Способ обработки цилиндрических изделий

 

Изобретение относится к производству стальных изделий с металлическим покрытием и может быть использовано при изготовлении цилиндрических изделий с хромированной поверхностью. Способ обработки цилиндрических изделий включает механическую обработку, науглероживание внутренней поверхности изделий в газовой среде до обеспечения эвтектоидного состояния, термическую обработку с получением трооститной структуры и гальваническое хромирование перед чистовой механической обработкой. Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационных характеристик цилиндрических изделий за счет увеличения прочности сцепления хромового покрытия с основным металлом и повышения твердости основного слоя под покрытием.

Изобретение относится к области производства стальных изделий с металлическим покрытием и может быть использовано при изготовлении цилиндрических изделий с хромированной внутренней поверхностью.

Известен способ обработки стальных изделий с помощью электролитического покрытия хромом (М.Б.Черкез. Хромирование и железнение. - М.: Машгиз, 1958, с. 32-40). Способ включает в себя следующие основные технологические операции: обезжиривание, хромирование, промывку.

Недостатками данного технического решения являются ограниченность его применения при значительных нагрузках (более 250 Н/мм²) на рабочую хромированную поверхность. При эксплуатации под большей нагрузкой возможно продавливание хромового слоя и его разрушение. При этом не обеспечивается в полной мере высокая чистота поверхности, что ухудшает эксплуатационные характеристики цилиндрических изделий.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ изготовления стального волочильного инструмента с хромовым покрытием поверхности рабочего канала (Г.А.Савин. Волочение труб. - М.: Металлургия, 1982, с. 150).

Способ включает механическую обработку, цементацию, последующую термическую обработку, хромирование и чистовую механическую обработку. При этом обеспечивается твердость рабочей поверхности волочильного инструмента не ниже HRC 58.

Недостатком способа является недостаточно высокая прочность сцепления хромового покрытия и основного металла из-за внутреннего напряженного состояния мартенситной структуры основного металла и высокого содержания углерода после цементации (более 0,8%). В процессе работы изделия возможно отслаивание и скалывание хромового покрытия от основного металла.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении эксплуатационных характеристик цилиндрических изделий за счет увеличения прочности сцепления хромового покрытия с основным металлом и повышения твердости слоя основного металла под покрытием.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе обработки цилиндрических изделий, включающем механическую обработку, науглероживание внутренней поверхности изделий, термическую обработку и гальваническое хромирование перед чистовой механической обработкой, согласно изобретению, науглероживание проводят в газовой среде до обеспечения эвтектоидного состояния внутренней поверхности изделий, а термическую обработку осуществляют с получением трооститной структуры.

При содержании углерода, отвечающем эвтектоидному состоянию, аустенит оказывается наиболее устойчивым, что важно при выборе условий термообработки на троостит.

Науглероживание внутренней поверхности цилиндрического изделия до эвтектоидного состояния и термическая обработка на троостит перед механической обработкой обеспечивают: - высокую твердость (40-45 HRC) внутренней поверхности, что исключает возможность продавливания хромового покрытия при больших нагрузках; - малую шероховатость (Ra<0,35 мкм), что обусловлено мелкодисперсной структурой троостита, хорошо обрабатываемой механическим способом; - высокую адгезию хрома из-за отсутствия напряжений в основном металле со структурой троостита.

Все эти факторы повышают эксплуатационные характеристики цилиндрических изделий.

Способ реализован следующим образом. Внутреннюю поверхность холоднодеформированных труб размером 57,156,325 мм из стали 22ГЮ подвергают газовой цементации, в частности в среде природного газа. Трубы нагревают в индукторе до температуры 950-980^oС. Скорость их перемещения в индукторе выбирают из условия обеспечения науглероживания внутренней поверхности до 0,8% С, глубиной 0,4-0,7 мм. При выходе из индуктора трубы охлаждают водой, подаваемой из спрейера, установленного в линии. После закалки трубы подвергают отпуску при температуре 325-375^oС, обеспечивая трооститную структуру твердостью HRC 40-45. Трубы подвергают правке, черновому хонингованию как одному из видов механической обработки и хромированию в электролите (Сr₂О₃: 220-250 г/л; Н₂SО₄: 2,3-2,5 г/л) при температуре 65-75^oС. Толщина хромового покрытия составляет 0,08-0,10 мм. После чистового хонингования шероховатость внутренней поверхности труб составила Ra<0,25 мкм, а внутренний хромированный слой выдерживал нагрузку более 400 Н/мм².

Использование предложенного способа обработки цилиндрических изделий с хромированной внутренней поверхностью позволяет значительно повысить их эксплуатационные свойства за счет улучшения адгезии хромового покрытия и снижения тенденции продавливания покрытия при нагрузке в связи с повышением прочности основного металла. Данный технический эффект обеспечивает широкое использование цилиндрических изделий в промышленности, в частности, при производстве цилиндров глубинных штанговых насосов для нефтедобывающей промышленности.

Формула изобретения

Способ обработки цилиндрических изделий, включающий механическую обработку, науглероживание внутренней поверхности изделий, термическую обработку и гальваническое хромирование перед чистовой механической обработкой, отличающийся тем, что науглероживание проводят в газовой среде до обеспечения эвтектоидного состояния внутренней поверхности изделий, а термическую обработку осуществляют с получением трооститной структуры.