Файл: Циклическая прочность и долговечность бурового инструмента..pdf

закалке) ; 9—-28ХГНЗМ (подвергнутые индукционной

закалке); 10 — ШХ15М (подвергнутые индукционной

закалке).

ли 55С2, расположены на графике в узкой области естествен­ ного рассеивания. Что касается партии штанг, изготовленных из стали 55С2 и подвергнутых упрочнению индукционной закалкой, то они оказались выделенными в отдельной области. При срав­ нении угла наклона кривых на графике можно судить о темпе разрушения штанг всех партий. Так, например, если сравнить долговечность штанг при 150 шпурометрах проходки, то можно видеть, что штанги, изготовленные из легированных сталей,-как в упрочненном, так и в неупрочненном состоянии, разрушаются почти полностью (на 80—90%). При этом же количестве шпурометров проходки штанги, изготовленные из стали 55С2, будут практически все работоспособны. Указанные штанги выйдут из строя на 50% при средней долговечности около 300 шпурометров, т. е. когда штанги всех остальных партий уже целиком бу­ дут не работоспособны. В оставшихся 50 % данных штанг по количеству, долговечность будет ещевыше и, как видно из гра­ фика, составляет 400—600 шпурометров.

На графике (рис. 74) отдельно приведены статистически об­ работанные результаты долговечности штанг, изготовленных из

166

167

стали 55С2. Штанги одной из партий перед поверхностной за­ калкой подвергались объемной закалке с высоким отпуском (улучшение) с целью упрочнения сердцевины и канала штанги.

Из данного графика, а также таблицы 11 видно, что пред­ варительное улучшение не оказало дополнительного повышения долговечности штанг. Несмотря на то, что механические свой­ ства стали после улучшения гораздо выше, штанги данной пар­ тии практически показали такую же стойкость, как и штанги, упрочненные без предварительного улучшения.

В таблице 12 приведены результаты шахтных испытаний опытных партий буровых штанг, у которых, наряду с поверхност­ ной закалкой стержня, его дробеструйной обработкой и обкат­ кой роликами, промывочный канал дополнительно подвергался антикоррозионной обработке. Долговечность штанг данных пар­ тий сравнивалась с повторно испытанными аналогичными буро­ выми штангами, часть из которых подвергалась только упроч­ нению индукционной закалкой стержня, его дробеструйной об­ работке' и обкатке роликами, а часть подвергалась термообра­ ботке по старой технологии (объемная закалка концов). Испы­ тания показали, что антикоррозионная обработка промывочно­ го канала способствует заметному повышению долговечности

168

штанг. Стойкость данных штанг, как видно из таблицы 12 и гра­ фика (рис. 75), возросла дополнительно на 30% или в среднем с 300 до 380 шпурометров. У штанг с упрочненным стержнем дробеструйной обработкой и обкаткой роликами дополнитель­ ная антикоррозионная обработка практически очень мало спо­ собствовала добавочному повышению стойкости, т. к. штан­ ги в процессе работы разрушались в основном с внешней по­ верхности.

Анализируя результаты шахтных испытаний опытных пар­ тий буровых штанг, можно утверждать, что упрочнение их за счет разработанного режима поверхностной индукционной за­ калки стержня выгодно отличается от способа упрочнения диф­ ференциальной обкаткой роликами и дробеструйной обработкой. Технология обкаткой роликами, по-видимому, в данном вариан­ те осуществления является малоэффективной и не пригодной для упрочнения штанг, поскольку она не обеспечивает создания

вповерхности ни высоких остаточных сжимающих напряжений, ни достаточно высокой! твердости. Этот вывод напрашивается хотя бы потому, что у. обкатанных роликами штанг разрушение

вподавляющем большинстве происходит с внешней упрочненной

поверхности. При испытаниях было обнаружено, что уже через непродолжительный промежуток времени в поверхности подвер­ гнутых обкатке штанг возникают коррозионно-усталостные мик­ ротрещины, расположенные в наклепанных роликами дорож­ ках, которые практически являются концентраторами напряже­ ний, резко проявляющие себя при ударно-циклическом наіружении штанги. Кроме того, в процессе бурения слой наклепа, до­ стигающий на поверхности глубины 0,2—0,3 мм, в процессе бу­ рения истирается о стенки шпура, что снижает частично эффект упрочнения. Это же самое можно сказать и относительно дро­ беструйного упрочнения штанг из стали 55С2, не обеспечиваю­ щего значительного прироста стойкости.

Промышленные испытания буровых штанг, изготовленных из сложнолегированных сталей, не показали преимуществ в срав­ нении со штангами, изготовленными из стали 55С2 [157|. Как

169