Файл: Циклическая прочность и долговечность бурового инструмента..pdf

таний являлось установление долговечности буровых штанг из стали 55С2, упрочненных по разработанной технологии в срав­ нении с неупрочненными, а также со штангами, изготовленны­ ми из легированных сталей 28ХГНЗМ, 95ХМА, ШХ15М, ЗОХГСФА, относящихся к различным структурным классам. Ис­ пытывались штанги длиной 1600 мм. Испытания проводились при проходе подготовительных и нарезных выработок. Бурениеосуществлялось по руде крепостью 12—14 по Протодьяконову перфораторами ПР-ЗОК с применением долотчатых коронок диаметром 42 мм.

Испытания штанг на обоих рудниках проводились выделен­ ными бригадами проходчиков с хронометражистом. В процессе бурения определялась долговечность (проходка) каждой штан­ ги до первой поломки в шпурометрах и фиксировалось время бурения. При поломке конуса штанги, вызванного сбиванием коронок, производилась одноразовая перезаточка. Результаты испытаний оформлялись актом. Данные по стойкости штанг каждой опытной партии подвергались математической обра­ ботке.

§ 2. Результаты исследований стойкости буровых штанг сечением шестигранника 25 мм

Результаты сравнительных испытаний опытных партий штанг на Высокогорском руднике, упрочненных дифференциальной об­ каткой роликами и индукционной поверхностной закалкой, при­ ведены в таблице 9. Как видно из таблицы, долговечность буро­ вых штанг, подвергнутых индукционной поверхностной закалке, оказалась в 2 раза выше, чем штанги, упрочненные дифферен­ циальной обкаткой роликами. Это подтверждается также и гра­ фиком (рис. 69), построенным по результатам стойкости. Из гра­ фика видно, что темп поломок штанг, упрочненных обкаткой роликами в 2 раза выше, чем у штанг, закаленных'ТВЧ. Испы­ тания показали, что у штанг, подвергнутых обкатке роликами, самым недолговечным элементом оказались конуса и стержни. Разрушение стержней происходило с внешней упрочненной по-

P и с. 69. График функции распре­ деления долговечности бу­ ровых' штанг, упрочненных различными способами:

1 — штанги, упрочненные обкаткой роликами;

2 — штанги, упрочненные индукционной закал­ кой.

ex ∙~

ПЗ «С

MHideu

162

163

верхности (рис. 70), на которой обнаружено много трещин ус­ талости (рис. 71). Указанные трещины расположены в основном на дне дорожек, продавленных роликами при обкатке поверх­

ности штанг.

Результаты сравнительных шахтных испытаний опытных партий штанг, изготовленных из различных по составу сталей, как в состоянии поставки, так и упрочненных индукционной поверхностной закалкой, приведены в таблицах 10, 11. Как видно из таблицы 10, буровые штанги, изготовленные из леги­ рованных сталей, в состоянии поставки практически показали такую же долговечность, как и штанги, изготовленные из пер­ литной стали 55С2. Как те, так и другие штанги разрушались вследствие усталости с развитием трещин от внешней неупроч­ ненной поверхности. При этом основная масса штанг разруша­ лась на участке стержня вблизи буртика, т. е. там, где в штан­ гах возникают максимальные циклические напряжения. Для выяснения причин такого избирательного характера разруше­ ния штанг по длине, осуществлялось протравливание их в

164

кислотном растворе с целью удаления с поверхности окислов, загрязнений и т. п.

Указанная химическая обработка позволила выявить па поверхности штанг значительное количество усталостных тре­

сложнолегированных сталей. Выявленное у данных штанг рас­ положение усталостных поверхностных трещин хорошо совпа­ дает с обнаруженными ранее (рис. 21) аналогичными трещина­ ми у штанг, подвергнутых испытаниям в лабораторных услови­ ях.

В таблице 11 приведены результаты долговечности анало­ гичных буровых штанг, но подвергнутых упрочнению индукци­ онной закалкой. Штанги, изготовленные из легированных ста­ лей, были закалены также, как и штанги из стали 55С2, однако электрические параметры нагрева и охлаждающие среды для

зультаты шахтных испытаний, подвергнутые упрочнению индук­ ционной закалкой буровые штанги повысили долговечность в различной степени. Максимальную стойкость (в 4—5 раз) по­ казали штанги, изготовленные из стали 55С2. Штанги, изготов­ ленные из других легированных сталей, показали стойкость зна­ чительно меньшую, в среднем только в 1,5—2 раза в сравнении

с неупрочненными. На рис. 73 приведены математически обра­ ботанные результаты долговечности,всех опытных партий штанг, изготовленных из различных сталей, как в состоянии поставки, так и упрочненных индукционной закалкой. І4з графика видно, что долговечность буровых штанг, изготовленных из легиро­ ванных сталей и подвергнутых упрочнению, оказалась статисти­

165