Способ изготовления шарошек буровых долот Советский патент 1978 года по МПК B21K5/00 C21D1/78 E21B9/08 

Другие физико-механические свойства такж одинаковы по всему объему зубьев и тела шарошки, но в сердцевине увеличиваются прочностные свойства и твердость, а вязки и пластические свойства в поверхностных слоях. Так, например, полученные предлагаемым способом шарошки имеют предел прочности 170-20О кгс/мм поотив 901ОО кГс/мм у шарошек полученных известным способом, а предел текучести ISOISO кГс/мм против 65-85 кГс/мм. Заниженные регламентированные температуры начала и конца горячей штамповки приводят к значительному повышеншо . конечных вязких и пластических свойств вследствие измельчения зерен, увеличения плотности дислокаций по их границам, измельчения карбидов, возрастания легирован ности твердого раствора, уменьшения остаточных напряжений при охлаждении. Сохранению наследственности положительных эффектов низкотемпературной штамповкиспособствует температурный режим последз ющей термообработки. В результате введения после наплавки по предлагаемому способу ступенчатого от жига при температурах, близких к критическим (АС + А- + 1О С) срок службы шарошек возрастает в 2 раза за счет значительного уменьшения остаточных напряжений в зоне термическохх) влияния, выравнивания и улучшения микроструктуры 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 (скачкообразного) раствооения карбидов А -2О С что составляет А, -К(&. С). Тем, пература нагревапод закапку по предпагаемому способу обеспечивает наиболее полное i легирование твердого раствора элементами, связанными в карбидах (хром, ванадий и ц р.), и в то же время эти темпепатупы ещё не инициируют рост зерна при растворении карбидных барьеров по границам зерен. Повышению эффекта от использования данного температурного режима нагрева под закалку способствует также низкотемпературная штамповка. Значительное (в среднем в 2 раза) увеличение срока службы шарошек обеспечивае ся благодаря использованию после закалки по предлагаемому способу среднего отпуска при температурах на 5О-100 С вышеверх него предела интервала отпускной хрупкости, т.е. 300-38О С, обеспечиваюших полу чение наиболее благоприятной структурной зоны: верхнего троостомартенсита - нижнего троостита, в отличие от неоднородной структуры низкоотпущенного мартенсита (вы сокоуглеродистого в поверхностных слоях и низкоугперодистого в сердцевине), получаемого по известному способу. Получении по предлагаемому способу такой отпускной структуры, завершает и обеспечивает получение шарошек, буровых цопот с оптимальным комплексом механических и физически свойств. в предлагаемом способе осуществляется принцип равенства температур: окончания горячей штамповки, зоны максимального pacTiворения карбидов С в среднем и нагрева при нормализации и закалке. Пример. Шарошки буровых долот из1Х)тавливали из нецементуемой стали Д7ХФН2Ш по следующей технологии: низко температурная штамповка (нагрев заготовок С, начало деформац:ии 90О950 С, конец деформации 800-850 С, нор мализация 820-840 С), высокий отпуск прр температуре 680 ±20 С с вьщержкой 3 чаЬ} механическая обработка; газовая наплавка обратного конуса; ступенчатый отжиг при температурах 740 С вьщержка 2 час, охлаждение с печью до 640 С вьщержка 2 час, охлаящение на воздухе; закалка с нагревом при температурах 820-840 С, охлаждение маслом} отпуск дри температурах 320-380-С выдержка 3 час. Твердость поверхности и сердцевины составляет 43-5О HRC. По предлагаемому способу рекомендуется изготавливать допота мапых гигаоразмеров (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 заост рения.. Таким образом, увеличивается срок слузк- бы шарошек.. Помимо технико-экономи когчэ эффекта, получаемого при бурении скважин, повышает ся также производительность труда в нефтя ном машиностроении вследствие отмены тр)|доемкого 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 обработку, газопламенную наплавку, закалку и последующий огауск, огпичающи с я тем, что, с целью увеличения срока службы шарошек из нецементируемьис высокоуглеродистых: легированных сталей, ГС. рячую штамповку заготовки начинают при температуре на ЗО-8О С ниже температутм перегрева стали, и ааканчичаюг в интервале от температуры макскм ального растэорения карбидов до температуры на 50 С ниже Ap(t, нормализапию производят 10-30 С ниже А, при темиерагуре на высокий отпуск производят при температуре От ( ЗО°С) до (Aci+lO°C), допол- нительно после газопламенной наплавки про изводят ступенчатый отжиг при темпераратуре первой его ступени ОГ(АС, -20 С) до Acj и при температуре вто{5эй ступени ©т Ауч до (А +20 С) нагрев под закалку производят до температуры на ниже температуры А-р , а последующий OTW пуск производят при температуре на 5010О 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, табл.46. 2.Палий П. А. и др. Буровые долота Справочник, М., 1971, с. 354-366, 37 375.