способ термомеханической обработки изделий

Классы МПК:C21D8/00 Изменение физических свойств путем деформации в сочетании или с последующей термообработкой
C21D9/08 полых изделий или труб 
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2004-05-31
публикация патента:

Изобретение относится к области термомеханической обработки трубных металлических изделий. Способ термомеханической обработки трубных деталей с внутренней рабочей поверхностью, включающий нагрев до температуры аустенизации, пластическую деформацию, осуществляемую винтовым обжатием, последеформационную выдержку, охлаждение и отпуск, отличающийся тем, что перед обжатием производится водное контролируемое предварительное подстуживание. Предлагаемый способ за счет того, что перед обжатием производится водное контролируемое предварительное подстуживание, позволяет гарантированно получать сжимающие внутренние остаточные напряжения на внутренней поверхности (благоприятное напряженное состояние с точки зрения эксплуатации), что значительно повышает конструкционную прочность трубчатой детали при эксплуатации. 1 з.п. ф-лы.

Формула изобретения

1. Способ термомеханической обработки полых изделий, включающий нагрев до температуры аустенизации, пластическую деформацию, осуществляемую винтовым обжатием, последеформационную выдержку, охлаждение наружной и внутренней поверхности изделия и отпуск, отличающийся тем, что перед пластической деформацией производят предварительное водное контролируемое подстуживание наружной поверхности изделия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительное подстуживание производят водовоздушной смесью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области термомеханической обработки трубных металлических изделий.

Известен способ объемной термомеханической обработки трубных деталей, включающий нагрев до температуры аустенизации, пластическую деформацию, осуществляемую винтовым обжатием, охлаждение и отпуск (А.С. 322378, С 21 D 1/78, опубл. 30.11.1971, бюл. №36).

Недостатком является то, что он не всегда позволяет формировать благоприятное напряженное состояние с точки зрения эксплуатации.

Известен также способ объемной термомеханической обработки цилиндрических деталей, включающий нагрев до температуры аустенизации, пластическую деформацию, осуществляемую радиальным обжатием с кручением в двух взаимопротивоположных направлениях, охлаждение и отпуск (Патент РФ 2055911, С 21 D 8/00, опубл. 03.10.1996).

Недостатком является то, что он не всегда позволяет формировать благоприятное напряженное состояние с точки зрения эксплуатации.

Наиболее близким, принятым за прототип, является способ изготовления стволов охотничьего и служебного оружия винтовым обжатием (Патент РФ №2151016, F 41 A 21/00, опубл. 20.06.2000).

При реализации известного способа не всегда может быть получено благоприятное напряженное состояние с точки зрения эксплуатации.

Предложен способ термомеханической обработки трубных деталей с внутренней рабочей поверхностью, включающий нагрев до температуры аустенизации, пластическую деформацию, осуществляемую винтовым обжатием, последеформационную выдержку, охлаждение и отпуск, отличающийся тем, что перед обжатием производится водное контролируемое предварительное подстуживание.

Предлагаемый способ за счет того, что перед обжатием производится водное контралируемое предварительное подстуживание, позволяет гарантировано получать сжимающие внутренние остаточные напряжения на внутренней поверхности (благоприятное напряженное состояние с точки зрения эксплуатации), что значительно повышает конструкционную прочность трубчатой детали при эксплуатации.

Способ может быть реализован на известном оборудовании для высокотемпературной термомеханической обработки (ВТМО) винтовым (ВО) или радиальным обжатием (РО), например (А.с. 267665, C 21 D 7/14, опубл. 02.04.1970) с незначительной доработкой. Доработка заключается в размещении перед узлом деформирования спрейера для предварительного подстуживания.

Сущность способа заключается в том, что трубчатую заготовку нагревают токами высокой частоты до температуры аустенизации по всему сечению (выше на 50-100°С АС3), подстуживают наружную поверхность до контролируемой температуры в наружном спрейере, которая определяется ниже температуры аустенизации, но выше температуры метастабильного аустенита. Температура подстуживания выбирается в зависимости от материала заготовки. Затем обжимают в узле деформации на короткой удерживаемой оправке для формирования профиля внутренней поверхности, далее следуют: последеформационная выдержка и окончательное двухстороннее (с внутренней и наружной поверхности) спрейерное охлаждение. Окончательная операция - отпуск.

Благодаря созданию благоприятного напряженного состояния применение способа позволяет повысить конструкционную прочность трубчатых изделий с внутренней рабочей поверхностью.

Способ был проверен при изготовлении трубчатых образцов из стали 30ХН2МФА ОСТ 3-98-80.

Трубчатая заготовка (внутренний диаметр 15 мм, наружный 25.6 мм, длина рабочей части 300 мм) обжималась на горизонтальной установке для винтового обжатия (а.с.) с необходимой доработкой со следующими технологическими параметрами: температура нагрева 980°С, степень деформации 12.5%, осевая подача Soc=240 мм/мин, частота вращения n=132-140 об/мин, угол разворота роликов относительно продольной оси способ термомеханической обработки изделий, патент № 2270260=1°03 ', температура подстуживания наружной поверхности 650°С, время после деформационной выдержки способ термомеханической обработки изделий, патент № 2270260 пд=34 сек.

Проведенные исследования, при статическом нагружении внутренним давлением, по сравнению с прототипом выявили повышение предела пропорциональности на 410 МПа, предела прочности на 470 МПа. При этом значение относительного удлинения незначительно снизилось (разрушении образцов способ термомеханической обработки изделий, патент № 2270260 b=19,5% - прототип, способ термомеханической обработки изделий, патент № 2270260 b=4,5% - предлагаемый способ, при максимальном внутреннем давлении способ термомеханической обработки изделий, патент № 2270260 max=10,9% - прототип, способ термомеханической обработки изделий, патент № 2270260 max=10% - предлагаемый способ). Внутренние тангенциальные остаточные напряжения на внутренней поверхности, определенные по методу Г.Закса, прототип - 280 МПа, предлагаемый способ - 550 МПа.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет создавать благоприятное напряженное состояние, с точки зрения эксплуатации, значительно повысить конструкционную прочность при незначительном снижении пластичности.

Класс C21D8/00 Изменение физических свойств путем деформации в сочетании или с последующей термообработкой

способ производства холоднокатаной полуобработанной легированной электротехнической стали -  патент 2529326 (27.09.2014)
способ производства холоднокатаного проката для упаковочной ленты -  патент 2529325 (27.09.2014)
способ производства оцинкованной полосы для последующего нанесения полимерного покрытия -  патент 2529323 (27.09.2014)
способ получения листа из неориентированной электротехнической стали -  патент 2529258 (27.09.2014)
способ изготовления высокопрочного холоднокатаного стального листа с превосходной обрабатываемостью -  патент 2528579 (20.09.2014)
способ горячей прокатки сляба и стан горячей прокатки -  патент 2528560 (20.09.2014)
способ производства нетекстурированной электротехнической стали с высокой магнитной индукцией -  патент 2527827 (10.09.2014)
высокопрочный холоднокатаный стальной лист с превосходным сопротивлением усталости и способ его изготовления -  патент 2527571 (10.09.2014)
высокопрочный холоднокатаный лист с превосходной формуемостью и способ его изготовления -  патент 2527514 (10.09.2014)
стальной лист, обладающий превосходной формуемостью, и способ его производства -  патент 2527506 (10.09.2014)

Класс C21D9/08 полых изделий или труб 

способ изготовления ствола стрелкового оружия -  патент 2525501 (20.08.2014)
способ термомеханической обработки трубы -  патент 2500821 (10.12.2013)
стенд для закалки валов и трубных деталей -  патент 2499058 (20.11.2013)
высокопрочная бесшовная стальная труба, обладающая очень высокой стойкостью к сульфидному растрескиванию под напряжением для нефтяных скважин и способ ее изготовления -  патент 2493268 (20.09.2013)
устройство для термоправки одногофровых сильфонов -  патент 2490338 (20.08.2013)
способ термической обработки сварных труб -  патент 2484149 (10.06.2013)
способ термообработки лифтовых труб типа "труба в трубе" -  патент 2479647 (20.04.2013)
способ термической обработки лифтовых труб типа "труба в трубе" -  патент 2478125 (27.03.2013)
нефтегазопромысловая бесшовная труба из мартенситной нержавеющей стали и способ ее изготовления -  патент 2468112 (27.11.2012)
способ термической обработки лифтовых труб малого диаметра типа "труба в трубе" -  патент 2467077 (20.11.2012)
Наверх