Файл: Циклическая прочность и долговечность бурового инструмента..pdf

Рис. 25. График - функции распре­ деления долговечности бу­ ровых штанг с различным упрочнением:

1 — объемная закалка ра­ бочих концов (хвос­ товика п конуса); объемная закалка всей штанги с по­ следующим высоким’

2 (улучшение) и 10—25% для штанг партии 3—4 (сквозная за­

поверхностная закалка) будут целиком работоспособны. Штан­

после любого из указанных видов упрочнения. Предельная от­

методом цементации и азотирования также повышает в некото­ рой степени циклическую прочность штанг в сравнении с обыч­ ной технологией (закалка хвостовика и конуса). Причем сле­ дует учесть, что большим достоинством химико-термической об­ работки является то, что она позволяет упрочнить не только внешнюю поверхность, но и промывочный канал (рис. 26). Азо­

цементации и азотирования оказались в результате испытаний все же менее долговечными, чем штанги, упрочненные поверх­ ностной индукционной закалкой, очевидно нельзя объяснить недостаточной эффективностью технологии химико-термической обработки.

В настоящее время установлено, что высокая эффективность химико-термической обработки достигается не только в резуль­ тате правильно выбранного температурного режима насыще­ ния и состава насыщающей среды, а, главным образом, в ре-

90

а

технологии химико-термической обработки, ,полученные резуль­ таты, по-видимому, нельзя считать окончательными. Чтобы добиться желаемого эффекта при химико-термическом упроч­

слоев металла после химико-термической обработки при удар­ ном нагружении. При этом следует решить вопрос о рациональ­ ной геометрии отдельных элементов штанг с тем, чтобы устра­ нить у них резкие переходы в зоне буртика и хвостовика, так как это может явиться причиной концентрации напряжений, от чего эффект упрочнения может быть утрачен.

91

исключительно по конусам с внешней поверхности. У буровых штанг, подвергнутых дробеструйной обработке, кроме поломок конусов наблюдалось образование отдельных макротрещин на внешней поверхности стержня. У штанг, упрочненных цемента­

конусов, характерные для большинства штанг во всех партиях показаны на рис. 27.

Штанги, подвергнутые поверхностному упрочнению за счет индукционной закалки, в основном все разрушались по стерж­ ню па расстоянии 200—300 мм от торца хвостовика, в зоне мак­ симальных напряжений.

TTa усталостных изломах конусов буровых штанг, .отчетливо

ки соприкосновения корпуса, коронки и конуса. По фронту ус­ талостная трещина распространяется вглубь металла и имеет почти правильную эллипсную форму.

92

Как правило, наблюдается один очаг усталости (трещина) в изломе. Однако на некоторых изломах конусов штанг, упрочен­ ных дробеструйной обработкой, наблюдалось одновременно 2—3 аналогичных по форме, но очень мелких очагов усталости.

бурового шламма стенки трещины несколько наклепаны или имеют непрерывные питингообразные канавки, идущие от оча­ га усталости вглубь металла до соприкосновения с линией фронта усталости. Плоскость трещины (стенка), равномерно уг­ лублена относительно плоскости разрушения. По характеру и геометрии изломы конусов штанг можно отнести к усталостным изломам тех деталей машин, которые в процессе работы при перегрузках испытывают напряжения, превосходящие значение предела усталости [137].

Отличительной особенностью усталостных трещин в штан­ гах, подвергнутых упрочнению индукционной закалкой, являет­ ся геометрически правильная круглая форма ее плоскости. Раз­

равномерно углублена относительно плоскости окончательного

изломах стрежня данных штанг несколько больше, чем в изло­ мах конусов, однако не превышает 15—20% от площади сечения штанги. Это дает основание отнести усталостное разрушение стержня штанг к такому же случаю, когда изделие испытывает значительные динамические перегрузки [137, 138]. Характерной особенностью плоскости усталостной трещины, расположенной в

му металлу, а мелкорельефный, матовый. На рис. 29 показана после увеличения поверхность зоны усталости типичных изло­ мов буровых штанг, упрочненных индукционной поверхностной закалкой. Как видно, из рисунков, плоскость «усталостного глаз­ ка» (трещины) имеет характерную мелкорельефную структуру, равномерную по всей площади. Структура представляет собой рельеф из мельчайших лунок и кратеров, тесно расположенных друг с другом.

93