ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. А. Алексеева», Нижний Новгород, Россия:
Г. А. Геворгян, магистрант, эл. почта: borecgor77777@gmail.com
Р. А. Воробьев, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: linuxjuicy@gmail.com
Г. В. Пачурин, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: pachuringv@mail.ru
А. Н. Кузьмин, ассистент, эл. почта: kuznntu@mail.ru

При изготовлении бесшовных труб центр нагретой до определенной температуры круглой заготовки прошивают в стане и получают трубную заготовку в виде полой гильзы. Основным инструментом для прошивки отверстия в трубной заготовке является оправка, устанавливаемая на передней части стержня. Температура прошивки составляет примерно 1200 °C. Оправки одного и того же диаметра можно многократно использовать в прошивном стане. В процессе эксплуатации помимо высоких температур оправка испытывает значительные контактные давления, существенно снижающие ресурс использования инструмента. Бесперебойная работа трубного производства может быть обеспечена поддержанием большого запаса оправок. Для повышения срока эксплуатации часто поверхность оправок подвергают термическому оксидированию, придающему ей антикоррозионные и смазывающие свойства, предотвращающие, в свою очередь, во время прошивки сваривание поверхности оправки с полостью трубы. Основными потребителями высокопрочных бесшовных труб являются нефте- и газодобывающие отрасли, оборонная промышленность. Поэтому вопросы увеличения эффективности прошивного производства, прочности и долговечности инструмента, обеспечения бесперебойного производства бесшовных труб весьма актуальны. Представлено обоснование выбора марки стали и результаты разработки оптимальной технологии изготовления оправок для прошивки и поперечно-винтовой прокатки бесшовных труб. На основе сравнения структурно-механических характеристик сталей 4Х5МФ1С, 4Х5В2ФС и 5ХНМ для производства оправок выбрана марка стали 4Х5МФ1С, обеспечивающая оптимальное сочетание качества и цены. Анализ структуры и механических свойств позволил рекомендовать режим обработки стали 4Х5МФ1С: закалка от 1070 °C в масле + отпуск (выдержка в масле 2 ч при температуре 600 °C). Обработанная по данному режиму сталь 4Х5МФ1С может быть использована для металлоизделий с повышенным ресурсом работы типа оправки с пределом текучести σ_0.2 = 1448 МПа и прочности σ_в = 1705 МПа.

1. Pachurin G. V., Vlasov V. A. Mechanical properties of sheet structural steels at operating temperatures // Metal Science and Heat Treatment. 2014. Vol. 56. № 3-4. P. 219–223.
2. Филиппов А. А., Пачурин Г. В., Кузьмин Н. А., Матвеев Ю. И., Деев В. Б. Оценка качества стального проката для холодной объемной штамповки // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2018. Т. 61. № 7. С. 551–556.
3. Pachurin G. V., Shevchenko S. M., Mukhina M. V., Kutepova L. I., Smirnova J. V. The Factor of Structure and Mechanical Properties in the Production of Critical Fixing Hardware 38XA // Tribology in Industry. 2016. Vol. 38. No. 3. P. 385–391.
4. Filippov A. A., Pachurin G. V., Naumov V. I., Kuzmin N. A. Low-Cost Treatment of Rolled Products Used to Make Long High-Strength Bolts // Metallurgist. 2016. Vol. 59. No. 9-10. P. 810–817.
5. Богданова Т. А., Перебоева А. А., Третьякова Л. П., Окладникова Н. В. Исследование структуры и свойств штамповых инструментальных сталей // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М. Ф. Решетнева. 2018. № 2. С. 239–241.
6. Федулов В. Н. Пути повышения стойкости высоконагруженного инструмента горячей высадки головок болтов // Литье и металлургия. 2016. № 1. С. 120–129.
7. Aborkin A. V., Vaganov V. E., Shlegel’ A. N., Bukarev I. M. Effect of Laser Hardening on Die Steel Microhardness and Surface Quality // Metallurgist. 2015. Vol. 59, Iss. 7-8. P. 619–625.
8. Aborkin A. V., Vaganov V. E., Klimov N. S., Kovalenko D. V., Sobol’kov A. V. Treatment with a High-Temperature Pulsed Plasma and Laser Radiation for Die Steel Surface Layer Hardening // Metallurgist. 2016. Vol. 60, Iss. 7-8. P. 739–744.
9. Федулов В. Н. Оптимизация температурного режима закалки для повышения теплостойкости инструментальной стали 4Х5МФ1С в различных заготовках. Часть 1. Влияние температуры нагрева 1040 °C при закалке в масле и отпуска на твердость и структуру поковок и отливок из стали 4Х5МФ1С // Литье и металлургия. 2017. № 2. С. 97–103.
10. Позняк Л. А., Скрынченко Ю. М., Тишаев С. И. Штамповые стали. — М. : Металлургия, 1980. — 150 с.
11. Прошивка заготовки на стане поперечно-винтовой прокатки / Каталог промышленных предприятий [Электронный ресурс] URL: http://www.zawod.ru/info/trubi/bezshovnie-proshivka-poperechnaya.html (дата обращения: 11.03.2020).
12. Кутепов В. А. Практика использования оправок прошивного стана с внутренним водяным охлаждением // Инновационные технологии в металлургии и машиностроении: мат-лы междунар. молодежной науч.-практ. конф. «Инновационные технологии в металлургии и машиностроении», посвященной памяти чл.-корр. РАН, почетного доктора УрФУ В. Л. Колмогорова. (Екатеринбург, 26–30 ноября 2013 г.). — Екатеринбург : Изд-во Уральского университета, 2014. С. 427–435.
13. Геллер Ю. А. Инструментальные стали. — 5-е изд. — М. : Металлургия, 1983. — 568 с.
14. Федулов В. Н. Влияние условий охлаждения и размера заготовки при литье инструментальной стали на способность к последующему термическому упрочнению поверхности // Литье и металлургия. 2016. № 3. С. 117–127.
15. Гурьев А. М., Хараев Ю. П., Колядин А. А., Шаметкина О. В. Литые штампы для горячего объемного деформирования и особенности их термической и химико-термической обработки // Литейное производство. 2004. № 1. С. 8–11.
16. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение (с Изм. № 1, 2, 3). — Введ. 01.01.1986.
17. ГОСТ 9454–78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах (с Изм. № 1, 2). — Введ. 01.01.1979.
18. Гуляев А. П. Металловедение. — М. : Металлургия, 1986. — 544 с.