螺杆钻具传动轴壳体高频感应加热炉热处理工艺的改进措施-凯时国际app

来源:郑州高氏 发布日期:2020-3-27 10:37:54 浏览次数:

螺杆钻具是油田钻采设备重要部件,传动轴壳体是螺杆钻具的重要零件,工作中主要承受传递动力和扭矩的作用,井下工作条件恶劣,因而技术要求严格。传动轴壳体材料为42crmo钢。工件热处理采用处理,工艺为:650℃x 120min,850℃x80min,然后双液(质量分数为10%-15铂caclz 的水溶液和3 号锭子油)加热;热处理工艺为590℃×510min,油冷。生产中发现,工件调质后各项力学性能达到技术要求,但传动轴壳体内孔出现开裂,使工件报废。

检验发现,工件开裂部位位于内孔壁上,裂纹沿轴向分布,由表面延伸至心部,裂纹深而长,呈纵向裂纹特征。检验分析工件通过高频感应加热炉加热与冷却工艺,均符合要求。工件尺寸因素检验发现,传动轴壳体较薄壁厚处正处于该钢临界直径附近,工件加热中,工件过渡区存在较大组织应力,该易于产生裂纹;另一方面,工件形状对裂纹产生不利影响。工件热处理冷却时,内孔处冷却慢,热应力小,内孔表面主要应力是组织应力,呈切向拉应力分布。切向拉应力高于工件断裂强度时,将在内孔壁上产生纵向裂纹。检验传动轴壳钵化学成分的影响时发现,化学成分主要元素对临界点影响显著,工件42crmo钢化学成分检测结果结果显示42crmo钢临界点数值为:aci=730℃,ac3=780ac,ar:=690℃,ms=360℃;从中可以知道,si、mn含量超标明显。si可增加过冷奥氏体稳定性,使ms点下降,使马氏体形成温度降低,增大马氏变中的组织应力,使出现裂纹开裂倾向加大。mn具有提高工件热透性和降点的明显效果和作用。si和mn含量超标是工件开裂的主要原因。经理论计算,传动轴壳体件42crmo钢的ms点为327.02℃,比正常42crmo钢ms点温」32.98℃,该工件ms氛下降显著,证实了si、mn严重超标是工件应力增大,导致工件内孔开裂的主要原因。

综上分析,提出高频感应加热炉热处理工艺改进措施如下:(1)严格工件原材料化学成分检验和控制,防止si、mn、s、p严重超标钢材流入加工工序。(2)工件设计和加工尺寸,应尽量避免其有效厚度处于临界直径d。区域。(3)工件设计制作中,尽量避免工件细长管类件与尺寸相差很大的工件同时加热处理。(4)热处理中,工件加热冷却时间应严格控制及科学验证,应参照每批工件的化学成分,修订计算出合理的冷却时间,以保证工件热处理质量良好,并且不出现裂纹缺陷。