ESC(EdgeandSurfaceConditioning)工藝是對(duì)刀具刃口進(jìn)行強(qiáng)化(鈍化)诀甫、表面拋光等綜合處理的工藝方法虱肄。通過(guò)ESC工藝處理,可增強(qiáng)刀具刃口強(qiáng)度,改善表面應(yīng)力狀態(tài),降低表面粗糙度值,提高刀具耐用度1～4倍。我國(guó)每年石油鉆采鋼管的消耗量超過(guò)80萬(wàn)噸,石油鋼管的加工需要使用大量螺紋刀片(十幾萬(wàn)片/年),因此,采用ESC工藝提高螺紋刀片的質(zhì)量和耐用度具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益右锨。

1螺紋刀片的形狀特點(diǎn)

本文試驗(yàn)所用硬質(zhì)合金多齒螺紋刀片是一種用于精車(chē)石油套管外螺紋的三齒梳刀片,刀片材質(zhì)為YT715硬質(zhì)合金,刀片刃口幾何形狀及齒形特征點(diǎn)如圖1所示。

在刀片每一齒的切削刃口上選取A～Q共11個(gè)特征點(diǎn),其中H點(diǎn)代表刃口齒頂,A碌秸、Q點(diǎn)代表刃口齒根,D绍移、L點(diǎn)代表刃口齒側(cè)。在高倍顯微鏡下觀察,刀片的刃口(即前刀面與后刀面的交接部分)并非一條簡(jiǎn)單直線,而是一個(gè)復(fù)雜曲面尖蚪。刃口鋒利程度用刃口半徑Re表示啤盯。刀片經(jīng)磨削加工后形成鋒利的自然刃口,如圖2所示。此時(shí)齒形各點(diǎn)的刃口半徑并不均勻(Re=0.002～0.018mm)嫉簿。為了提高刀具切削的可靠性及穩(wěn)定性,采用ESC工藝對(duì)刃口進(jìn)行精密珩磨,可增加刃口強(qiáng)度(增大Re),降低刃口表面粗糙度值(Ra<0.3μm),減少表面殘余應(yīng)力,使刀片齒形各點(diǎn)的刃口半徑均勻一致抬而。

2ESC工藝及振動(dòng)珩磨法

ESC(刃口及表面強(qiáng)化處理)工藝按原理可分為機(jī)械、化學(xué)封鹦、電化學(xué)墓老、磨料、熱加工晾游、電磁等多種工藝方法,例如毛刷機(jī)珩磨法辽蚀、振動(dòng)磨料珩磨法、噴砂強(qiáng)化法丽信、高速粒子轟擊法等泳落。本文采用振動(dòng)磨料珩磨法對(duì)螺紋刀片進(jìn)行刃口表面強(qiáng)化處理,其特點(diǎn)是設(shè)備投資少,成本低,能有效降低或消除刀片表面的殘余應(yīng)力,從而提高刀片耐用度。傳統(tǒng)的振動(dòng)珩磨機(jī)一般由振動(dòng)機(jī)構(gòu)(電動(dòng)機(jī)物忠、凸輪婚被、彈簧等)和工作臺(tái)組成,磨料采用碳化硅或氧化鋁顆粒等,刀片和磨料裝在工作臺(tái)上的盒子中,通過(guò)刀片和磨料的摩擦、沖擊作用使刃口鈍化两芳。但在對(duì)螺紋刀片這種復(fù)雜刃口進(jìn)行鈍化時(shí),很難保證刃口半徑均勻一致,齒頂和齒根刃口半徑誤差為0.02～0.09mm,影響了螺紋刀片的加工質(zhì)量和有效壽命摔寨。本文采用新型機(jī)械振動(dòng)珩磨方法,用新型振動(dòng)電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的凸輪與電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu),磨料則采用金剛砂和碳化硼混合粉末,利用新型夾具改善刀片與磨料之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),使螺紋刀片的齒頂和齒根刃口半徑更均勻,其誤差控制在0.01mm以?xún)?nèi),從而提高了螺紋加工合格率和刀片有效壽命。

3螺紋車(chē)削試驗(yàn)及分析

為驗(yàn)證經(jīng)ESC工藝處理的螺紋刀片切削性能和耐用度的改善情況,進(jìn)行了螺紋車(chē)削試驗(yàn)怖辆。工件材料為J55鋼石油套管,套管外徑為273.1mm,壁厚為8.89mm,抗拉強(qiáng)度sb=735～778MPa,屈服強(qiáng)度ss=433～477MPa,伸長(zhǎng)率d=26%～33%,截面收縮率y=56%～61%是复。加工機(jī)床為法國(guó)CRI-DAN公司制造的HT16CNC數(shù)控鋼管車(chē)絲機(jī)床,切削速度v=100m/min,進(jìn)給量f=3.175mm/r,切削深度ap=0.4～0.6mm。外澆式乳化液冷卻竖螃。石油套管長(zhǎng)度為8～12m,每根石油套管兩端分別車(chē)削一段(一頭)長(zhǎng)度為88.9mm的螺紋淑廊。分別采用10組不同刃口倒圓半徑的螺紋刀片車(chē)削石油套管,刀片耐用度(以車(chē)削螺紋的頭數(shù)表示)如下表所列逗余。

表中,刃口倒圓半徑的公差為±8μm。H0組(Re=10μm)刀片磨削加工后未進(jìn)行刃部強(qiáng)化處理,齒形各點(diǎn)的自然刃口倒圓半徑Re=2～18μm,這種鋒利刃口刀片車(chē)削螺紋的廢品率高達(dá)20%,尤其車(chē)削初期穩(wěn)定性較差,刀片容易崩刃和破損,導(dǎo)致產(chǎn)生波紋(振動(dòng)刀痕)季惩、劃痕和毛刺等缺陷,每片刀片的平均有效耐用度(車(chē)削出合格品的頭數(shù))不到30頭录粱；H1和H5兩組刀片具有較小的刃口倒圓半徑,其刀片耐用度和加工合格率都高于刃口未強(qiáng)化的刀片；H2画拾、H3啥繁、H6、H8和H9五組刀片具有中等刃口倒圓半徑,其刀片耐用度和加工合格率高于其它刃口倒圓半徑的刀片,且切削過(guò)程穩(wěn)定,其中刃口鈍化均勻的刀片耐用度高于鈍化不均勻的刀片摊矮；H4和H7兩組刀片具有較大的刃口倒圓半徑,其刀片耐用度和加工合格率低于中等刃口倒圓半徑的刀片头熏。試驗(yàn)結(jié)果表明,刃口倒圓半徑Re既非越大越好,也不是越小越好,而是存在一個(gè)最佳值。

4結(jié)論

通過(guò)硬質(zhì)合金螺紋刀片的車(chē)削試驗(yàn),可得出如下結(jié)論:

1.經(jīng)過(guò)ESC工藝處理,硬質(zhì)合金螺紋刀片的耐用度可增加1.2倍影偶。

2.ESC工藝能夠提高螺紋刀片的切削穩(wěn)定性和加工合格率转挽。

3.螺紋刀片刃口倒圓半徑存在一個(gè)最佳值Reo=50μm,當(dāng)Re=Reo時(shí),刀片耐用度最好。此外,刀片刃部各點(diǎn)的Re越均勻,切削性能越好确羹。

null

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開(kāi)資料來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)届审，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)癣偶，也不構(gòu)成任何其他建議噪旭。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳恃楔，對(duì)此類(lèi)作品本站僅提供交流平臺(tái)帅维，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻协固、圖片溢傅、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題，請(qǐng)第一時(shí)間告知芋忿，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容炸客，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話(huà)：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn戈钢。