Способ обработки технологического инструмента

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве технологического инструмента для прокатки труб. Способ включает механическую обработку, металлизацию и термическую обработку. Металлизацию рабочей поверхности технологического инструмента проводят нанесением слоя алюминия толщиной 0,2-0,8 мм. Термическую обработку инструмента проводят при нагреве до 900-1050°С и выдержке при этой температуре в течение 3 часов с образованием диффузионного слоя с содержанием алюминия в количестве 5-10%. Техническим результатом изобретения является повышение износостойкости технологического инструмента и качества поверхности проката.

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве технологического инструмента для прокатки труб.

Известен способ обработки технологического инструмента (Р.В.Головкин "Производство горячекатаных труб". - М.: Металлургия, 1984 г., с.207), при котором носки оправок подвергают металлизации проволокой из стали типа 12Н3А.

Известен способ изготовления оправок для винтовой прокатки, при котором производят нанесение покрытия на носок оправки и последующую термическую обработку (а.с. СССР №1487259, В 21 В 25/00, В 23 К 25/00, опубл. 27.08.2002).

Недостатком технологического инструмента, изготовленного этими способами, является обильное налипание окалины на рабочую поверхность оправок, что снижает качество выпускаемой продукции, а также низкая износостойкость оправок.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ обработки технологического инструмента (Ф.А.Данилов "Горячая прокатка труб", М.: Металлургия, 1962 г., с.265), заключающийся в том, что технологический инструмент подвергают черновой и чистовой механической обработке с последующей термообработкой, включающей нагрев до 910-990°С в течение 3-5 часов, выдержку при указанной температуре в течение 1,5 часов и охлаждение на воздухе. После термической обработки производят металлизацию носика оправки с использованием проволоки из стали состава: до 0,2% С; 3,0-3,5% Ni; до 0,4% Mn и до 0,4% Si. Толщина покрытия составляет 1,5-2,0 мм.

Недостатком технологического инструмента является также налипание окалины на рабочую поверхность оправок, в результате чего происходит образование рисок на поверхности готовых изделий, что значительно снижает выход годного, кроме того, износостойкость оправок невысокая.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении износостойкости технологического инструмента и качества поверхности проката.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в способе обработки технологического инструмента для прокатки труб, включающем механическую обработку, термическую обработку и металлизацию, согласно изобретению после механической обработки проводят металлизацию рабочей поверхности технологического инструмента алюминием, а затем при термической обработке осуществляют образование диффузионного слоя алюминия заданной величины.

Сущность изобретения заключается в том, что после чистовой обработки (шлифовки) технологического инструмента производят металлизацию рабочей поверхности инструмента алюминием: наносят слой алюминия толщиной 0,2-0,8 мм. Для предотвращения его окисления на поверхность инструмента наносят и просушивают обмазку.

После этого производят термическую обработку инструмента, во время которой на его поверхности происходит образование диффузионного слоя алюминия заданной величины, состоящего из окиси алюминия Al2О3, интерметаллидных фаз Fe3Al, FeAl, FeAl2, Fe2Al5, а также небольшого количества Al (5-10%). Этот слой является одновременно твердым и пластичным. Он повышает жаростойкость и износостойкость наружной поверхности технологического инструмента. Кроме того, благодаря ему происходит гарантированное разделение поверхностей контактного взаимодействия "технологический инструмент - деформируемый металл" в процессе прокатки труб. Поэтому его можно рассматривать в качестве технологической смазки, обеспечивающей режим пластогидродинамического трения, а следовательно, производить прокатку при полном разделении трущихся поверхностей. В результате повышения твердости, при одновременной пластичности, на поверхности технологического инструмента резко снижается налипание металла, что повышает износостойкость технологического инструмента и качество поверхности проката, в том числе и труб.

В зависимости от прокатываемого материала оправки могут использоваться от 1 до 200 проходов, поэтому диффузионный слой должен быть различной толщины. Так при прошивке заготовки из нержавеющей стали инструмент используется 1-2 раза, поэтому достаточно получать диффузионный слой относительно малой величины (толщины). При прокатке углеродистых сталей оправки стоят достаточно долго: 50-200 проходов, и толщина диффузионного слоя должна быть больше. То же самое относится и к линейкам прошивного стана: при прокатке труб из нержавеющей стали стойкость составляет 50-250 проходов; при прокатке труб из углеродистых марок сталей - до 1200 проходов.

Технологический инструмент (оправки и линейки), обработанный предлагаемым способом, был опробован на лабораторном прошивном стане конструкции ЭЗТМ. Производили прошивку заготовки из стали Х18Н10Т диаметром 105 мм на оправке диаметром 60 мм в количестве 10 т при температуре 1170°С. После прошивки получали гильзу 60×20 мм.

Материал оправок - сталь 20ХНЗЛ, материал линеек - сталь 185Х31Н5Л.

На рабочую поверхность технологического инструмента (оправок и линеек) после чистовой обработки (шлифовки) напыляли слой алюминия (0,2-0,8 мм). Для предотвращения окисления на него наносили обмазку следующего состава: серебристый графит - 50%, огнеупорная глина - 20%, кварцевый песок - 30%, жидкое стекло - 10%. Толщина обмазки составляла 0,8-1,5 мм. Обмазку просушивали при температуре 80-100°С.

Термическую обработку инструмента проводили при нагреве до температуры 900-1050°С и выдержке при этой температуре в течение 3 часов. После выдержки инструмент охлаждали на воздухе и освобождали от обмазки. Толщина диффузионного слоя алюминия рабочей поверхности инструмента составила 0,05-0,07 мм.

При нагреве до температуры 1050°С для получения диффузионного слоя с содержанием алюминия 5-10% достаточно 2-2,5 часов, а при нагреве до температуры 900°С необходимо 4,5-5 часов. При этом получение диффузионного слоя заданной величины при нагреве до температуры 1050°С происходит быстрее примерно в 2,5 раза, чем при нагреве до температуры 900°С. Толщина диффузионного слоя алюминия рабочей поверхности инструмента составила также 0,05-0,07 мм.

В процессе эксперимента налипания металла на поверхность инструмента не обнаружено, износостойкость инструмента возросла примерно в 2 раза, поверхность труб (наружная и внутренняя) чистая, без дефектов.

Использование предлагаемого способа обработки технологического инструмента позволит повысить качество внутренней и внешней поверхности выпускаемых труб, точность геометрических размеров и износостойкость технологического инструмента.

Способ обработки технологического инструмента для прокатки труб, включающий механическую обработку, металлизацию и термическую обработку, отличающийся тем, что металлизацию рабочей поверхности технологического инструмента проводят нанесением слоя алюминия толщиной 0,2-0,8 мм, а термическую обработку инструмента проводят при нагреве до 900-1050°С и выдержке при этой температуре в течение 3 ч с образованием диффузионного слоя с содержанием алюминия в количестве 5-10%.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к химико-термической обработке поверхностей деталей и может быть использовано в машиностроении, транспортной, химической и строительной отраслях промышленности для обработки с целью защиты от коррозии и старения прессованных, кованных, литых и механически обработанных изделий из углеродистой и низколегированной, в том числе повышенной прочности, стали, чугуна, меди.

Изобретение относится к металлургии, в частности к прокатному производству, предусматривает диффузионное хромирование прокатных валков, изготовленных из отбеленного чугуна, с целью повышения их работоспособности за счет высокой разгароустойчивости и износостойкости.

Изобретение относится к получению металлических покрытий и может быть использовано, в частности при обработке резьбовых участков термооцинкованных труб, например, насосно-компрессорных, для повышения герметичности и коррозионной стойкости их соединений при сборке в трубопроводы.
Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке жаропрочных сплавов, и может быть использовано при нанесении защитных покрытий на лопатки газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам диффузионного насыщения поверхностных слоев материалов, и может быть использовано в авиационной, судостроительной и энергомашиностроительной промышленности.

Изобретение относится к способам покрытия металлов, в частности к покрытию алюминием с использованием твердых исходных материалов. .

Изобретение относится к электротехнике и производству электропроводников из интерметаллических соединений, в частности спиралей, используемых в качестве нагревателей.

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, и может быть использовано в машиностроительной , химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке металлов и сплавов, а именно к диффузионному насыщению металлической поверхности в твердом состоянии алкминием.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к химико-термической обработке металлов, и может быть использовано при алитировании медных деталей в различных областях машиностроения.

Изобретение относится к лопатке турбины, имеющей покрытие для сдерживания реакционной способности суперсплава на основе Ni
Наверх