金属切削中刀具月牙洼磨损模型的研究

刀具的前刀面月牙洼磨损和后刀面磨损在刀具磨损的研究中占据同等地位,但月牙洼磨损轮廓和刀屑交界面上的切削过程变量不易测量等因素,导致真正依据月牙洼磨损测试获取月牙洼磨损模型的研究非常少。基于硬质合金刀具切削低碳钢的月牙洼磨损实验,提出了一个经验磨损模型。该模型综合了黏结磨损和扩散磨损,考虑了刀屑交界面温度和压力对月牙洼磨损的影响。研究结果表明,该模型能够分析并预测相似切削条件下的月牙洼磨损轮廓。

硬质合金刀具月牙洼磨损定量化实验研究

定量研究了细晶粒硬质合金刀具切削钛合金TC4过程中,不同切削参数对月牙洼磨损演变速率和磨损体积的影响。采用等高线图描绘不同切削参数下月牙洼的磨损形貌,求解月牙洼每一个磨损深度下等高线所围区域的面积,并阐述等高线所围区域面积随其磨损深度变化的关系。引入月牙洼磨损演变速率,用于表征月牙洼沿其磨损深度方向磨损的快慢程度,分析了切削参数对月牙洼磨损演变速率的影响规律。求解出不同切削参数下月牙洼的磨损体积,分析了切削速度、进给率和工件材料去除率对月牙洼磨损体积的影响规律。研究结果表明,切削速度是影响月牙洼磨损体积的主导因素。

切削加工中刀具月牙洼磨损的图像识别和检测算法

通过对硬质合金刀具前刀面月牙洼磨损图像特征的分析,设计了识别和检测磨损的算法,并开发了相关软件。经过实例检验,根据二维特征检测刀具磨损的最大误差在7.4%之内,可满足一般工程要求。本方法具有自动化程度高、判决速度快等优点,并对刀具磨损三维形态的识别和检测提供了一定的基础。

复合月牙形磨损套管剩余强度研究

关于套管剩余强度的研究,主要集中于无磨损套管或者单月牙磨损套管,未充分研究复合月牙磨损形状对套管剩余强度的影响规律。为此,开展了单月牙磨损与双月牙磨损套管剩余强度的室内试验,建立了套管失效的判断准则,计算了不同缺陷形式下套管剩余强度。研究结果表明:磨损深度对于套管剩余强度的影响最敏感,磨损深度的增加使套管抗内压、抗外挤的强度均减小;次磨损槽对抗内压强度影响较小,对抗外挤强度影响明显。研究成果可为油气井作业优化与安全控制提供参考。

套管月牙形磨损程度预测研究进展

随着深井、超深井、大位移井和水平井的普遍开发,套管磨损问题越来越严重,现场实测中所有严重的磨损都是月牙形磨损。因此,对套管月牙形磨损程度进行深入的研究就显得尤为重要。概述了近年来套管月牙形磨损程度预测方法的研究动态,重点介绍了磨损效率模型和磨屑分析法的特点,并对两种磨损程度预测方法进行了比较,最后指出了套管月牙形磨损程度预测研究的发展趋势。

套管磨损对封隔器密封性能的影响

在中国西部油气井钻井过程中,多口超深井出现了严重的套管磨损,在某些特殊情况下,封隔器不得不在套管磨损段进行坐封。为了分析套管磨损段胶筒的力学行为,以单胶筒压缩式封隔器为例,分别建立均匀磨损、月牙磨损和复合磨损3种套管磨损模型,利用数值模拟方法研究了胶筒与3种磨损套管之间的接触压力以及胶筒与中心管的接触状态。分析结果表明:套管均匀磨损时胶筒与套管沿轴向分布的接触压力曲线呈“马鞍状”分布,且接触压力整体减小;套管月牙磨损导致胶筒在磨损位置处接触压力减小明显,在磨损切口两侧边出现明显的应力集中现象;相比套管均匀磨损和月牙磨损,套管复合磨损导致胶筒的接触压力减小最为严重。所得结论可为套管磨损段封隔器的密封性能综合评价提供参考。

复合磨损模式下的套管失效风险预测方法--以Ø193.68 mm×12.7 mm套管为例

深井、超深井、大位移井等复杂油气井钻井过程中套管磨损严重,大大增加了套管失效风险。现场测量数据表明,某些井段的套管上存在多个磨损区域,磨损形状呈现出比经典“单月牙”形更加复杂的复合模式,常规方法难以准确预测套管失效风险。为此,在分析复合磨损模式与单月牙模式区别的基础上,基于室内实验与数值模拟分析,揭示了复合磨损套管在内压与外挤作用下的失效机理,得到套管剩余强度的主控因素及其作用规律,构建了磨损套管剩余强度智能预测模型,形成了磨损套管失效风险预测方法。研究结果表明:①套管磨损形状不仅是单月牙形,还会出现多月牙重叠、交叉和分离的复合磨损形状;②磨损套管的内压失效是一种强度失效,发生在磨损区套管壁中部的等效应力达到材料的屈服强度时,而外挤失效是一种稳定性失效,发生在套管截面形状的椭圆度达到临界值时;③磨损深度、径厚比和屈服强度是套管抗内压强度的主要影响因素,抗外挤强度除上述因素外还包括磨损宽度和分离角,设计如忽略套管磨损的影响,可能引发井筒完整性失效风险。结论认为,该方法在中国西北部某超深井进行了现场应用,预测精度在90%以上,吻合度较高,为油气勘探开发向深层、超深层发展提供了技术和安全保障。

PCBN刀具切削淬硬钢GCr15的磨损实验研究

以PCBN刀具切削淬硬轴承钢GCr15为实验对象,对干湿切削条件下的刀具磨损形式、磨损原因及刀具寿命进行了对比实验研究。实验结果表明:干湿切削磨损形式相似,但干切削时前刀面磨损面积较大;磨损机理主要为摩擦磨损、粘结剂磨损、扩散磨损和氧化磨损;湿切削比干切削的正常磨损时间稍长一些。

刀具磨损形态对Ti6Al4V切削过程影响的有限元仿真研究

应用有限元仿真方法研究了不同刀具磨损形态对钛合金切削过程的影响规律。首先根据实际刀具磨损尺寸建立前刀面月牙洼磨损为主、后刀面磨损为主、前后刀面同时磨损以及刃口钝化4种磨损类型,然后应用AdvantEdge软件建立磨损后硬质合金刀具切削Ti6Al4V的仿真模型并对其进行有限元分析。结果表明:前刀面月牙洼增大时刀尖处温度减小;后刀面磨损增大时工件表层拉应力增大,次表层压应力减小;前、后刀面同时磨损时,随着磨损程度的增大,切屑曲率半径明显减小,切削力增幅相比单一磨损有所减小;刃口钝化对切削力影响最大,当钝圆半径接近进给量时,耕犁效应变得十分明显。

切削2种易切钢刀具磨损机理研究

文章通过YT15硬质合金刀具在不同切削速度下切削硫系和钙硫系易切钢试验,研究了这2种易切钢的切削刀具磨损机理,由试验数据和电镜扫描图像的对比分析,得到试样的刀具寿命曲线和磨损形态。试验结果显示,切削速度对切削2种易切钢的刀具寿命影响都十分明显,硫系易切钢在切削速度150m/min时刀具寿命是钙硫系易切钢的1.5倍,而在200、300m/min时,两者的刀具寿命相当。2种易切钢试样的磨损形态大致相似,黏结磨损和扩散磨损是其主要磨损原因,在速度为150、200m/min时都出现了积屑瘤。

微织构刀具连续磨损建模与仿真研究

建立切削过程中的微织构刀具连续磨损有限元模型一直是难点。为分析微织构刀具连续磨损问题,基于能量损失法,在有限元分析软件中建立了硬质合金刀具微切削Ti6Al4V钛合金材料过程中的微织构刀具连续磨损模型,并在刀具前刀面不同位置分别设计单个和多个微织构模型,分析微织构对刀具前刀面月牙洼磨损和后刀面磨损的影响。有限元分析结果表明,前刀面的微织构数量和位置对刀具的磨损程度有严重影响;刀具表面温度是影响月牙洼磨损深度的关键因素;而月牙洼磨损中心到切削刃刀尖的磨损与刀具的Mises应力有直接关系;影响刀具的后刀面磨损主要因素是刀具压力。

刀具前刀面磨损的图像检测

通过对硬质合金刀具前刀面月牙洼磨损图像特征的分析，设计了检测磨损的算法， 并开发了相关软件．经过实例检验，二维特征检测刀具磨损的最大误差在７．４％之内，可满足一 般工程要求．本方法具有自动化程度高、判决速度快等优点，为刀具磨损三维形态的检测提供依 据．

深井抽汲时油管磨损深度及油管剩余强度

在深井、超深井试油气施工中,在长时间抽汲作业特别是在地层出砂时,抽汲对油管的磨损将降低试油管材强度,特别是抗内压和抗外挤强度。结合油田实际和国内外在深井、超深井的经验,我们在深井、超深井试油气特别是试气施工前,应根据钻井资料和地层情况模拟计算抽汲后试油气管材的剩余强度,为后续试油气施工提供依据。采用比较完善、接近实用的磨损—效率模型分析了油管月牙形磨损的磨损深度,给出了磨损深度及油管剩余强度的计算公式及方法,为安全试油气施工提供了依据。

偏压对AlTiN涂层的物性及车削GH4169性能的影响

目的研究不同基体偏压对AlTiN涂层性能的影响,以得到车削高温合金性能最佳的AlTiN涂层。方法采用多弧离子镀技术,在不同偏压下在WC-Co硬质合金表面沉积AlTiN涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)及其所附能谱仪(EDS)观察涂层的表面和截面形貌以及分析涂层的成分,X射线衍射仪分析涂层的物相结构及内应力,用CSM纳米硬度计测试涂层的纳米硬度H、弹性模量E、抗塑形变形因子H3/E*2、显微硬度耗散系数MDP等性能指标。对比不同偏压制备的AlTiN涂层车削高温合金GH4169的切削性能表现,并分析其切削失效形式,同时探究涂层物性对月牙洼磨损失效的影响。结果不同偏压制备的Al TiN涂层结构致密,物相均为NaCl型面心立方结构,–40 V偏压制备的涂层以(200)方向择优,–120 V制备的涂层以(111)方向择优。不同偏压制备的涂层均为压应力,其内应力随着偏压的增大而增大。与–80V及–120V制备的涂层相比,–40 V偏压制备的涂层表现出更低的硬度与更优的韧性。在车削高温合金GH4169时,–80 V偏压制备的涂层抗月牙洼磨损能力最好,–40 V与–120 V的切削性能相当。结论对AlTiN涂层而言,–80 V偏压制备的涂层硬度与应力之间达到平衡,硬度与应力间的平衡有助于提升涂层的抗月牙洼磨损能力。在车削GH4169时,–80 V偏压制备的AlTiN切削性能表现最优。

Duratomic金刚甲技术在车削材质等级TP0500上的应用

随着最新车削材质等级TP0500的推出,山高已经建立了深厚的Dur-atomic金刚甲技术基础。但除了适合于广泛的应用场合,TP0500还在特定加工领域(为了迅速切出大量金属,需要采用最硬、最耐磨的材质等级来承受高温、高速的钢件加工)成为耐磨性的绝对冠军。尽管各种不同的材质等级都可工作于这些应用场合,但通常不能像TP0500那样长时间承受热量而不发生塑性变形和月牙洼磨损。

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。

发动机深孔加工刀具

通常，长径比（钻削孔深与孔径之比）大干10的孔加工称为深孔加工。深孔加工时，被加工孔较深，如果采用普通麻花钻头进行深孔加工，其冷却效果差，无法散去的切削热使加工区急剧升温，造成刀具刃部过热而使刀具产生后刀面磨损和月牙洼磨损等失效现象；而且排屑困难，排不出的切屑常常造成刀具折断，被加工孔的加工精度和表面质量也很难保证。