1 引言
近年来,我国石油天然气钻采专用钢管(简称油井管)的年消耗量一直保持在80万吨以上,其中国产油井管已达60多万吨,石油套管约占油井管总量的74%,每年我国石油套管的切断加工量超过300万件,且高强度套管所占比例越来越大,每年需消耗大量硬质合金切断刀片。因此,合理选择优质、高效的硬质合金切断刀片,对于提高套管切断效率和降低生产成本具有重要意义。
硬质合金数控切断铣刀片(简称切断刀片)是以铣削方式进行切断加工。普通硬质合金切断刀片对高强度石油套管进行切断加工时,不仅刀片耐用度低,而且经常打刀,严重影响切断效率。为此,本文精选ZP35、SC30、YW4、CT35、YB120、ZP35T8等6种新牌号国产切断刀片对高强度石油套管进行了切断性能试验。
2.工件材料
工件材料选用P110钢级的API石油套管,外径D=
|
|
3.切断刀片
切断刀片的几何形状如图1所示。尺寸(长×高×宽)为:L×H×a=
这6种新型切断刀片具有高强度和良好的红硬性及抗冲击性能,其物理机械性能见表3。
表3 切断刀片的物理机械性能 | |||
刀片牌号 |
硬度(HRA) |
抗弯强度 |
比重(g/cm3) |
ZP35 |
91.3 |
2000 |
12.9 |
SC30 |
90.9 |
2000 |
12.7 |
YW4 |
92.0 |
1230 |
12.2 |
CT35 |
90.0 |
1800 |
12.9 |
涂层刀片牌号 |
刀片表面涂层材料 |
涂层厚度 | |
YB120 |
TiC+TiCN+TiN |
3~4µm | |
ZP35T8 |
TiC+TiCN+TiN |
5~8µm |
YB120涂层刀片是以SC30为基体,采用化学气相沉积(CVD)法,在950~
|
|
4.试验方法
切断刀片切削性能试验在成都无缝钢管有限责任公司的RTME420CNC型数控钢管切断机上进行。切断方式为铣削加工。工件(钢管)用卡爪固定在机床上,切断刀片通过刀杆前端的弹性夹紧槽夹紧在刀杆上,刀杆通过压块和螺钉固定在刀盘上,如图2所示。刀盘带动刀片作旋转进给运动,刀盘外径为
5.试验结果及分析
6种切断刀片切断加工P110高强度石油套管的刀片耐用度试验结果见表5。
表5 切断刀片耐用度试验结果 |
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刀片牌号 |
切断刀片耐用度(件/组) |
| ||||
第1组 |
第2组 |
第3组 |
平均值 |
相对值 |
| |
CT35 |
8 |
6 |
4 |
6 |
1 |
|
YW4 |
10 |
12 |
11 |
11 |
1.83 |
|
SC30 |
21 |
20 |
22 |
21 |
3.50 |
|
ZP35 |
22 |
18 |
24 |
21.3 |
3.55 |
|
ZP35T8 |
23 |
23 |
19 |
21.6 |
3.60 |
|
YB120 |
30 |
31 |
30 |
30.3 |
5.05 |
|
试验结果分析如下:
6种切断刀片切断加工P110高强度石油套管的刀片耐用度从高到低的排列顺序为YB120,ZP35T8,ZP35,SC30,YW4,CT35。其中YB120涂层切断刀片的耐用度最高。
新型涂层切断刀片YB120比未经涂层的硬质合金刀片SC30的寿命提高44.28%;而硬质合金刀片ZP35经CVD涂层后的刀片ZP35T8的寿命无明显提高,其原因尚待进一步研究。
切断刀片化学成分中的碳化钽(铌)含量越多,刀片的红硬性越好,耐用度越高。
( 文章来源:互联网 )
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