本文關(guān)鍵詞：石油鉆具精密塑性成形鍛件質(zhì)量研究

  更多相關(guān)文章： 石油鉆桿接頭 動態(tài)再結(jié)晶 分步成形 有限元分析

【摘要】：隨著以石油、天然氣為代表的一次能源需求的增加,對鉆具的需求量越來越大,性能要求也越來越高。石油鉆具主要由鉆桿、連接套、穩(wěn)定器和鉆挺等組成。鉆具工作時需承受復(fù)雜的內(nèi)外壓應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、彎曲應(yīng)力等外加載荷。尤其是鉆桿接頭連接強度,對鉆具的安全可靠工作起著至關(guān)重要的作用。但是我國在鉆桿接頭的研究與生產(chǎn)方面,一般采用自由鍛、分模鍛及水平分模雙向熱擠壓等工藝成形,與世界先進水平相比還有不少差距,企業(yè)生產(chǎn)大多仍屬于粗放型,靠勞動密集型和資金密集型,以量取勝,材料利用率不高,技術(shù)含量低,產(chǎn)品難以適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)條件。為了提高材料利用率及改善成形后的綜合力學(xué)性能,本文采取精密塑性成形的方式研究石油鉆桿接頭的成形工藝。通過熱壓縮實驗和定量金相技術(shù)分析了37Cr Mn Mo合金鋼在溫度為850℃、950℃、1050℃、1150℃、1200℃和應(yīng)變速率為0.001s-1、0.01 s-1、0.1 s-1、1 s-1、10 s-1等變形條件下的熱力學(xué)性能,為研究石油鉆桿接頭精密塑性成形工藝做鋪墊。將Zener-hollomon參數(shù)作為37Cr Mn Mo合金鋼成形過程中宏觀流變應(yīng)力與微觀晶粒尺寸的橋梁,建立了宏觀流變應(yīng)力和變形后奧氏體晶粒尺寸的關(guān)系式,并首次建立了37Cr Mn Mo合金鋼宏觀流變應(yīng)力和變形后奧氏體晶粒尺寸間的關(guān)系模型,為研究石油鉆桿接頭精密塑性成形工藝奠定了理論基礎(chǔ)。通過分析石油鉆桿接頭傳統(tǒng)的成形工藝在成形性能(最大載荷,流動應(yīng)力和應(yīng)變)和鍛件質(zhì)量及材料利用方面的優(yōu)劣,提出一種改進的成形工藝,石油鉆桿接頭分步成形工藝。通過正交實驗和有限元分析,分析成形速率,坯料初始溫度和摩擦系數(shù)等工藝參數(shù)對采用分步成形工藝成形的石油鉆桿接頭成形質(zhì)量的影響,得到最優(yōu)的成形工藝參數(shù),工藝參數(shù)為坯料初始溫度為1150℃,成形速率20mm/s,摩擦系數(shù)0.1。依據(jù)新的石油鉆桿接頭分步成形工藝,具體化其成形工藝方案。
【關(guān)鍵詞】：石油鉆桿接頭 動態(tài)再結(jié)晶 分步成形 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG316;TE921
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 引言12-13
• 1.2 精密塑性成形研究13
• 1.3 再結(jié)晶模型及與有限元分析的發(fā)展13-17
• 1.4 課題來源、研究意義及方法17-19
• 1.4.1 課題來源17
• 1.4.2 課題的研究意義17
• 1.4.3 課題研究方法17-19
• 第二章 石油鉆具材料高溫鍛造過程中動態(tài)再結(jié)晶模型19-36
• 2.1 引言19
• 2.2 動態(tài)再結(jié)晶機理19-21
• 2.3 試驗材料及方法21-23
• 2.4 實驗結(jié)果及分析23-27
• 2.5 動態(tài)再結(jié)晶模型27-35
• 2.5.1 動態(tài)再結(jié)晶臨界條件的確定27-29
• 2.5.2 動態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)模型29-32
• 2.5.3 動態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸模型32-35
• 本章小結(jié)35-36
• 第三章 石油鉆具精密成形毛坯及預(yù)成形模型建立36-47
• 3.1 引言36-37
• 3.2 有限分析理論基礎(chǔ)37-39
• 3.2.1 剛粘塑性理論基本假設(shè)37
• 3.2.2 剛粘塑性材料力學(xué)方程37-38
• 3.2.3 虛功原理38-39
• 3.2.4 變分原理39
• 3.3 毛坯及預(yù)成形形狀模型建立39-46
• 3.3.1 一般水平分模對向熱擠壓成形工藝模擬41-44
• 3.3.1.1 模擬條件41
• 3.3.1.2 模擬結(jié)果分析41-44
• 3.3.2 新型毛坯及預(yù)成形形狀模型建立及數(shù)值模擬44-46
• 3.3.2.1 分步成形工藝44
• 3.3.2.2 模擬結(jié)果分析44-45
• 3.3.2.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析45-46
• 本章小結(jié)46-47
• 第四章 石油鉆具精密塑性成形工藝參數(shù)優(yōu)化47-57
• 4.1 引言47
• 4.2 正交試驗設(shè)計的發(fā)展47-48
• 4.3 正交試驗設(shè)計的原理48-49
• 4.4 實驗方案的確定49-51
• 4.5 實驗結(jié)果分析51-56
• 4.5.1 因素顯著性分析51-52
• 4.5.2 工藝參數(shù)對成形最大載荷的影響52-56
• 本章小結(jié)56-57
• 第五章 內(nèi)部質(zhì)量分析57-62
• 5.1 引言57
• 5.2 Deform模擬方案57-59
• 5.2.1 用戶子程序結(jié)構(gòu)57-58
• 5.2.2 模擬參數(shù)58-59
• 5.3 實驗結(jié)果分析59-61
• 本章小結(jié)61-62
• 第六章 石油鉆具精密塑性成形工藝設(shè)計62-67
• 6.1 引言62
• 6.2 石油鉆桿接頭成形工藝設(shè)計62-64
• 6.3 石油鉆桿接頭成形工藝實施方案64-66
• 本章小結(jié)66-67
• 第七章 總結(jié)與展望67-69
• 7.1 總結(jié)67-68
• 7.2 展望68-69
• 參考文獻69-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果73-74
• 致謝74-75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 董如何,肖必華,方永水;正交試驗設(shè)計的理論分析方法及應(yīng)用[J];安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2004年06期

2 竇曉峰,鹿守理,趙輝;Q235低碳鋼靜態(tài)再結(jié)晶模型的建立[J];北京科技大學(xué)學(xué)報;1999年01期

3 竇曉峰，，鹿守理，趙輝;Q235鋼動態(tài)再結(jié)晶模型的建立[J];北京科技大學(xué)學(xué)報;1998年05期

4 郝拉娣;張嫻;劉琳;;科技論文中正交試驗結(jié)果分析方法的使用[J];編輯學(xué)報;2007年05期

5 沈丙振,方能煒,沈厚發(fā),柳百成;低碳鋼奧氏體再結(jié)晶模型的建立[J];材料科學(xué)與工藝;2005年05期

6 丁明明;;直齒圓柱齒輪精密塑性成形技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];鍛壓裝備與制造技術(shù);2008年06期

7 郁可,張永勝;基于定量體視學(xué)的顆粒群特征分析[J];中國粉體技術(shù);1999年04期

8 竇曉峰,鹿守理,趙輝,張鵬;Q235鋼亞態(tài)再結(jié)晶模型的建立[J];鋼鐵;1999年04期

9 吳少平;虛功原理及其應(yīng)用[J];高等函授學(xué)報(自然科學(xué)版);2000年05期

10 張艷春;李春海;;節(jié)距190mm鏈軌節(jié)模鍛成形研究[J];鍛壓技術(shù);2012年06期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張冬娟;板料沖壓成形回彈理論及有限元數(shù)值模擬研究[D];上海交通大學(xué);2007年

2 王明輝;直齒圓柱齒輪精密塑性成形工藝及關(guān)鍵設(shè)備研究[D];吉林大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 胡福榮;前軸精輥成形過程的三維有限元數(shù)值模擬[D];機械科學(xué)研究院;2003年

2 吳書婷;基于CAE汽車保險杠工藝參數(shù)多目標優(yōu)化研究[D];昆明理工大學(xué);2013年

本文編號：592739