CC BY
169
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 62.412
Прокат или поковка?
Г. Н. Кулик
Ключевые слова: заготовка, категория прочности, металлургическое происхождение, осадка, поковка, прокат, протяжка.
В чертеже детали обычно указан нормативный документ, по которому должна изготавливаться заготовка для нее. И очень часто, стремясь к улучшению потребительских качеств готового изделия, конструктор назначает в качестве заготовки поковку.
В технической литературе неоднократно указывалось, что заготовку и технологию ее изготовления необходимо выбирать таким образом, чтобы не происходило перерезывание волокон металла. Практически нигде не затронут вопрос о том, что же действительно требуется для выполнения детали — поковка или прокат. Рассмотрим более подробно эту дилемму.
Существует миф о том, что свойства поковок более равномерны, но его опровергает даже ГОСТ 8479-70, который разрешает снижение ударной вязкости на поперечных образцах до 50%. Чтобы добиться равномерности свойств — снижения карбидной неоднородности по технологии ковки быстрорежущих сталей, необходимо менять ось «осадка — протяжка» до пяти раз. В остальных случаях это применяется крайне редко по нескольким причинам:
• осадка — наиболее энергоемкая операция ковки, и не всегда для ее выполнения достаточно мощности технологического оборудования;
• осадка является операцией повышенного риска с точки зрения техники безопасности;
• в определенных случаях осадка делает невозможной заковку пор в металле слитков.
Таким образом, в большинстве случаев поковки удлиненной формы получают только протяжкой. Чаще всего это круглый цилиндр, по внешнему виду ничем не отличающийся от проката. Однако при выборе проката припуски всегда получаются меньше. Кроме того, в процессе производства центральная дефектная зона вытягивается в центральной области проката. Это обусловлено тем, что каждое поперечное сечение проката проходит одно и то же обжатие по одному и тому же режиму,
чего не скажешь о протяжке, особенно при использовании комбинированных бойков хотя бы на одном из переделов. Дефектная зона может выходить вплоть до рабочих поверхностей будущей детали и выявляется при последующей механической обработке.
С экономической точки зрения прокат обычно дешевле поковок в 3-4 раза. Если деталь должна обладать определенными механическими свойствами, то поставляемые поковки будут иметь ее, поскольку это сдаточная характеристика продукции, в случае с прокатом их наличие нельзя считать безусловным, и, возможно, придется делать термообработку. В зависимости от сложности стоимость термообработки обычно составляет от четверти до половины стоимости проката, что в сумме несравненно меньше стоимости поковки.
Существуют случаи, когда без поковки не обойтись, поскольку размер выпускаемого проката ограничен диаметром 340 мм, а длина чаще всего около 6 м.
Какую заготовку лучше взять для деталей в виде параллелепипеда — круглый прокат или поковку приближенных прямоугольных размеров? Если не предполагается наличие какой-то особой направленности свойств у изготавливаемой детали, которых можно достичь с помощью поковки, то, как это ни парадоксально, стоит использовать прокат. Во-первых, круглый прокат дешевле. Во-вторых, его легче подготовить к термообработке. В-третьих, он представлен на рынке и поставляется в широкой номенклатуре типоразмеров и марок материала. В-четвертых, в дальнейшем параллелепипедную форму из него удобно получить на ленточнопильных станках, когда отходы материала в стружку очень малы.
А что делать, если нужно выточить какую-то деталь малого диаметра, а есть только заготовка значительно большего диаметра, чем требуется? Обычно поступают просто: берут и вытачивают. Однако у такого способа имеются отрицательные стороны: происходит
54
ОАО «Издательство "Политехника"» www.polytechnics.ru
№ 5 (59)/2010
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
не только потеря металла в виде стружки, но с какого-то момента и потеря потребительских качеств детали, поскольку по мере приближения к сердцевине металл этой большой заготовки перестает отвечать предъявляемым требованиям по причине металлургического
происхождения проката, как круглого, так и плоского. И если в случае круглого проката при наличии кузницы все можно привести в норму до изготовления требуемой детали, то в случае листовой заготовки это сделать либо невозможно, либо значительно труднее.
УДК 62.412
О требованиях к заготовкам из нержавеющей стали для изготовления изделий методами гибки и сварки
Г. Н. Кулик
Ключевые слова: гибка, корпус, межкристаллитная коррозия, нержавеющая сталь, продукто-провод, рубашка, сварка, труба, условный предел текучести при высоких температурах.
Допустим, необходимо изготовить ремонтный вариант продуктопровода, то есть заменить пришедший в негодность продуктопро-вод на аналогичный и встроить его в существующую заводскую систему. Продуктопро-вод выполнен из нержавеющей стали и состоит из внутренней (корпуса) и внешней (рубашки) труб с техническими данными:
• корпус — расплав полиэтилентерефта-лата;
• рабочее давление в корпусе — до 20 МПа;
• рабочая температура корпуса — до 310 °С;
• рубашка — динил паровой;
• рабочее давление в рубашке — до 0,28 МПа;
• рабочая температура рубашки — до 320 °С.
Конструкция должна быть выполнена из
нескольких колен, расположенных в различных пространственных плоскостях. Для транспортировки и монтажа продуктопровода необходимо предусмотреть разъемы, то есть в технологический процесс его изготовления следует включить операции гибки и сварки. После гибки необходимо провести термообработку в виде аустенитизации, но при этом нужно помнить, что, скорее всего, после сварки качественную термообработку провести не удастся.
Для минимизации затрат при изготовлении требуемой конструкции к заготовке предъявляются следующие требования:
• заготовка должна пройти аустенитизацию;
• материал заготовки должен выдерживать тест на отсутствие склонности к меж-
кристаллитной коррозии после сенсибилизирующего (провоцирующего) отжига.
Известно, что сталь 08Х18Н10Т такой тест проходит без проблем, но поскольку наша конструкция будет работать при повышенной температуре, то в данном случае лучше подойдет сталь 12Х18Н10Т. Эта марка стали считается жаропрочной. Она должна безусловно проходить тест, когда условный предел текучести при рабочей температуре находится на уровне не ниже допустимой величины, определяемой нормативной документацией. Для гарантированного выполнения этих требований содержание углерода в химическом составе стали 12Х18Н10Т составляет около 0,1 %, а содержание никеля достигает верхнего предела. При наличии вышеупомянутых условий аустенитизацию гибов можно проводить не для всей конструкции, а только применительно к самому гибу с помощью местной термообработки, при этом нет необходимости проводить термообработку после сварки.
Если указанные требования не включить в контракт на поставку заготовок в качестве обязательного условия, то по полученному материалу придется выстраивать особый технологический процесс изготовления требуемой конструкции (если это возможно). Для предотвращения этого необходимо провести тщательный входной контроль получаемых с завода труб.
№ 5 (59)/2010
ОАО «Издательство "Политехника"» www.polytechnics.ru
55И
