ТЕХНОЛОГИЯ  ВОССТАНОВЛЕНИЯ  ОПРАВКИ  ТРУБОПРОШИВНОГО  СТАНА  ГОРЯЧИМ  МЕТОДОМ

Коренев  Дмитрий  Александрович

Криничная  Дарья  Александровна

Бальбеков  Ренат  Рашидович

студенты  6  курса,  кафедра  МиТЛП  ВолгГТУ,  РФ,  г.  Волгоград

Е-mail : 

Цурихин  Сергей  Николаевич

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  доцент  кафедры  МиТЛП  ВолгГТУ,  РФ,  г.  Волгоград

При  современном  развитии  техники  к  быстроизнашивающемуся  металлургическому  инструменту,  к  которому  относятся,  в  частности,  оправки  трубопрошивного  стана,  предъявляют  повышенные  требования.

Во  время  работы  оправки  подвергаются  высокому  температурно-силовому  износу  и  имеют  низкую  технологическую  надежность.

Повысить  производительность  и  улучшить  эксплуатационные  свойства  оправок  прошивного  стана,  а  также  их  восстановления  путем  целенаправленного  формирования  на  их  поверхности  многослойной  композиции  из  жаропрочного  сплава  и  низкоуглеродистой  стали,  возможно,  на  основе  использования  современного  компьютеризированного  оборудования  и  качественных  литейных  процессов.

Одним  из  путей  эффективного  использования  оправок  прошивных  станов  считается  их  восстановление,  что  позволяет  снизить  себестоимость  продукции. 

В  промышленности  применяют  различные  способы  восстановления  оправок  трубопрошивного  стана.  Рабочие  поверхности  оправок  упрочняют  дуговой  металлизацией,  газотермическим  и  плазменным  напылением,  лазерным,  электронно-лучевым,  электроискровым  легированием  [3],  а  также  и  наплавкой  износостойкими  сплавами  с  применением:  дуговых,  плазменных  и  электрошлаковых  технологий  [4].

Эффективным  способом  восстановления  и  повышения  износостойкости  оправки  является  горячий  метод.  Он  обладает  рядом  преимуществ  по  сравнению  с  другими:  1)  большая  производительность;  2)  простота;  3)  изделие  полностью  погружается  в  расплавленный  металл,  вследствие  чего  покрываются  все  поверхности  детали  и  др.  Так  же  горячий  метод  можно  использовать  как  для  восстановления  оправки,  так  и  для  нанесения  износостойких  покрытий.

В  данном  методе  возможно  применение  высокоградиентной  направленной  кристаллизации  [1],  что  позволяет  получать  детали  и  узлы,  работающие  в  условиях  высоких  температур  и  силовых  нагрузок  с  существенно  более  совершенной  монокристаллической  структурой,  и  делает  более  экономичной  их  термообработку.

Полученные  направленной  кристаллизацией  износостойкие  жаропрочные  сплавы  состоят  из  одного,  нескольких  или  большего  числа  столбчатых  зерен,  вытянутых  вдоль  направления  кристаллизации,  т.  е.  границы  между  зернами  практически  параллельны  и  ориентированы  вдоль  одного  направления.  Количество  и  размер  зерен  определяются  условиями  направленной  кристаллизации.  Более  плотная  упаковка  дендритов  характерна  для  более  высокой  скорости  кристаллизации.

В  сплаве  с  равноосной  структурой  часть  границ  зерен  ориентирована  перпендикулярно  направлению  действия  осевой  растягивающей  силы,  а  в  случае  с  направленной  структурой  границы  зерен  ориентированы  практически  параллельно  указанному  направлению  [2].  Поэтому  зарождение  и  развитие  микротрещин  в  изделиях  с  равноосной  структурой  происходит  по  границам,  которые  имеют  более  низкую  прочность,  чем  кристаллы  сплава  с  направленной  структурой,  где  такие  границы  отсутствуют.

Так  при  горячем  методе  нанесения  износостойкого  слоя  оправка  играет  роль  холодильника.  Это  способствует  ускоренному  охлаждению  массивной  части  отливки  (носику  оправки).  Выравнивается  скорость  охлаждения  тонких  и  толстых  сечений  оправки,  а  также  создается  направленное  затвердевание. 

Согласно  методу  вписанных  окружностей  данная  технология  заливки  износостойкого  сплава  обеспечивает  технологичность  конструкции  (рисунок  1  а).  Это  способствует  получение  отливки  с  минимальным  усадочным  дефектом.  Для  выполнения  принципа  направленного  затвердевания  толщина  стенки  оправки  должна  увеличиваться  снизу  вверх.  В  данной  технологии  нанесения  износостойкого  слоя  предусмотрены  технологические  напуски,  которые  удаляются  при  механической  обработке  (рисунок  1  а,  б). 

Метод,  представленный  на  рисунке  1  а,  имеет  меньший  коэффициент  использования  металла  и  соответственно  уменьшается  трудоемкость  обработки  резанием  по  сравнению  с  методом  на  рисунке  1  б.

Результаты  исследования  на  длительную  прочность,  представленные  в  таблице  1,  свидетельствуют  о  том,  что  прочность  сплава  с  направленной  структурой  примерно  в  два  раза  выше,  чем  полученный  сплав  с  обычной  технологией  кристаллизации.

Таблица  1. 

Сравнительная  характеристика  длительной  прочности  износостойкого  сплава  с  различной  структурой

а)

б)

Рисунок  1.  Нанесения  износостойкого  слоя  на  оправку  горячим  методом.  а  —  заливка  износостойкого  сплава  сверху  (на  носик  оправки);  б  —  заливка  износостойкого  сплава  снизу  (на  торцовую  часть  оправки)

А  сплав  50Х20Н65В3М3Ю6Ц  при  температуре  испытания  1100  °С  обладает  более  высокой  длительной  прочностью,  чем  сплав  MAR-M200  с  аналогичной  структурой. 

Сплавы,  полученные  с  высокоградиентной  направленной  структурой,  превосходят  по  характеристикам  длительную  прочность  существующих  жаропрочных  сплавов,  а  высокоградиентная  направленная  кристаллизация  является  наиболее  перспективным  методом  повышения  служебных  характеристик  современных  литейных  жаропрочных  сплавов.

Список  литературы:

1.Вигдорович  В.Н.  Направленная  кристаллизация  и  физико-химический  анализ:  учебник  /  В.Н.  Вигдорович,  А.Е.  Вольпян,  Г.М.  Курдюмов.  М.:  Химия,  1976.  —  191  с.

2.Методы  нанесения  на  оправку  износостойкого  слоя  для  повышения  ее  работоспособности  /  С.В.  Чугункин,  С.Н.  Цурихин  //  «Научное  сообщество  студентов  XXI  столетия.  Технические  науки»:  материалы  IX  студенческой  международной  заочной  научно-практической  конференции.  (07  марта  2013  г.)  Новосибирск:  Изд.  «СибАК»,  2013.  —  120  с.

3.Силуянов  В.П.  Прогрессивные  способы  восстановления  деталей  машин  /  В.П.  Силуянов,  В.А.  Надольский,  П.И.  Лужков.  Мн.:  Ураджай,  1988.  —  120  с.

4.Фрумин  И.И.  Технология  механизированной  наплавки  /  И.И.  Фрумин,  Ю.А.  Юзвенко,  Е.И.  Лейначук.  М.:  Высшая  школа,  1964.  —  304  с.