SU1696516A1 - Method of manufacture non-rigid parts - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению , конкретно к производству штанг и шпуров малого диаметра. Цель изобретени  - повышение усталостной прочности и стабильности наработки до первого отказа. Способ включает режуще-деформирующую обработку, высадку буртика или утолщени , электротермическую обработку, пластическое деформирование и механическую обработку . Способ позвол ет повысить усталостную прочность и ресурс работы. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.The invention relates to mechanical engineering, specifically to the production of small diameter rods and boreholes. The purpose of the invention is to increase the fatigue strength and stability of the operating time to the first failure. The method includes cutting and deforming treatment, landing of a collar or thickening, electrothermal processing, plastic deformation and mechanical processing. The method allows to increase the fatigue strength and service life. 1 hp f-ly, 1 tab.

Description

ЁYo

Изобретение относитс  к машиностроению , конкретно к производству штанг дл  бурени  шпуров и взрывных скважин малого диаметра, и может быть использовано дл  длинномерных прутковых деталей.The invention relates to mechanical engineering, specifically to the production of rods for drilling holes and small diameter blast holes, and can be used for long bar parts.

Цель изобретени  - повышение усталостной прочности и стабильности наработки до первого отказа.The purpose of the invention is to increase the fatigue strength and stability of the operating time to the first failure.

Пример. Заготовку (I 4300 мм,32,5 мм) из стали 55С2 подвергают режуще-деформирующей обработке дл  сн ти  обезуг- лероженного сло  и других дефектов поверхности и дл  заглаживани  микронеровностей , после механической обработки, что исключает концентраторы закалочных напр жений при последующей электротермической обработке заготовки. Тем самым режуще-деформирующа  обработка создает услови  дл  повышени  стабильности верхнего предела наработки буровой штанги до первого отказа за счет повышени Example. The billet (I 4300 mm, 32.5 mm) of steel 55С2 is subjected to cutting and deforming treatment to remove the decarburized layer and other surface defects and to smooth out irregularities, after machining, which excludes quenching concentrators of the workpiece . Thus, the cutting and deforming treatment creates conditions for increasing the stability of the upper limit of the drill rod operating time to the first failure by increasing

качества заготовки после электротермического упрочнени .billet quality after electrothermal hardening.

Режуще-деформирующую обработку производ т за две операции: механической обработкой дл  сн ти  дефектного поверхностного сло  на бесцентрошлифовальном или токарном станке и пластическим деформированием дл  сн ти  гребешков микронеровностей после механической обработки с использованием бесцентровооб- катного станка дл  чистовой обкатки (модель 7310-0128-Н001).The cutting and deforming treatment is carried out in two operations: by machining to remove the defective surface layer on a grinding machine or a lathe and plastic deforming to remove the micro asperity combs after machining using a centerless finishing machine (model 7310-0128-H001 ).

Наиболее экономичным  вл етс  способ , совмещающий одновременно обе операции (операцию механической обработки и пластического деформировани  поверхности с целью выглаживани  микронеровностей будущих концентраторов технологических напр жений, и операцию повышени  чистоты обработки).The most economical is a method that combines both operations at the same time (the operation of mechanical processing and plastic deformation of the surface with the aim of smoothing the asperities of future concentrators of technological stresses, and the operation of increasing the purity of the processing).

ОABOUT

ЮYU

СПSP

ON ON

После обработки заготовку подвергают контролю на магнитном дефектоскопе, затем местному индукционному нагреву с последующей высадкой утолщени  диаметром 40 мм на длине 200 мм с плавным переходом к основному сечению -штанги (диаметр 32 мм), Одновременно с утолщением высаживаетс  технологическа  отбортовка под захваты - контакты дл  нат жени  штанг дл  электротермической обработке. С той же целью производитс  отбортовка на другом конце штанги. Высадка утолщени  и отбор- товок производитс  на горизонтально-ковочной машине.After processing, the workpiece is subjected to inspection on a magnetic flaw detector, then local induction heating followed by a landing of a 40 mm diameter thickening with a length of 200 mm with a smooth transition to the main section of the rod (32 mm diameter). rods for electrothermal processing. For the same purpose, flanging is carried out at the other end of the rod. The landing of the thickening and fillers is carried out on a horizontal forging machine.

После высадки утолщени  полученную заготовку переменного сечени  подвергают электротермической обработке, включающей закалку и отпуск при одновременном нат жении. Электротермическа  обработка производитс  аналогично, как и в известном способе производства буровых штанг, который обеспечивает объемное термоупрочнение нежестких деталей переменного сечени  с минимальным искажением геометрии по длине, равным не более 1 мм на 1 м длины штанги. При этом заготовка удлин етс  на 150-200 мм и уменьшаетс  по диаметру основного сечени  на 0,3-0,4 мм.After the thickening has gone down, the resulting billet of variable cross section is subjected to electrothermal treatment, including quenching and tempering, while tensioning. Electrothermal processing is performed in the same way as in the known method of producing drill rods, which provides volumetric thermal strengthening of non-rigid parts of variable cross section with minimal geometry distortion along the length equal to no more than 1 mm per 1 m of the rod length. In this case, the workpiece is lengthened by 150-200 mm and decreases in diameter of the main section by 0.3-0.4 mm.

От полученной электротермически упрочненной заготовки штанги отрезают на абразивно-отрезном станке концы с отбор- товкой. Затем поверхность заготовки пластически деформируют с усилием 2400 кг трехроликовым накатным устройством по всей длине штанги, включа  участки переменного сечени , В дальнейшем производ т механическую обработку (нарезка резьбы на концах заготовки). Нарезку производ т на токарном станке с помощью вихревой головки. Последн   дает достаточную чистоту поверхности, исключающую дополнительную операцию шлифовки.From the obtained electrothermally hardened billet, the rods are cut off at the abrasive-cutting machine with the grooved ends. Then, the surface of the workpiece is plastically deformed with a force of 2400 kg by a three-roller knurling device along the entire length of the rod, including sections of variable cross section. Further machining is performed (threading at the ends of the workpiece). The cutting is performed on a lathe using a vortex head. Last gives sufficient surface cleanliness, excluding the additional grinding operation.

После нарезки резьбы вибронаклепом упрочн ютс  ее впадины. Как установлено, вибронаклеп впадин дает наибольший эффект упрочнени  по сравнению с роликовой накаткой и позвол ет обрабатывать резьбовые поверхности, не имеющие проточки дл  выхода режущего инструмента.After threading the vibro-blade, its valleys are strengthened. As found, the tamping of the valleys gives the greatest hardening effect compared to roller rolling and allows machining of threaded surfaces that do not have a groove for the output of the cutting tool.

Упрочнение же вершин резьбы получено ранее при пластическом деформировании поверхности заготовки трехроликовым накатным устройством, произведенным после электротермической обработки. Это достигнуто благодар  тому, что глубина наклепа от накатки роликами (около 3 мм) значительно превышает толщину сн ти  стружки (0,5 мм) при нарезке резьбы. Поэтому больша  часть упрочненного сло  сохран етс  на готовом изделии не только наThe hardening of the thread tops was previously obtained by plastic deforming the surface of the workpiece with a three-roller knurling device produced after electrothermal treatment. This is due to the fact that the depth of work hardening from knurling with rollers (about 3 mm) significantly exceeds the thickness of chip removal (0.5 mm) during thread cutting. Therefore, most of the hardened layer is stored on the finished product not only on

вершинах резьбы, но оказывает существенное положительное вли ние на наработку до первого отказа резьбы даже без предусматриваемого данным способом вибронаклепа впадин резьбы.to the top of the thread, but it has a significant positive effect on the time to the first failure of the thread, even without the vibration dimples provided for in this way.

Однако как самосто тельное упрочнение поверхности резьбового участка предварительной накаткой не может быть прин то из-за повышенного разброса нара0 ботки до первого отказа. Вибронаклеп по впадинам, осуществл емый после нарезки резьбы, повышает и стабилизирует ее каче- .ство.However, as an independent hardening of the surface of the threaded portion by preliminary knurling, it cannot be accepted due to the increased variation of the load before the first failure. A vibrating blind over troughs, carried out after threading, improves and stabilizes its quality.

Упрочненные резьбовые участки можноReinforced threaded sections can be

5 дополнительно напылить продуктами распада твердого сплава, например, на установке ЭЛАН, что повышает их износостойкость . Процесс производства буровых штанг завершаетс  контролем качества и их5 additionally sprayed with decay products of a hard alloy, for example, on an ELAN installation, which increases their wear resistance. The production process of drill rods is completed with quality control and their

0 консервацией,0 preservation

Результаты испытани  штанг после обработки по предлагаемому способу приведены в таблице.The results of testing the rods after processing by the proposed method are shown in the table.

В таблице указаны данные после обра5 ботки по известному способу (высадка буртика или утолщение, закалка и отпуск под нат жением и механическа  обработка).The table shows the data after processing by a known method (landing of the shoulder or thickening, quenching and tempering under tension and mechanical treatment).

Применение предлагаемого способа повышает качество буровых штанг, что про0  вл етс  в сужении интервала разброса наработки на отказ и повышении его нижней границы с 600 до 1200 м шпуров и скважин. Это на 30% превышает наработку по известному способу.The application of the proposed method improves the quality of drill rods, which results in narrowing the interval of variation of MTBF and raising its lower boundary from 600 to 1200 m of holes and boreholes. This is 30% higher than the operating time by a known method.

5 Кроме того, предлагаемый способ позвол ет примен ть дешевые стали, например кремнистую 55С2, что снижает затраты на дорогосто щие буровые работы по добыче минерального сырь ,5 In addition, the proposed method allows the use of cheap steels, for example, silicon 55C2, which reduces the cost of expensive drilling operations for the extraction of mineral raw materials,

Claims (2)

1.Способ производства нежестких деталей , преимущественно штанг дл  бурени  шпуров и взрывных скважин малого диаметра , включающий высадку буртика или утол5 щени , закалку и отпуск под нат жением и механическую обработку, отличающий- г   тем, что, с целью повышени  усталостной прочности и стабильности наработки до разрушени , перед высадкой буртика или1. A method for producing non-rigid parts, mainly rods for drilling holes and small diameter explosive wells, including landing the shoulder or reinforcement, quenching and tempering under tension and mechanical processing, which is designed to increase fatigue strength and stability before destruction, before landing the collar or 0 утолщени  прокат подвергают режуще-деформирующей обработке, после отпуска осуществл ют упрочнение пластическим деформированием поверхности по всей длине детали, а механическую обработку ве5 дут вибронаклепом впадин профил  резьбы .In the case of thickening, the rolling is subjected to a cutting-deforming treatment, after tempering, the surface is strengthened by plastic deformation along the entire length of the part, and the mechanical treatment is performed by vibro-blind dimples of the thread profile. 2.Способ по п. 1,отличающийс  тем, что на резьбовые участки после упрочнени  вибронаклепом напыл ют износостойкое покрытие.2. A method according to claim 1, characterized in that a wear-resistant coating is sprayed onto the threaded sections after reinforcement with a vibro-rivet.