高钢级高Cr合金钢偏梯形油井管螺纹车削加工性能研究

论文摘要

随着油气勘探及开采不断向纵深发展,地质条件日益复杂,油井管面临的腐蚀环境越来越严酷,对其性能的要求也越来越高。BG95-13Cr作为一种高钢级高Cr合金钢材料,具有较优的综合性能,常作为油井管偏梯形螺纹管材,可在高温、高压、耐腐蚀等恶劣条件下工作。偏梯形油井管螺纹车削是一种重载切削方式,它对机床、刀具及夹具等整个工艺系统的要求较高,尤其是对刀具性能要求更为苛刻。本文基于偏梯形油井管螺纹的加工特点,结合加工现场的实际情况,通过切削试验和有限元仿真方法对BG95-13Cr偏梯形螺纹的切削加工性能进行研究,最终为企业生产提供指导性建议。据此本文将开展以下三方面研究工作:（1）根据螺纹的车削加工原理和特点,研究偏梯形螺纹的加工机理,为后续切削性能试验安排和加工现场的工艺改进提供指导性建议;（2）基于偏梯形螺纹的加工特点,从切削力、切屑形态、刀具磨损和加工表面质量等方面着手,分三个阶段进行切削加工性能试验,研究偏梯形螺纹的切削加工机理,探索改善高钢级高Cr合金钢材料切削性能的加工工艺;（3）运用有限元方法对偏梯形螺纹切削加工过程进行仿真,从理论上对试验结果进行验证,进一步揭示偏梯形螺纹切削加工机理,并对加工现场的实际情况进行仿真,根据仿真结果对加工现场提供指导性建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外现状分析
• 1.1.1 油井管概述
• 1.1.2 高性能油井管材的应用和开发
• 1.1.3 高性能油井管材 BG95-13Cr 的特点
• 1.2 课题研究背景及目前存在的问题
• 1.3 本课题研究的意义及主要研究内容
• 第二章 油井管螺纹车削加工机理及特点
• 2.1 螺纹车削加工原理
• 2.2 螺纹车削加工特点
• 2.2.1 螺纹车削中的断屑
• 2.2.2 螺纹车削的进刀方式
• 2.2.3 螺纹车削走刀量的分配方式
• 2.3 螺纹梳刀及其工作原理
• 2.4 本章小结
• 第三章 切削试验条件及试验规划
• 3.1 试验设备、刀具及工件
• 3.1.1 试验设备
• 3.1.2 试验刀具
• 3.1.3 试验工件
• 3.2 检测设备及手段
• 3.3 试验方案规划
• 3.3.1 切削参数优选阶段
• 3.3.2 刀片优选阶段
• 3.3.3 刀具磨损对比阶段
• 3.4 本章小结
• 第四章 高钢级高Cr合金钢油井管偏梯形螺纹车削加工性能研究
• 4.1 切削力信号分析
• 4.2 切削参数优选阶段试验结果分析
• 4.3 刀片优选阶段试验结果分析
• 4.3.1 切削力对比分析
• 4.3.2 切屑形态对比分析
• 4.3.3 加工表面形貌对比分析
• 4.4 刀具磨损对比阶段试验结果分析
• 4.5 加工现场螺纹刀片破损失效分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 螺纹车削加工有限元仿真预测研究
• 5.1 有限元分析方法的基本思想及原理
• 5.2 螺纹车削有限元模型的建立
• 5.2.1 螺纹车削加工过程的简化
• 5.2.2 AdvantEdge 有限元建模和分析流程
• 5.2.3 有限元模型的建立
• 5.3 仿真结果与试验结果对比分析
• 5.3.1 D 型号刀片切削有限元仿真结果分析
• 5.3.2 B 型号刀片切削有限元仿真结果分析
• 5.3.3 TiAlN 涂层刀片切削加工有限元仿真分析
• 5.4 螺纹车削加工残余应力仿真预测研究
• 5.4.1 切削加工残余应力及其产生原因
• 5.4.2 残余应力仿真结果与试验结果对比分析
• 5.5 加工现场仿真结果分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读工程硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢