Способ изготовления шарошек буровых долот

 

Союз Советскмн

Соцналмстических

Республик (t1) 6Q9588 ЪФЩВк р„,...

- - "НМЪ ю а в

{Я) Дополнительное к авт. свид-ву—

- (22) Заявлено 27.08.74(21)2055515/25-27 (5) М Кл2

B 21 К 5/00

С 21 0 1/7Я

Е 21 B 9/08 с присоединением заявки №Гооу) арстоенный номнтет

Соаота Министров СССР оо делам изобретений н отирмтий (23) ПриоритетР (43) Опубликовано05.06.78.Бюллетень. № 21 (53) УДК 621.73 (088. 8) (45} Дата опубликования описания10.05,78 (72) Автор изобретения

Л. Н. Туров (71) Заявитель

{54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШАРОШЕК

БУРОВЫХ ДОЛОТ

Изобретение относится к технологии ма ииностроения и может быть использовано. отри изготовлении шарошек буровых долот из легиоованных сталей горячей штамповкой с поспедующея термообработкой. б

Известен способ изготовления шарошек буровых долот из нецементуемых легирован ных сталей, включаюший горячую штамповку при температуре конца деформации 750о о

900 С, высокий отпуск при 650-680 С, то закалку с температуры нагрева 820-840 C 1

Однако этот способ не обеспечивает высокого качества изделий.

Известен также способ изготовления ша- 1а рошек буровых долот из легированных сталей, включающий горячую штамповку заготовки, нормализацию с высоким отпуском. механическую обработку, газоппаменную наплавку,закалку и последуюший отпуск 20 (2).

Недостатком известного способа является небольшой срок службы шарошек.

С целью увеличения срока службы шарошек при изготовлении их из нецементируе-- 25

2 мых высокоуглеродистЪтх легирожанных сталей, горячую штамповку заготовки начинают пои температуре на 30-80 С ниже температуры- перегрева стали, а заканчивают и интервале от температуры Я „ максимального (скачкообразного) растворения карбио дов до температуры на 50 С ниже A>„, нормализацню производят при температуре о на 10-30 С ниже Ат» высокий отпуск о ,производят при температуре от (A -30 С) о 1 до (Ас„+10 С), дополнительно после газопламенной наплавки производят ступенчатый отжиг при температуре первой его ступени о от.(A|- -20 С) до Ас и при температуре ь Ъ о второй ступени от A т чо (A,+20 С). нагрев под закалку производит ао темпепатуры на 10-30 С ниже температуры Ар» а последующий отпуск производят при темпео ратуре на 50-100 С выше верхнего предела температурного интервала отпускной

Ф хрупкости стали.

В результате такой обработки шарошки буровых долот имеют твердость 43-50 НКС: причем эта твердость одинакова как у поверхности шарошки. так и в ее сердцевине.

609588

Другие физико-механические свойства также одинаковы по всему объему зубьев и тела шарошки, но в сердцевине увеличиваются прочностные свойства и твердость, 8 вязкие н пластические свойства в поверхностных слоях. Так, например, полученные предлагаемым способом шарошки имеют предел прочности 170-200 кгс/мм поотив 902

10Î кГс/мм у шарошек полученных извест ным способом, а предел текучести 150- lo

180 кГсlмм против 65-85 кГс/мм .

Заниженные регламентированные температуры начала и конца горячей штамповки приводят к значительному повышению конечных вязких и пластических свойств вследствие измельчения зерен, увеличенйя плотности дислокаций по их границам, измельчения карбидов, возрастания легированности твердого раствора, уменьшения оста-, точных напряжений при охлаждении. Сохранению наследственности положительных эффектов низк отемперьтур ной ш тамп DBKH способствует температурный режим последующей термообработкч.

В результате введения после наплавки по предлагаемому способу ступенчатого от,. жига при температурах, близких к критио о ческим (Ас —.10 — + А,. + 10 С) срок

Ь "1 службы шарошек возрастает в 2 раза эа счет значительного меньшения остаточных напряжений в зоне термического влияния, выравнивания и улучшения микр острук туры перед закалкой, увеличения и сопротивления хрупким разрушениям.

Увеличению однородности структуры и механических свойств. способствует также температурный режим нагрева под закалку, при,,котором заготовку-нагревают до температурной зоны максимального (скачкоо образного) раствооения карбидов А „-20 С, о что .составляет А +, (80 =. 100 С). Тем, пература нагрева 11од закалку по предлагаемому способу обеспечивает наиболее полное легирование твердого раствора элементами, 45 связанными в карбидах (хром, ванадий и др.), и в то же время эти темпеоа. пы еще не инициируют рост зерна при растворении карбидных барьеров по границам зерен. Повышению эффекта от использования данного

50 температурного режима нагрева под закалку способствует также низкотемпературная штамповка.

Значительное (в среднем в 2 раза) уве личение срока службы шарошек обеспечиваеФ 55 ся благодаря использованию после закалки по предлагаемому способу среднего отпуска о при температурах на 50-100 С выше верх него предела интервала отпускной хрупкоо сти, т.е. 300-380 С, обеспечивающих полу чение наиболее благоприятной структурной зоны: верхнего троостомартенсита — нижнего троостита, в отличие от неоднородной структуры низкоотпушенного мартенсита (вы» сокоуглеродистого в поверхностных слоях и низкоугперодистого в сердцевине). получаемого по известному способу. Получение по предлагаемому способу такой отпускной структуры, завершает и обеспечивает получение шарошек, буровых долот с оптималь( ным комплексом механических и физическим свойств, В предлагаемом способе осуществляется принцип равенства температур: окончания горячей штамповки, зоны максимального раст о ворения карбидов А „-20 С в среднем и нагрева при нормализации и закалке.

Пример. Шарошки буровых долот изготавливали: из нецементуемой стали

Д7ХФН2Ш по следующей технологии: низко темпеоатурная штамповка (нагрев заготовок

> о

1050-1100 С, начало деформации 900950 С, конец деформации 800-850 С, нор» мализация 820-840 С), высокий отпуск пои температуре 680 "20 С с выдержкой 3 час механическая обработка; газовая наплавка обратного конуса; ступенчатый отжиг при о температурах 740 С,выдержка 2 час, охлажо дение с печью до 640 С,выдержка 2 час, охлаждение на воздухе; закалка с нагревом о при температурах 820-840 С, охлаждение о маслом;отпуск при температурах 320-380 С выдержка 3 час. Твердость поверхности и сердцевины составляет 43-50 НЯС.

По предлагаемому способу рекомендуется изготавливать долота малых типоразмеров

Ь (диаметром менее 190 мм).

Описанный способ позволяет ликвидировать хрупкие разрушения шарошек буровых долот в виде выкрашивания, поверхностных сколов, частичных и полных поломок зубьев, причем износ зубьев шарошек происходит по оптимальной схеме-равномерно путем заострения.Таким образом, увеличивается срок службы шарошек.

Помимо технико-экономи кого эффекта, получаемого при бурении скважин, повышает-.

I ся также производительность труда B нефтя ном машиностроении вследствие отмены тру1доемкого и нестабильного процесса цементации шарошек буровых долот.

Формула изобретения

Способ изготовления шарошек буровых долот из легированных сталей, включающий горячую штамповку заготовки, нормализацию с высоким отпуском, механическую об работку, газопламенную наплавку, закалку

609588

Составитель О. Корабельников

Редактор Н. Вирко Техред Э, Чужих . Корректор . E. Папп

Заказ 2895/9 Тираж 1087 Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 и последуюющий 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, .го рячую штамповку. заготовки начинают при о температуре на 30-80 С ниже температуры. перегрева стали, и заканчичают в интервале от температуры максимального растворения карбидов А> до температуры на о

50 С ниже Ар<, нормализаш р производят при температуре на 10-30 С ниже Ари > высокий отпуск производят при температу-ре от {А(„- 30 С) до {Ac„+10 С), допол нительно после газопламенной наплавки производят ступенчатый отжиг при темпера6 ратуре первои его ступени от(Ас -20 С) о с до Ас> и при температуре второй ступени о ет А1 до (A„+20 С) нагрев под закал1 о ку производят до температуры на 10-30 С) ниже температуры А р„, а последующий ото. пуск производят при температуре иа 50о

100 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.