Obrabotka Metallov 2012 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (57) 2012 79 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Введение В настоящее время для бурения скважин широко применяют погружные пневматиче- ские ударные механизмы. Одно из наиболее перспективных направлений повышения эф- фективности пневмоударников – увеличе- ние давления сжатого воздуха, что позволяет увеличить скорость бурения в несколько раз. Для изготовления ударных машин с высоким давлением энергоносителя необходимы мате- риалы, обладающие высокой прочностью и значительным сопротивлением усталостному разрушению. Типичная причина выхода из строя пневмоударников – усталостное разру- шение наиболее нагруженной и ответствен- ной детали – бойка. Для изготовления бойков обычно применяют высококачественные леги- рованные среднеуглеродистые стали. Однако использование традиционной технологии тер- мообработки стали – закалки с отпуском – не позволяет обеспечить приемлемый ресурс ра- боты пневмоударников, который в настоящее время при проходке скважин в грунтах сред- ней крепости не превышает нескольких де- сятков часов [1]. Цель работы заключалась в выборе рациональной технологии и режимов термического упрочнения бойка эксперимен- тального пневмоударника высокого давления, разработанного в ИГД СО РАН. УДК 539.4:620.2 ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ДЕТАЛЕЙ УДАРНЫХ МАШИН С ПОМОЩЬЮ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ЗАКАЛКИ П.А. ПОПЕЛЮХ, аспирант А.И. ПОПЕЛЮХ, канд. техн наук, доцент ( НГТУ, г. Новосибирск ) Статья поступила 9 ноября 2012 года Попелюх А.И. – 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20 Новосибирский государственный технический университет, e-mail: aip13@ mail.ru Рассмотрена возможность применения изотермической закалки для упрочнения деталей пневмоударни- ка. Показано, что применение технологии изотермической закалки позволяет в полтора раза повысить цикли- ческую трещиностойкость по сравнению со сталью в закаленном и отпущенном состоянии. Ключевые слова: термическая обработка, ударные механизмы, надежность. Материалы и методы исследования Научные публикации свидетельствуют, что использование технологии изотермической за- калки позволяет сочетать в стали высокие по- казатели трещиностойкости, ударной вязкости, прочности. Данная технология может быть ис- пользована для упрочнения деталей горных машин твердостью 38-42 HRC [2]. В качестве материала для исследования применяли высоко- качественную среднелегированную сталь мар- ки 40Х2Н2МА. Выбор режимов термической обработки производили с учетом результатов математического моделирования процесса на- гружения, позволяющего оценить величину на- пряжений, возникающих в бойке в процессе его взаимодействия с инструментом. Моделирова- ние осуществляли с использованием програм- много пакета ANSYS Workbench. Для выявления возможности использования изотермической закалки для упрочнения бойка пневмоударника производили сравнение свойств стали, обрабо- танной по технологии изотермической закалки, с характеристиками стали, упрочненной закал- кой с отпуском. Закалку с отпуском образцов из стали 40Х2Н2МА производили по следующим режимам: нагрев до температуры 860 °С, закалка в масло и последующий отпуск в диапазоне тем- ператур от 400 до 600 °С. В качестве альтерна- тивной технологии упрочнения была применена