石油機械設(shè)計加工過程中的要點探析

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對于石油的需求越來越多，需要更多的石油機械來加入到油田的勘探與開采中以滿足日益增長的石油需求。各大石油機械制造企業(yè)也面臨著越來越大的競爭壓力，為了更好的提高產(chǎn)品的質(zhì)量增強企業(yè)的競爭力，需要在石油機械的質(zhì)量和成本上下功夫，提高企業(yè)的內(nèi)在競爭能力。石油機械設(shè)計是石油機械制造中的重要環(huán)節(jié)，其材料的選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性對于石油機械的成本和質(zhì)量有著重要的影響。

關(guān)鍵詞：石油機械；設(shè)計；質(zhì)量

前言

石油機械是石油勘探與開采中的重要設(shè)備，其設(shè)備質(zhì)量的好壞與成本的高低對于石油開采有著重要的影響。在石油機械的設(shè)計制造過程中，需要對材料的性能與機械設(shè)計結(jié)構(gòu)的合理性引起足夠的重視，在不斷降低成本的同時提高石油機械設(shè)備的質(zhì)量是石油機械企業(yè)提高競爭力的重要方向。

1 石油機械設(shè)計過程中對于材料的選用

在石油機械的設(shè)計及制造過程材料是基礎(chǔ)，如何根據(jù)需要合理的選用所需的材料對于設(shè)計人員是一個重要的考驗，材料的選擇需要從強度、經(jīng)濟性、加工制造以及使用壽命等多個方面出發(fā)。在進行石油機械設(shè)備的設(shè)計工作時，對于經(jīng)驗豐富的設(shè)計人員可以直接依靠經(jīng)驗進行選擇也可以參照往期同類設(shè)備或零件的材料選擇方案，此種方法較為簡單但對于設(shè)計人員的經(jīng)驗要求較高且參照的可能性不大，在材料選擇的過程中，對于材料的耐腐蝕性、耐磨性以及抗疲勞特性等僅是根據(jù)簡單的手算和手冊提供的數(shù)據(jù)選擇一種各項都較為平均的萬能材料，雖然滿足石油機械設(shè)備或零件的設(shè)計要求，但不利于材料成本的控制。通過相關(guān)的調(diào)查表明，在石油機械的設(shè)計工作中，很多的設(shè)計工程師未能對材料的選擇引起足夠的重視。因此，在進行石油機械設(shè)備或零件的材料選用過程中需要從以下幾個方面進行考慮：（1）材料的使用性能，指的是材料在石油機械設(shè)備使用過程中的表現(xiàn)，是進行石油機械材料選擇過程中首先需要考慮的問題，由于不同的石油機械零件會面臨著不同的使用環(huán)境從而對石油機械零件提出了不同的使用要求，例如：有的石油機械零件在使用中對于零件的強度有著較大的要求，而一些地方則對于材料的耐磨性有著較強的要求等等，各種環(huán)境下對于材料的性能要求不一，所以，在進行石油機械的材料選擇時需要對材料的使用環(huán)境以及所需滿足的主要使用性能進行判斷。（2）石油機械材料的工藝性要求，除了材料的使用性方面的要求，材料的工藝性也是材料選擇的一個重要方面，材料的工藝性是指材料能夠適應(yīng)各種加工工藝要求的能力，即材料的可加工性。例如，選用的一些材料在材料的強度、硬度以及抗疲勞特性等方面都滿足設(shè)計要求，但是其加工難度相較于其他的一些同等性能的材料要高得多，如選用此種材料極大的增加了加工的難度，需要采用多種復(fù)雜的加工工藝進行加工，極大的增加了石油機械設(shè)備的制造成本。

2 石油機械設(shè)計中的標準化

在進行石油機械的設(shè)計過程中，應(yīng)當盡量做到所選用的零件標準化。這里所說的石油機械零件的標準化主要是指零件的尺寸、結(jié)構(gòu)要素、材料的特性、檢驗的方法等多個方面選用符合大家規(guī)范的標準，從而方便在進行石油機械設(shè)計及制造的過程中提高設(shè)計的質(zhì)量及速度。在使得石油機械零件標準化時具有以下的優(yōu)點：（1）對于一些標準化的零件可以在市場上購買到或是提交給加工廠進行批量化的生產(chǎn)，從而降低石油機械的成本、提高零件的加工質(zhì)量。（2）通過做到石油機械零件材料的性能指標相一致，能夠較為方便的進行材料性能的比較。（3）通過做到石油機械零件的標準化，能夠簡化設(shè)計步驟、提高設(shè)計的效率與設(shè)計質(zhì)量。

3 石油機械零部件在加工過程中需要注意的要點

在進行石油機械零部件的加工過程中，需要對不同材料及零部件選用較為合理的加工工藝，在進行石油機械零部件的加工過程中，由于加工工藝的不同會使得零件的受力不同，從而影響零部件的性能，其具體表現(xiàn)為石油機械零部件的表層的金相組織和硬度以及零部件表面的殘余應(yīng)力不同。在進行石油機械零部件的加工過程中，其加工產(chǎn)生的熱量將會使得加工區(qū)域的零部件表面溫升較快，當溫升超過某一極限時將會使得石油機械零部件表面的金相組織產(chǎn)生一定的變化，從而影響零部件的加工性能。在一般的切削加工中，所使用的切削液將會帶走加工過程中所產(chǎn)生的熱量，因此其對于材料性能的影響較低。而對于磨削加工而言，由于其受力面積較大會使得其所產(chǎn)生的磨削熱量較切削熱量大得多，從而使得磨削加工中對零部件表面的影響較大。當進行磨削加工時，如磨削的深度增加時其工件表面及表面以下不同深度的溫度都將升高，從而使得石油機械零部件表面容易產(chǎn)生燒傷，影響零部件的加工性能，而當磨削加工中的縱向進給量較大時，將會引起磨削區(qū)域的溫度升高，但由于磨削時產(chǎn)生的熱量在零部件表面的作用時間較短，可以降低熱量在零部件表面產(chǎn)生的影響，但是由于提高了石油機械零部件加工時的進給速度將會使得零部件表面的加工質(zhì)量有所下降，可以通過提高磨削加工時的砂輪轉(zhuǎn)速來降低由于進給速度過高而帶來的零部件表面的粗糙度影響。在石油機械零部件的加工過程中可以選用切削液來帶走多余的熱量，但是由于砂輪的旋轉(zhuǎn)使得切削液不易附著在零部件的表面，特別是在進行零部件的加工時，進給量過小將會使得刀具的刃口圓角在所需加工的零部件的表面單位長度上的擠壓次所增多，且表面的硬化程度也有所增加。在進行石油機械的零部件的加工過程中，如果所需加工的材料的硬度越低則其所產(chǎn)生的塑性變形量也越多，其進行切削后的冷作硬化現(xiàn)象也越嚴重。在完成了石油機械零部件的加工后，會在零部件的表面層留有較多的殘余應(yīng)力，應(yīng)當在進行石油機械設(shè)計及零部件工藝的編制過程中引起足夠的重視，避免其殘余應(yīng)力會對零部件的加工產(chǎn)生影響。

4 在進行石油機械零部件的加工過程中做好潤滑劑的選用

金屬加工潤滑劑簡稱金屬切削液，是指用于金屬及其合金在切削、研磨、沖壓、軋制以及拉拔等各種加工過程中所使用的液體介質(zhì)。在金屬加工過程中選用金屬切削液的主要目的是對加工過程中刀具與工件接觸所產(chǎn)生的熱量予以冷卻，延長加工刀具的使用壽命，提高加工工件的表面加工精度，并使得金屬切削屑等能夠及時的排出避免金屬屑堆積影響后續(xù)加工。由于加工過程中會面臨著不同的加工要求，因此，對于金屬切削液的油性等都有著不同的要求。在金屬切削液的選用上需要根據(jù)金屬切削加工的工藝要求來判斷選用水溶性或者是油性的金屬切削液，在選用時可以參考機床供應(yīng)商的推薦來進行選擇，或者是依靠一般的經(jīng)驗予以選取，例如，在使用高速鋼刀具進行低速切削時多選用的是純油性的金屬切削液等，而當使用硬質(zhì)合金刀具進行高速切削加工時，則通常采用的是水溶性的金屬切削液，同時對于供液困難或者是切削液不易到達的切削區(qū)時則采用的是純油性的金屬切削液，對于其他的一些情況采用水溶性的金屬切削液即可。

5 結(jié)束語

石油機械的設(shè)計工作是石油機械的第一步也是最為重要的一步，在這一設(shè)計的過程中需要對材料的選用以及金屬結(jié)構(gòu)的合理性做好設(shè)計工作，在合理選用制造材料的同時降低石油機械設(shè)備的制造成本提高設(shè)備的質(zhì)量，增強企業(yè)的核心競爭力。

參考文獻

[1]蘇安平.等離子噴涂工藝及其在石油機械修理中的應(yīng)用[J].石油機械，1986（10）.

[2]汪金桃.低溫鉆機金屬材料性能與工藝研究[A].2008年石油裝備學(xué)術(shù)年會慶祝中國石油大學(xué)建校55周年學(xué)術(shù)研討會論文集[C].2008（10）.

[3]陳可堅.淺談防磁鋼的生產(chǎn)及加工工藝[J].石油機械，1989（11）.