Спосіб виробництва литих сталевих корпусів бурового інструменту

Спосіб виробництва литих сталеви х корпусів бурового інструменту, який складається з виплавки та розливки вихідної сталі, нагрівання і прокатки її на сортовий профіль, його термообробки, нарізки профілю на мірні заготовки, потім здійснюють нагрівання і штампування чи кування корпусів бурового інструменту, який відрізняє ться тим, що за один технологічний цикл здійснюють електрошлакову плавку промислових відходів металу, розливку у кокіль відповідної форми і отримують литий корпус необхідної конфігурації та розмірів для подальшого використання без деформації з значним зниженням анізотропії властивостей металу. Корисна модель належить до металургії, а саме до способу виготовлення литих сталевих корпусів бурового інструменту з використанням електрошлаковoї плавки та лиття металу. Корисна модель може використовуватись у гірничновидобувній, машинобудівельній промисловостях, застосовуватись в інструментальному виробництві. Відомий спосіб виробництва сталевих корпусів бурового інструменту (ГОСТ 6086-75) при якому використовують високолеговані сталі мартенситного класу: 20Х2Н4А, 18Х2Н4В(М)А, 38ХН3МФА та інші, які мають здібність загартовуватись на повітрі, використовуються у деформованому стані, але іноді не забезпечують потрібної твердості та зносостійкості корпусів бурового інструменту і вони дуже дорогі порівняно з низьколегованими сталями типу 35ХГСА. Як найближчий аналог корисної моделі прийнятий відомий спосіб виготовлення сталевих корпусів бурового інструменту [Технологическая инструкция "Технологический процесс кузнечной обработки. "Корпус №27805, ЗАО “Ремдизель"], який включає виплавку та розливку ви хідної сталі, нагрів і прокатку її на сортовий профіль, його термообробку, нарізку профілю на мірні заготовки, нагрів та штамповку чи кування заготівок корпусів бурового інструменту. Отриманні заготівки далі проходять термічну та механічну обробку, з подальшим паянням твердосплавних вставок з корпусами та кінцеву термічну і механічну обробку корпусів бурового інстр ументу. Недоліком даного способу виробництва сталевих корпусів бурового інструменту є те, що цей процес багатостадійний, досить тривалий, та не забезпечує достатньої однорідності властивостей металу корпусу з причини його значної деформації у процесі виробництва і як наслідок цього він затратний. До суттєви х недоліків способу слід віднести також і те, що для виробництва корпусів бурових коронок використовують, як правило, сталь 35ХГСА та інших подібного класу, які не загартовуються на повітрі. Для надання необхідної міцності, твердості, пластичності та в'язкості сталевий корпус після пайки необхідно загартовувати у соляній ванні з ізотермічною витривалістю. Такий спосіб загартовування (метод різького охолодження) створює підстави для (19) UA (11) 27377 (13) U (21) u200707361 (22) 02.07.2007 (24) 25.10.2007 (72) БОГАЧЕНКО ОЛЕКСІЙ ГЕОРГІЙОВИЧ, UA, БОГАЧЕНКО ТАМІЛА ОЛЕКСІЇВНА, UA, БУРЛИКА АН АТОЛІЙ ПИЛИПОВИЧ, UA, БУРЛИКА ЄВГЕН АН АТОЛІЙОВИЧ, UA, ГАЛІНІЧ ВОЛОДИ МИР ІЛАРІОНОВИЧ, U A, ЖАДКЕВИЧ МИХАЙЛО ЛЬВОВИЧ, UA, КАРИЙ МИХАЙЛО ОЛЕКСАНДРОВИЧ, UA, КАТЮХА ЛЕОНТІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA, ЛАГУТА ВАЛЕРІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, U A, МЕЛЬНИК ВАСИЛЬ ІВАНОВИЧ, UA, НЕЙЛО ЮРІЙ СЕРГІЙОВИЧ, U A, НЕТОВКАНИЙ ВАЛЕРІЙ ІВАНОВИЧ, UA, ПАК ВАЛЕРІЙ МИ ХАЙЛОВИЧ, UA, МЕЛЬНИК ВІТАЛІЙ ІВАНОВИЧ, UA (73) АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО ЗАКРИТОГО ТИПУ "УКРМАШПРОМ", U A, ІНСТИТУТ 3 27377 утворення тріщин в твердосплавних вставках інструменту ще до початку її експлуатації. Для зниження імовірності появи тріщин в твердосплавних вставках та зменшення залишкового паянного напруження у корпусі бурового інструменту, використовують високолеговані стані мартенситного класу: 18Х2Н4В(М)А, 35Х2ГСМА, 38ХН3 МФА та інші, які не забезпечують потрібну твердість та зносостійкість корпусів бурового інструменту і вони дуже дорогі порівняно з низьколегованими сталями типу 35ХГСА. В основу корисної моделі поставлена задача усунення таких недоліків, як багатостадійність технології та анізотропії властивостей корпусу бурового інструменту шля хом спрощення технології виробництва, підвищення механічних та експлуатаційних характеристик бурового інструменту, та значне здешевлення вартості виробництва отриманої продукції. Поставлена задача досягається за рахунок того, що в способі виробництва литих сталевих корпусів бурового інструменту, який складається з виплавки та розливки вихідної сталі, нагріву і прокатки її на сортовий профіль, його термообробки, нарізки профілю на мірні заготовки, нагрів і штамповку чи кування корпусів бурового інструменту, згідно корисної моделі, за один технологічний цикл здійснюють електрошлакову плавку промислових відходів металу, отриманий метал розливають у кокіль відповідної форми і отримують литий корпус необхідної конфігурації та розмірів для подальшого використання без деформації з значним зниженням анізотропії механічних властивостей металу. Вихідною заготівкою для отримання корпусу бурової коронки у серійному виробництві є прокат необхідного перерізу. Операція прокатки (як різновид деформації) зумовлює значну різницю механічних властивостей вздовж вісі прокатки та поперек неї (анізотропія властивостей). Особливо велика ступень анизотропії має місце у показниках ударної в'язкості, подовження та звуження. В таблиці №1 приведені середні показники по декільком зразкам катаної сталі 35ХГСА стосовно їх механічних властивостей. Напрямок вирізки зразків Уздовж вісі прокату Поперек вісі прокату sв , МП А s0,2 , МП А 1778,3 1517,1 1781,5 1563,8 З таблиці №1 видно, що при високій однорідності міцностних властивостей (sв та s0,2) 4 коефіцієнт анізотропії з пластичних та в'язкісних властивостей досягає значних величин (1,96 і 2,3). Результати дослідів приведені в таблиці №2. Напрямок вирізки зразків Уздовж вісі прокату Поперек вісі прокату sв , МП А s0,2 , МП А Y, % 1838,2 1523,6 11,6 1829,2 1518,5 9,5 В таблиці №2 приведені середні показники по декільком зразкам. Як видно з таблиці №2 коефіцієнт анізотропії електрошлакового металу значно нижче і практично дорівнює до одиниці. Ця властивість литого елекрошлакового метала пояснюється його структурою і хімічною однорідністю, більш високою та стабільною плотністю металу, меншим вмістом неметалевих включень, їх рівномірним розподілом і малими розмірами. Приклади конкретного виконання способу: Шляхом підбору відповідної кількості відпрацьованого бурового інструменту, обрізків та інших відходів виробництва, які мають відповідний хімічний склад, збирають і зварюють витратний електрод. На установці УШ-159 ведуть плавку витратного електрода під флюсом АН295 по заданому електричному режиму з додаванням при необхідності легуючих, модифікаторів та інших матеріалів, що забезпечує можливість одержання дешевої сталі потрібного хімічного складу, в тому числі таких, які загартовуються на повітрі. В результаті плавки, у футерованому тиглі накопичується необхідна кількість рідкого металу і шлаку. Тигель щільно накривають сталевим, неохолодженим кокілем. Потім тигель разом з кокілем повертають на 180° у нижнє положення. При цьому рідкий метал і шлак зливаються у кокіль, де відбувається їх розподіл та подальша кристалізація. Після кристалізації металу та шлаку, тигель і кокіль повертають у початкове Таблиця 1 положення. Знімають кокіль, виймають відливки і передають на термічну та механічнуКоефіцієнт відповідно до обробки, анізотропії технологічної схеми виробництва. â³ñ³ö якої æ óçäîâæ Ні ç подальшої KCU, деформації на різних етапах обробки ç ïîïåðåê â³ñ³÷ ÷ Y, % ø дж/см 2 корпусів бурового інстр ументуè відбувається. не Даний спосіб виробництва литих сталеви х Y корпусів бурового інструменту KCU дозволяє одержувати 99,4 якісний буровий інструмент з 50,7 підвищеними механічними1,96 експлуатаційними та 2,3 характеристиками без деформації з значним 25,9 43,1 зниженням анізотропії механічних властивостей металу, при значному спрощенні технології виробництва і здешевленні вартості отриманої продукції. K дж/с