外刃单独切削产生带状切屑,外刃和圆弧刃同时切削产生切屑变短,三段切削刃同时切削产生的切屑最短。这一现象表明,相邻两段切屑之间的相互作用力能够使切屑变形。通过MG钻尖与标准枪钻钻尖的对比实验,证明MG钻尖的断屑效果优于标准钻尖。

基于枪钻技术的制动泵主缸深孔加工机床研究

针对传统麻花钻加工制动泵主缸深孔所存在的刚性差、排屑困难、加工精度和效率低等问题,研究和探讨了基于枪钻技术的制动泵主缸深孔加工专用机床的相关设计问题,介绍了机床的总体结构和工作原理,确定了排屑方式、主轴转速和功率。根据枪钻系统对主轴和冷却过滤系统的要求,探讨了机床主轴和冷却过滤系统关键部件的设计问题。实际应用表明,所设计的深孔加工专用机床能够有效地解决传统麻花钻加工所存在的问题,并可用于其他类似深孔零件的加工,极大地提高了深孔加工的效率和精度。

15-5PH不锈钢深孔枪钻加工切屑成形的机理分析

深孔枪钻加工过程中,被加工孔直径小、孔深长,切屑形貌是影响其加工质量的一个重要因素,并且切屑的成形机理和与工艺参数之间的关系也一直是深孔加工研究的难点。本研究以15-5PH不锈钢为研究对象,通过对切屑的流动过程分析,研究枪钻加工螺旋形切屑成形的过程和影响因素。借助扫描电镜检测切屑断面不同点的形貌,研究15-5PH不锈钢枪钻加工切屑的断裂机理。通过改变切削速度、进给量和油压的试验,分析了不同工艺参数下的切屑变形规律。借助ANSYS-FLUENT仿真软件,分析不同油压枪钻前刀面刃口的流体压力和湍流动量,阐述了切屑变形与油压的影响关系。研究发现15-5PH不锈钢深孔枪钻加工切屑属于“准解理断裂”,切屑形貌与枪钻工艺参数选择密切关联;本研究的结果对15-5PH不锈钢深孔枪钻加工工艺参数和冷却液油压的优化选择具有指导意义和参考价值。

平面型后刀面枪钻钻尖的几何设计

枪钻是一种广泛应用的孔加工刀具。生产中已经出现一些高效率的复杂型面枪钻钻尖 ;但是 ,需要建立它们的数学模型。这不仅是CNC加工和编程的前提 ,也是分析研究和提高钻尖性能的依据。本文根据选定的枪钻设计参数 ,导出平面型后刀面枪钻钻尖的数学模型。并编制可视化软件 ,生成钻尖的三维图形 ,作为这类枪钻钻尖几何设计的工具。

45钢深孔枪钻切削试验与切屑形态分析

切屑形态对枪钻深孔加工中孔成型精度影响极大,钻尖切屑易堵塞在V型排屑槽中或缠绕在钻头上,合理的断屑和排屑是保证加工顺利进行的前提。选用硬质合金枪钻对45钢进行深孔加工试验,采用单因素试验法研究切削速度和进给量对切屑形态的影响规律。试验表明:切削速度较低时,主要为带状切屑;切削速度较高时,主要为单元切屑;当切削速度保持不变时,随着进给量的增大,切屑的主要形状从长带状向单元切屑逐渐转变;当进给量保持不变时,随着切削速度的增大,切屑尺寸从大变小再变大。

Ti6Al4V钛合金深孔枪钻加工切屑成形机理

深孔枪钻加工过程中,切屑形貌是影响其加工质量的一个重要因素,并且切屑的成形机理与工艺参数之间的关系也一直是深孔加工研究的难点。本文以Ti6Al4V钛合金为研究对象,一方面,通过理论分析了枪钻加工螺旋形切屑成形的4个过程和影响因素;另一方面,借助于扫描电镜检测研究了Ti6Al4V钛合金枪钻加工切屑的断裂机理;最后,通过加工试验和流场仿真,分析了切削速度、进给量和冷却液油压变化对切屑形貌的影响,结合切屑厚度测量得出了切屑压缩比与表面粗糙度的关系。研究结论对Ti6Al4V钛合金深孔枪钻加工工艺参数的优化提供了指导。