Способ изготовления шарошек буровых долот

(21)205551 5/251) М КлВ 21 К 5/О С 21 01/7 Е 21 В 9/О иосуйарстеенный номнтеСоавта Мнннстроа СССРао делам наобретвннйн отнрмтнй 23) Приоритет Опубликовано 05,06.78 Бтоллетень,21(45) Дата опубликован писания 10,05,Л. Н, Туров(71) Заявите 4) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШАРОШ БУРОВЫХ ДОЛОТе Изобретение относится к технологии маОщностроения и может быть использовано. етри изготовлении шарошек буровых долот из легиоованных сталей горячей штамповкой с поспедующея термообработкой.бИзвестен способ изготовления шарошек буровых долот из нецементуемых легирован ных сталей, включаюший горячую штамповку при температуре конца деформации 750 о о 900 С, высокий отпуск при 650-680 С, то закалку с температуры нагрева 820-840 СОднако этот способ не обеспечивает высокого качества изделий.Известен также способ изготовления ша я рошек буровых долот из легированных сталей, включающийгорячую штамповку заготовки, нормализацию с высоким отпуском, механическую обработку, газоппаменную наплавку,закалку и последующий отпуск 202.Недостатком известного способа является небольшой срок службы шарошек.С целью увеличения срока службы шарош к при изготовлении их из нецементируе 2мых. высокоуглеродистЪх легирспынных сталей, горячую штамповку заготовки начинаютпои температуре на 30-80 оС ниже температуры перегрева стали, а заканчивают и интервале от температуры Р.максимального (скачкообразного) растворения карбиодов до температуры на 50 С ниже А,нормализацню производят при температуреона 10-30 С ниже Арк, высокий отпуско,производят при температуре от (Ас -30 С)одо (Ас+10 С), дополнительно после газопламенной наплавки производят ступенчатыйотжиг при температуре первой его ступениоот.(Ас -20 С) до Ас и при температуреь Ъ овторой ступени от Ь 1.чо (А+20 С). нагрев под закалку производит по темпепатуры на 10-30 С ниже температуры Арк 1 апоследующий отпуск производят при темпеоратуре на 50-100 С выше верхнего предела температурного интервала отпускнойФхрупкости стали,В результате такой обработки шарошкибуровых долот имеют твердость 43-50 НЙС:причем эта твердость одинакова как у поверхности шарошки. так и в ее сердцевине.Другие физико-механические свойства такжеодинаковы по всему объему зубьев и телашарошки, но в сердцевине увеличиваютсяпрочностные свойства и твердость, а вязкиеи ппастические свойства в поверхностныхслоях. Так, например, полученные предлагаемым способом шарошки имеют пределпрочности 170-200 кгс/мм поотив 90210 О кГс/мму шарошек полученных известным способом, а предел текучести 150- 10180 кГс/мм против 65-85 кГс/мм.Заниженные регламентиоованные температуры начала и конца горячей штамповки приводят к значительному повышениюконечных вязких и пластических свойств 15вследствие измельчения зерен, увеличенияплотности дислокаций по их границам, измельчения карбидов, возрастания легированности твердого раствора, уменьшения оста-,точных напряжений при охлаждении, Сохранению наследственности положительныхэффектов низк отемперьтур ной ш тамп овкиспособствует температурный режим последующей термообработкч.В результате введения после наплавкипо предлагаемому способу ступенчатого от,жига при температурах, близких к критиоческим (Ас - .10 - + А,. + 10 С) срокЬ 1службы шарошек возрастает в 2 раза эасчет значительного меньшения остаточныхнапряжений в зоне термического влияния,выравнивания и улучшения микроструктурыперед закалкой, увеличения и сопротивления хрупким разрушениям,Увеличению однородности структуры имеханических свойств. способствует такжетемпературный режим нагрева под закалку,при . ,котором заготовку нагревают до температурной зоны максимального (скачкоообразного) раствооения карбидов АС,очто составляет А + (80+ З.ОО С), Тем;пература нагрева 11 од закапку по предпагаемому способу обеспечивает наиболее полноелегирование твердого раствора элементами,45связанными в карбидах (хром, ванадий идр.), и в то же время эти темпеоатчоы ещене инициируют рост зерна при растворениикарбидных барьеров по границам зерен. Повышению эффекта от использования данного50температурного режима нагрева под закалку способствует также низкотемпературнаяштамповка,Значительное (в среднем в 2 раза) увеличение срока службы шарошек обеспечивает 55ся благодаря использованию после закалкипо предлагаемому способу среднего отпускаопри температурах на 50-100 С вышеверхнего предела интервала отпускной хрупкоости, т,е. 300-380 С, обеспечивающих полуьчение наиболее благоприятной структурной зоны: верхнего троостомартенсита - нижнего троостита, в отличие от неоднороднойструктуры низкоотпущенного мартенсита (высокоуглеродистого в поверхностных слояхи ниэкоугперодистого в сердцевине). получаемого по известному способу. Получениепо предлагаемому способу такой отпускнойструктуры, завершает и обеспечивает получение шарошек, буровых долот с оптимапьным комплексом механических и физическимисвойств,В предлагаемом способе осуществляетсяпринцип равенства температур: окончания горячей штамповки, зоны максимального раст- оворения карбидов АС в среднем инагрева при нормализации и закалке.П р и м е р. Шарошки буровых долотизготавливалииз нецементуемой сталиД 7 ХФН 2 Ш по следующей технологии: низкотемпеоатурная штамповка (нагрев заготовоко1050-1100 С, начало деформации 900950 С, конец деформации 800-850 С, норомализация 820-840 С), высокий отпуск притемпеоатуре 680"20 С с выдержкой 3 часмеханическая обработка; газовая наплавкаобратного конуса; ступенчатый отжиг приотемпературах 740 С,выдержка 2 час, охлаждение с печью до 640 С,выдержка 2 час,охлаждение на воздухе; закалка с нагревомопри температурах 820-840 С, охлаждение0маслом;отпуск при температурах 320-380 Свыдержка 3 час. Твердость поверхности исердцевины составляет 43-50 НЯС,По предлагаемому способу рекомендуетсяизготавпивать долота малых типоразмеров(диаметром менее 190 мм),Описанный способ позволяет ликвидировать хрупкие разрушения шарошек буровыхдолот в виде выкрашивания, поверхностныхсколов, частичных и полных поломок зубьев,причем износ зубьев шарошек происходит пооптимальной схеме-равномерно путем заостренияТаким образом, увеличивается срок службы шарошек.Помимо технико-экономи кого эффекта,получаемого при бурении скважин, повышается также производительность труда в нефтя.ном машиностроении вследствие отмены трудоемкого и нестабильного процесса цементации шарошек буровых долот.Формула изобретенияСпособ изготовления шарошек буровых долот из легированных сталей, включающий горячую штамповку заготовки, нормализацию с высоким отпуском, механическую об работку, газопламенную наплавку, закалку609588 5и последующий отпуск, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения срока службы шарошек из нецементируемых высокоуглеродистых.легированных сталей, .гс рячую штамповку. заготовки начинают приотемпературе на 30-80 С ниже температуры. перегрева стали, и заканчичают в интервале от температуры максимального растворения карбидов Ар до температуры нао50 С ниже Ар, нормализашр производят при температуре на 10-30 С ниже Ар высокий отпуск производят при температу-. ре от (А С) до (Ас+10 С), допол нительно после газопламенной наплавки производят ступенчатый отжиг при темпера 6ратуре первои его ступени от(Ас -20 С)ос- до Ас и при температуре второй ступениоет А 1 до (А,. +20 С) нагрев под закало ку производят до температуры на 10-30 С ниже температуры А рк , а последующий ото. пуск производят при температуре иа 50 о100 С выше верхнего предела температурного интервала отпускной хрупкости стали.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Геллер Ю, А. Инструментальные стали. М., 1968, с. 273-274, таба,46.2. Палий П. А. и др. Буровые долота Справочник, .М, 1971, с. 354-366, 37 375.Составитель О, КорабельниковРедактор Н. Вирко ТехредЭ, Чужик Корректор . Е, ПаппЗаказ 2895/9 Тираж 1087 ПодписноеИНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 415филиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4