Вплив виконання просторових зварних швів на точність робочих розмірів бурових доліт ріжуче–стираючого типу

Автор(и)

  • Л. Я. Роп’як ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15
  • В. С. Витвицький ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15
  • Т. О. Пригоровська ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15
  • О. В. Пригоровський ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15

DOI:

https://doi.org/10.31471/1993-9965-2021-1(50)-42-52

Ключові слова:

PDC долота, скінчено-елементні дослідження, зварювання, зварний шов, напружено-деформований стан, точність

Анотація

Розглядається проблема забезпечення точності виготовлення доліт ріжуче-стираючої дії. На основі теоретичних досліджень, комп’ютерного моделювання і експериментальних випробувань, обґрунтовано схеми виконання зварних швів для Г-подібних деталей на прикладі приварювання лопатей до корпусу долота. Розроблено рекомендації щодо виконання зварних швів для Г-подібних деталей. На основі пружно-пластичного аналізу теоретично обґрунтовано заходи зі зменшення теплових поздовжніх і поперечних внутрішніх деформацій, спричинених джерелом тепла, яке рухається уздовж зварного шва. Розроблено імітаційні моделі для оцінювання впливу теплової дії та спричинених нею під час виконання зварного шва за різними схемами залишкових деформацій на точність робочого діаметра долота. На основі розроблених моделей показано, що теплові деформації, які виникають під час виконання просторових криволінійних зварних швів, є значними і стосуються переважно лопатей, а не корпусу (тобто менш масивних деталей), мають місце вигини, повороти та перекоси лопатей. Скінченно-елементне моделювання напружено-деформованого стану заготовки корпусу долота із привареними лопатями проводилося послідовно в середовищі ANSYS (академічна ліцензія) – Transient Thermal (визначення теплового навантаження) та Static Structural (визначення деформацій та напружень). Встановлено, що найменші деформації лопаті спостерігаються під час виконання другого зварного шва тієї ж лопаті за схемою виконання шва з місця спряження циліндричної та конічної поверхонь. Результати, отримані за допомогою імітаційних моделей, підтверджено експериментальними даними, що дозволило обґрунтувати раціональну схему приварювання лопатей до корпусу долота ріжуче-стираючої дії, що базується на методі зворотних деформацій, для забезпечення точності виробу загалом. Запропоновано рекомендації щодо послідовності виконання просторових криволінійних зварних швів виробів, технологія виготовлення яких передбачає приварювання декількох елементів, які дозволяють підвищити точність їх виготовлення завдяки мінімізації теплової навантаженості та залишкових теплових деформацій деталей з’єднання.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Zhu J., Khurshid M., Barsoum Z. Accuracy of computational welding mechanics methods for estimation of angular distortion and residual stresses. Weld World. 2019. No. 63, P. 1391–1405 https://doi.org/10.1007/s40194-019-00746-9.

Chunbiao Wu, Kim Jae-Woong. Review on Mitigation of Welding-Induced Distortion Based on FEM Analysis. Journal of Welding and Joining. 2020. 38. 10.5781/JWJ.2020.38.1.6.

Seong W. J. Prediction and Characteristics of Angular Distortion in Multi-Layer Butt Welding. Materials (Basel, Switzerland). 2019. No. 12(9). P. 1435. https://doi.org/10.3390/ma12091435.

Tikhomirov D., Rietman B., Kose K., Makkink M. Computing Welding Distortion: Comparison of Different Industrially Applicable Methods. Advanced Materials Research. 2005. No 6–8. P. 195–202. https://doi.org/10.4028/

www.scientific.net/amr.6-8.195.

Islam M., Buijk A., Rais-Rohani M., Motoyama K. Simulation-based numerical optimization of arc welding process for reduced distortion in welded structures. Finite Elements in Analysis and Design. 2014. Vol 84. P. 54-64. https://doi.org/10.1016/j.finel.2014.02.003.

Yang X, Yan G, Xiu Y. et al. Welding Temperature Distribution and Residual Stresses in Thick Welded Plates of SA738Gr.B Through Experimental Measurements and Finite Element Analysis. Materials (Basel, Switzerland). 2019. Jul;12(15). DOI: 10.3390/ma12152436.

Barsoum Z., Ghanadi M., Balaw S. Managing Welding Induced Distortion – Compa-rison of different computational approaches. 1st International Conference on Structural Integrity Procedia Engineering. 2015. Vol. 114. P. 70–77.

Farajpour Mehdi, Ranjbarnodeh Eslam. Finite Element Simulation of Welding Distortion in Dissimilar Joint by Inherent Deformation Method. Soldagem & Inspeção. 2018. No 23. P. 60-72. DOI: 10.1590/0104-9224/si2301.07.

SPE/IADC 16145 Application of the new IADC dull grading system for fixed cutter bits. 1987.

Myasnikov Ya. V., Ionenko A. V., Gadzhiev S. G., Lipatnikov A. A., Leonov E. G. Rukovodstvo po otsenke iznosa dolot tipa PDC v promyislovyih usloviyah. Burenie i neft. 2004. No 3. P. 14-18. URL: http://iscpetro.ru/upload/

iblock/73d/73d73e289674c34015eafda2195968ca.pdf (data zvernennya: 20.06.2020). [in Russian]

RD 39-2-51-78. Kodyi iznosa dolot po metodike VNIIBT. [in Russian]

Polskiy E. A., Filkin D. M. Model kompleksnogo analiza razmernyih svyazey dlya odnostupenchatogo tehnologicheskogo obespecheniya tochnosti sborochnyih soedineniy. Izvestiya OrelGTU. Seriya «Fundamentalnyie i prikladnyie problemyi tehniki i tehnologii». 2008. No 3-6/271 (546). P. 92–99. [in Russian]

Syichev Yu. I. Povyishenie tochnosti i kachestva mnogopozitsionnoy obrabotki vyiborom strukturyi i parametrov agregatirovannyih tehnologicheskih sistem: avtoref. diss. na soiskanie uch. stepeni kand. tehn. nauk: spets. 05.02.08 – «Tehnologiya mashinostroeniya». Harkov, Natsionalnyiy tehnicheskiy universitet «Harkov-skiy politehnicheskiy institut», 2006. 24 p. [in Russian]

Ilitskiy V. B., Polskiy E. A., Filkin D. M. Model obespecheniya kachestva sborochnyih edinits na osnove analiza razmernyih svyazey: Spravochnik. Inzhenernyiy zhurnal. 2010. No 4 (157). P. 51–56. [in Russian]

##submission.downloads##

Опубліковано

27.06.2021

Як цитувати

Роп’як, Л. Я., Витвицький, В. С., Пригоровська, Т. О., & Пригоровський, О. В. (2021). Вплив виконання просторових зварних швів на точність робочих розмірів бурових доліт ріжуче–стираючого типу. Науковий вісник Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу, (1(50), 42–52. https://doi.org/10.31471/1993-9965-2021-1(50)-42-52

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають