Оправка для волочения труб

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) А. С. Журба, И. П. ИваноВ. М, Губа, В, К, Сидоренкоко, И. С. Исерсон, Э. В, ПеШвец ныи заоп в, Ю.В.Пивник, М. Н. Деревяневалова и Г, М,нология инструВ 2 тке меубному ено при ния труб, е карбида ной рабоследует отталла про рабочую я труб арбида абочей ляется чей повка с нанеабочей поповыше- верхно(56) Биск М. Б. Рациональная те зготовления трубоволочильного мента, М.: Металлургиздат, 1960. Заявка Японии М 61 - 747225, к/14, 1986, Изобретение относится к обработаллов давлением, в частности к трпроизводству, и может быть применоправочном волочении труб.Известна оправка для волочевыполненная из сплава на основвольфрама с полированной наружчей поверхностью (11,К. недостатку такой оправкинести склонность к налипанию метягиваемых труб на ееповерхность.Известна оправка для волоченивыполненная из сплава на основе квольфрама с покрытием наружной рповерхности нитридом титана, 2.Недостатком этой оправки янизкая стойкость покрытия ее рабоверхности.Целью изобретения являетсяние стойкости покрытия рабочей пости оправки.2, 1773525 А 1(54) ОПРАВКА ДЛЯ ВОЛОЧЕНИЯ ТРУБ (57) Изобретение целесообразно использовать при производстве труб волочением на оправке, Оправка выполнена иэ сплава на основе карбида вольфрама, На рабочую поверхность оправки нанесены четыре слоя покрытия из нитрида титана с соотношением толщин слоев 1:4:6:2 и концентрацией азота в каждом из слоев соответственно 0;25; 33 и 500. Суммарная толщина всех слоев покрытия составляет 0,00010 - 0,00025 наибольшего размера поперечного сечения оправки, 1 ил,Поставленная цель достигается тем, что оправка для волочения труб, выполненная из сплава на основе карбида вольфрама с покрытием наружной рабочей поверхности нитридом титана, содержит под тремя слоями покрытия иэ нитрида слой титана, причем толщины всех четырех слоев покрытия имеют соотношения 1:4:6:2 с соответствующим.содержанием азота в каждом иэ слоев 0; 25: 33 и 50%, а суммарная толщина всех четырех слоев покрытия составляет 0,0010- 0,00025 от наибольшего размера поперечного сечения оправки,На чертеже изображена опрасенными слоями покрытия на рверхности, продольный разрез,Покрытие состоит из четырех слоев, нанесенных на полированную поверхность(В 0,4 мкм) оправки из сплава на основе карбида вольфрама (например. ВК).Слои расположены в порядке нанесения их на поверхность оправки:1 - состоит из П с кон цент рацией азотаЗфи толщиной принятой за единицу отсче.г, например, 0,5 мкм;2 - сос 1 оит из Тзй с концентрациейаЮта 25; И тОпщИНОй, В 4 раэа ПрЕВЫШаЮщей толщину первого слоя;3 - состои 1 иэ Ч 2 й с концентрациейазота 33;4 и толщиной, в 6 раз превышаощрвй толщину первого слоя;4 - состоит иэ ТИ с концентрацией аэота 5000, и толщиной, в 2 раза превышаюцейТОПЬЦЙНУ ПЕРВОГО СПОЛ,Таким Образом соотношение топщинспаяв покрытия выполнено как 1:4:6:2 с соотеяству 1 ащей концентрацией азота О; 25; 1533 и 50%, Суммарная толщина всех слоевпокрытия равна 0,00010-0,00025 от наибольшего оаэмера поперечного сечения оправки или диаметра О, если поперечноеаэчение оправки круглое как на чертеже,ОПокрытие наносят метоцом катодноконной бомбардировки (КИЬ).Приведенные соотношения топщинслоев покрытия, концентрации азота и суммарной толщины слоев были определены 25экспериментально. Пои этом было установлено, что указанная выше композиционнаяструктура покрьчтия наиболее оптимальнообеспечивает выполнение требованийпредъявляемых к ней условиями работы оправки, Так, необходимая адгезия псчрытияк поверхносги оправки Обеспечивается засчет меньшей твердости и большей пластичности внутренних слоев, чем наружного, постепенного изменения коэффициента 35линейного расширения ПО толщине покрытия за сче 1 плавного ооста концентрацияазота и, как следствие, изменения структуры покрытия,Требуемое уменьшение коэффициента 40трения рабочей поверхности оправки достигнуто за счет повышенной твердости итеплостойкости покрытия, что обеспечивается подобранной структурой наружногослоя покрытия в оптимальных пределах 45(50;4 - концентрация азота),Значительное снижение склонности налипания металла трубы на рабочую поверхность оправки предопределеносущественным уменьшением их схватываемости во время волочения, поскольку покрытие из нитрида титана препятствуетдиффузионному растворению твердосплавной основы (карбида вольфрама) оправки вобрабаываемом материале трубы, так как 55слой нитрида титана является барьером дляатомов углерода и вольфрама.Следует также отметить, что приведенное соотношение концентраций азота и толщин слоев покрытия нс увеличивает исходную шероховатость рабочей поверхностей оправки, что прежде всего обеспечивается оптимально подобранной концентрацией азота. С увеличением концентрации азота шероховатость поверхности уменьшается,Также опытным путем был установлен оптимальный диапазон величины суммарной толщины слоев покрытия в зависимости от диаметра поперечного сечения оправки. Обнаружено, что если эта величина менее 0,00010 диаметра поперечного сечения оправки, то такое покрыгие обладает неудовлетворительной стойкостью и быстро истерается при волочении труб, При величине более 0,00025 диаметра поперечного сечения оправки покрытие обладает повышенной хрупкостью и во время волочения разрушается.Таким образом установлено, что оптимальная суммарная толщина композиционного покрытия должна составлять 0,00010 - 0,00025 диаметра поперечного сечения оправки, так как при этом стойкость покрытия наиболее высокая.П р и м е р 1, На неподвижной короткой цилиндрическй оп равке иэ сплава В Кдиаметром 46 мм производилось волочение труб размером 51 х 2,5 мм из стали Ст, 20, Полированная (8=0,4 мкм) рабочая поверхность Оправки была покрыта методом КИБ одним споем титана и тремя слоями нитридов титана, толщина которых составляла соответственно 0,5; 2,0; 3,0 и 1,0 мкм, а концентрация азота в каждом слое 0; 25; 33 и 50;4. Суммарная толщина покрытия составляла 0,00014 диаметра оправки. Заготонкой служили горячекатаные трубы размером 57 х 3,5 мм из Ст. 20, с поверхности которых травлением в сернокислом растворе была удалена окалина, а затем нанесен слой меди и поверх него слой омыленных синтетических жирных кислот, Процесс волочения осуществляли на волочипьном стане усилием 300 кН со скоростью около 30 м/мин, При этом до разрушения покрытия было протянуто 1214 шт. труб, в то время как на оправке с однородным покрытием, нитридом титана толщиной 6,5 мкм в тех же условиях до разрушения покрытия было протянуто 100 - 120 труб.В приведенном примере стойкость предлагаемого покрытия оправок примерно в 10-12 раз выше, чем у оправок с известным покрытием,П р и м е р 2. На неподвижной цилиндрической оправке из сплава ВК 20 диаметром 54 мм производилось волочение труб размером 60 х 3 мм иэ стали 20, Заготовкой1773525 После того как было протянуто на этой оправке 2-3 трубы, покрытие истералось и оправка уже начинала работать как обычная, без покрытия.Во втором случае применялась оправка с суммарной толщиной всех слоев покрытия 13,7 мкм, что составляло 0,000253 диаметра оправки. На этой оправке также не удалось сохранить целостность покрытия после во.- лочения 2-3 труб, так как оно оказалось хрупким и во время волочения разрушалось. Составитель В.СидоренкоТехред М,Моргентал Корректор Н.Бучок Редактор Заказ 3887 Тираж Подписное.ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 служили горячекатаные трубы размером 68 3,5 мм с требованиями по ГОСТ 8731-74,С поверхности заготовки была стравлена окалина, после чего нанесен слой меди и омыленных синтетических жирных кислот.Волочение проводилось на волочильном стане усилием 300 кН со скоростью 30 м/мин,В первом случае применялась оправка с суммарной толщиной всех четырех слоев покрытия 5,3 мкм. При этом суммарная толщина покрытия составляла 0,000098 диаметра оправки, что незначительно ниже 0,00010 и практически может быть до него округлено,Наиболее высокая стойкость покрытиянаблюдалась при его толщине 0,000100,00025 диаметра поперечного сечения оправки, т. е. покрытие быстро не истирвлось,5 как в первом случае, и не разрушалось приволочении, как во втором.Предлагаемое покрытие рабочих поверхностей оправок из сплавов на основе карбида вольфрама обладает более высокой10 стойкостью при волочении труб по сравнению с известными,Формула изобретенияОправка для волочения труб, выполненная из Сплава на основе карбида вольфрама15 с покрытием наружной рабочей поверхности нитридом титана, 6 т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения стойкости покрытия, перед покрытием из нитрида титанана поверхность оправки нанесен слой тита 20 на, после чего еще три слоя нитрида титана,причем толщины всех четырех слоев покрытия имеют соотношения 1:4:6:2, с сдответствующим содержанием азота в каждом изслоев 0; 25; 33 и 50, а еуммарная толщина25 всех четырех слоев покрытия составляет .0,00010 - 0,00025 наибольшего размера поперечного сечения оправки,