Определение рациональных режимов механической обработки титановых корпусных элементов нефтегазового оборудования концевыми (по ГОСТ 23248-78) и волновыми фрезами

Abstract

Актуальность исследования обусловлена тем, что одним из важнейших факторов безотказной работы нефтегазового оборудования являются требования к коррозионной стойкости. Свойства титановых сплавов: высокая коррозионная стойкость в агрессивных средах, высокая прочность в сочетании с малой плотностью, позволяют получать изделия с большой прочностью и малой массой при работе в условиях агрессивных сред. Однако применение титановых сплавов при изготовлении деталей, работающих в условиях агрессивной среды, в том числе для нефтегазового оборудования, ограниченно вследствие неудовлетворительной обрабатываемости резанием, что обусловлено малой теплопроводностью таких сплавов, а также склонностью к интенсивным вибрациям. Объект: производительность и экономическая эффективность от применения фрез при изготовлении детали типа «корпус» из титанового сплава. Цель: разработка рациональных режимов механообработки и геометрии инструмента для фрезерования корпусных элементов из титановых сплавов. Рациональные режимы и геометрия фрезы должны обеспечивать максимальную стойкость инструмента, качество механообработки, производительность и экономическую эффективность. Методы: проведение производственных испытаний фрез с разной геометрией их режущих кромок методом многофакторного эксперимента с использованием вибродиагностического комплекса для определения зон с минимальным уровнем вибрации при механообработке детали типа «корпус» из титанового сплава. Результаты. Разработаны рекомендации по снижению вибрации при фрезеровании корпусных элементов из титановых сплавов. Методика позволяет в условиях производства, в стадии отладки технологического процесса, определить рациональные режимы резания по критериям наибольшей производительности и максимальной стойкости инструмента.

The relevance of the research is caused by the fact that one of the most important factors in the failure-free operation of oil and gas equipment is the corrosion resistance requirements. Titanium alloys properties like high corrosion resistance in corrosive environments and high strength combined with low density make it possible to obtain products with high strength and low weight when operating in corrosive environments. However, titanium alloys usage in the manufacture of details that operate in an aggressive environment, including for oil and gas equipment, is limited due to both low machinability and low thermal conductivity, as well as the technological system predisposition to intense fluctuations. Object: productivity and economic efficiency from using mills for manufacturing hull details like «case» type from titanium alloy. The main aim of the research is a development of rational machining modes and tool geometry for milling hull elements from titanium alloys. That can ensure maximum tool life, machining quality, productivity and economic efficiency. Methods: production tests of mills with different geometry of cutting edges by the multifactor experiment method using a vibro-diagnostic complex for determine the minimum vibration level zones during machining of the "case" type part from titanium alloy. Results. The authors have developed the recommendations to reducing vibration during milling hull elements from titanium alloys. This method allows finding the rational cutting conditions according to both the highest productivity and maximum tool life criteria in production conditions during the stage of debugging the technological process.