DOI: 10.52150/2522-9117-2023-37-490-504

Cтолбовий В’ячеслав Олександрович, д.т.н., с.н.с., начальник лабораторії розробки і дослідження інтенсивних іонно-плазмових технологій, Інститут фізики твердого тіла, матеріалознавства і технологій Національного центру Харківського фізико-технічного інституту Національної Академії наук України, Академічна вулиця, Харків, 61000, Україна. ORCID: 0000-0001-7734-0642. E-mail: stolbovoy@kipt.kharkov.ua

Дейнеко Леонід Миколайович, проф., д.т.н., завідуючий кафедрою матеріалознавства і термічної обробки металів, Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, Україна, м. Дніпро, 49010.  ОRCID: 0000-0002-1177-3055. E-mail: leonid_deyneko@i.ua

Пінчук Вікторія Леонідівна, викладач-методист, заступник директора, Відокремлений структурний підрозділ «Нікопольський фаховий коледж Українського державного університету науки і технологій», Проспект Трубників, 18, м. Нікополь, 53210, Україна. ОRCID: 0000-0001-8257-9252. E-mail: v.l.pinchuk@nmt.org.ua

Кривчик Лілія Сергіївна, Ph. D., викладач, Відокремлений структурний підрозділ «Нікопольський фаховий коледж Українського державного університету науки і технологій», Проспект Трубників, 18, м. Нікополь, 53210, Україна. ORCID: 0000-0002-7769-3808. E-mail: lcrivchik@gmail.com

Хохлова Тетяна Станіславівна, к.т.н., доц., декан факультету, Ukrainian State University of Science and Technologies, Lazariana Str., 2, Dnipro, 49010, Ukraine.  ORCID:  0000-0002-6683-4572. E-mail: kh_gipo@ukr.net

ВИКОРИСТАННЯ ЗНОСОСТІЙКИХ ПОКРИТТІВ ДЛЯ ЗМІЦНЕННЯ ТРУБНОГО ІНСТРУМЕНТУ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ТРУБ ПРЕСУВАННЯМ З ВИСОКОЛЕГОВАНИХ СТАЛЕЙ

Анотація. В Україні виробництво труб є однією з найбільш важливих галузей промисловості. Це нафтова, газова промисловості, харчова, хімічна, машинобудівельна, авіаційна, промисловість будівельних матеріалів. Особливо широко використовуються труби з високолегованих, корозійностійких сталей. Широке поширення одержав процес виробництва сталевих труб методом пресування на гідравлічних пресах. При пресуванні метал випробовує трьохстороннє стискання, тому він проявляє високу пластичність, що особливо важливо для високолегованих сталей, які важко деформуються. На відміну від трубопрокатних установок, на пресах можна одержати труби з більш тонкою стінкою й меншого діаметра, особливо, коли на трубопресових установках застосовують редукційні й калібрувальні стани. Трубопресовий інструмент піддається інтенсивному зносу. За умовами експлуатації прес-голки і матриці відносяться до важко навантаженого інструменту, оскільки контактують з металом, що пресується. Можливість одержання при пресуванні високого коефіцієнта витяжки, обумовлена сприятливою схемою напруженого стану металу в процесі деформації, внаслідок чого метал зазнає великих ступенів деформації без руйнування. Однак для реалізації процесу пресування з великою величиною витяжки, необхідно додати великий тиск, регламентований опором металу пластичній деформації і величиною сили тертя на межі контакту деформованого металу з інструментом. Виробництво стальних труб пресуванням здійснюють на трубопресових агрегатах з вертикальним механічним пресом (ВМП) або з гідравлічним горизонтальним пресом (ГГП). Робочий інструмент трубопрофільних пресів працює в умовах високих температур, ударних і знакозмінних навантажень, значного питомого тиску, тому матеріал для виготовлення інструменту повинен мати підвищену міцність, в’язкість, теплостійкість. При пресуванні труб з високолегованих, корозійностійких сталей має місце низька стійкість трубного інструменту, що потребує частих переналадок обладнання і зупинок пресу. Звичайні технології термозміцнення (загартування з відпуском) не забезпечують достатніх властивостей трубопресового інструменту. Тому пошук раціональних технологій термозміцнення і нанесення зносостійких мікроструктурних покриттів значно підвищує експлуатаційні властивості і ресурс роботи трубопресового інструменту, що підтверджено результатами промислових випробувань на діючих підприємствах України. Метою роботи є удосконалення зміцнюючих технологій  трубного інструменту для пресування труб з високолегованих сталей, які важко деформуються, і дослідження закономірностей структуроутворення в металі основного трубопресового інструменту – матричних кілець для пресування труб на трубопресових установках та їх вплив на механічні властивості для підвищення якості і працездатності інструменту.

Ключові слова: Технологія, покриття, зміцнення, міцність, мікротвердість, інструментальні сталі.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-490-504

Посилання для цитування: Використання зносостійких покриттів для зміцнення трубного інструменту для виробництва труб пресуванням з високолегованих сталей / В. О. Столбовий, Л. М. Дейнеко, В. Л. Пінчук, Л. С. Кривчик, Т. С. Хохлова // Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2023. Вип. 37. С. 490-504. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-490-504

Перелік посилань

1. Інструмент для пресування труб / В. С. Мельник, С. Ф. Сабол, Ю. П. Бородій, А. В. Кліско // Тези доповідей загальноуніверситетської науково-технічної конференції молодих вчених та студентів, присвяченої дню Науки. Секція «Машинобудування», 2010. С. 51-52.
2. Друян В. М., Гуляєв Ю. Г., Чукмасов С. О. Теорія та технологія трубного виробництва: підручник. Дніпро: VAL, 2000.  587 c.
3. Кузьмич В. О., Косенко В. М., Бузенко Л. В. Технологія виробництва сталевих труб методом гарячого пресування: підручник. Київ : НТУУ «КПІ», 2011. 224 с.
4. Дослідження структури і властивостей штампових сталей для виготовлення  трубного інструменту після проведення зміцнюючої термічної і хіміко-термічної обробки і нанесення зносостійких покриттів / Л. С. Кривчик, Т. С. Хохлова, В. Л. Пінчук, Л. М. Дейнеко, В. О. Столбовий // Металургійна та гірничорудна промисловість. 2021. № 2, С. 71-88.
5. Використання хіміко-термічної обробки з метою зміцнення трубного інструменту для виробництва нержавіючих труб / Л. С. Кривчик, Т. С. Хохлова, В. Л. Пінчук, В. О. Столбовий, М. В. Могиленець, К. О. Думенко // Металургійна і гірничорудна промисловість. 2020. № 4, С. 52-71.
6. Особливості виробництва труб пресуванням. Шляхи підвищення стійкості трубопресового інструменту / Л. С. Кривчик, Т. С. Хохлова, Д. Н. Цеханський, В. Л. Пінчук // XІІІ-а Всеукраїнська конференція «Молоді вчені 2023 – від теорії до практики», Дніпро, 23 березня 2023 р.
7. Кривчик Л. С., Хохлова Т. С. Використання хіміко-термічної обробки для покращення експлуатаційних властивостей трубопресового інструменту // Матеріали Всеукраїнської конференції «Молодь і наука. Практика інноваційного пошуку» Національна металургійна академія України, м. Дніпро, 18 грудня 2019 р., С. 72-76.
8. Кривчик Л. С., Пінчук В. Л., Хохлова Т. С. «Шляхи зміцнення трубопресового інструменту для виробництва корозійностійких труб з метою покращення його експлуатаційних характеристик» // V Международная  научно- практическая конференция “THEORY AND PRACTICE OF SCIENCE: KEY ASPECTS”. Рим, Італія, 7-8 ноября 2021, С. 349-371 
9. Зміцнення трубного інструменту шляхом проведення комбінованої обробки – іонного азотування з нанесенням зносостійких покриттів» / Л. С. Кривчик, В. Л. Пінчук, Т. С. Хохлова, В. О. Столбовий, Л. М. Дейнеко // ІV Міжнародній конференції «Інноваційні технології в науці та освіті. Європейський досвід», Гельсінкі, Фінляндія. Листопад 2021 р.
10. Зміцнення інструменту для холодної роликової прокатки корозійностійких труб шляхом проведення хіміко-термічної обробки і нанесення зносостійких покрить/ Л. С. Кривчик, В. Л. Пінчук, Т. С. Хохлова, В. О. Столбовий // ХVІ-а міжнародна конференція «Стратегія якості в промисловості і освіті», Болгарія, Технічний університет, м. Варна, 31 травня – 03 червня 2021 р. С. 88-95
11. Кривчик Л. С., Пінчук В. Л., Хохлова Т. С. Вибір зміцнюючої технології трубопресового інструмента для виробництва нержавіючих труб // VIII Міжнародна науково-практична конференція «Modern problems in science», Прага, Чехія, 9-12 листопада 2020 р., С. 699-707
12. Інструмент для пресування нержавіючих труб і технологія його термічної обробки / Л. С. Кривчик, Т. С. Хохлова, В. Л. Пінчук, Т. П. Карпова // Матеріали ІІІ Міжнародної конференції «Інноваційні технології в науці та освіті. Європейський досвід», Нідерланди, м. Амстердам, 12-14 листопада 2019 р., С. 252-258.
13. Межэлектродная плазма вакуумной дуги в атмосфере азота / С. Ломино, В. Д. Овчаренко, Г. Н. Полякова, А. А. Андреев, А. М. Шулаев // Сб. докл. 5-го Межд. симпозиума «Вакуумные технологии и системы», ISVTE-5. Харьков, 2002. С. 202-222.
14. Brading H. J., Morton P. H., Earweaker G. Plasma-nitriding with nitrogen, hydrogen and argon gasmixtures: Structure and composition of coating. Surf. Eng. 1992. Vol. 8. №3. Р. 206-211.
15. Лахтин Ю. М., Крымский Ю. Н Физические процессы при ионном азотировании. Защитные покрытия на металлах. 1968. Вып. 2. С. 225-229.
16. Andrea Szilagyine Biro. Trends of nitriding processes. Production Processes and Systems. 2013.  Vol. 6. №1. Р. 57-66.
17. Research on hollow cathode effect and edge effect avoidance in plasma nitriding treatment / Axinte M., Nejneru C., Perju M. C., Cimpoeşu N., Hopulele I. // Tehnomus New Technologies and Products in Machine Manufacturing Technologies. No. 18, Suceava, 2011, Р. 181-184.
18. Yao S. H. Evaluation of TiN/AlN nano-multilayer coatings on drills used for micro-drilling. Surface and Coatings Technology. 2005. Vol. 197. Р. 351-357.
19. Двухступенчатый вакуумно-дуговой разряд: характеристики и методы создания / Л. П. Саблев, Н. С. Ломино, Р. И. Ступак, А. А. Андреев, А. А. Чикрыжов // Сб. докл. 6-й Межд. конф. «Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов». Харьков, 2005. Ч. 2. С. 159–169.
20. Картмазов Г. Н., Андреев А. А. Формирование нанослойных TiNx-CrNx- покрытий методом вакуумно-дугового осаждения. Сб. докл. Харьковской нанотехнологической ассамблеи «Нанотехнологии-2008». Харьков : ННЦ ХФТИ, 2008. С. 226-238.
21. Столбовий В. О. Фізико-технологічні основи формування багатошарових наноструктурних вакуумно-дугових покрить на основі нітридів тугоплавких металів: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня д-ра тех. наук: 01.04.07. Харків, 2021, 36 с.
22. Зміцнення трубопресового інструменту для виробництва корозійностійких труб шляхом нанесення зносостійких нанопокриттів / Л. С. Кривчик, Т. С. Хохлова, В. Л. Пінчук, Л. М. Дейнеко, В. О. Столбовий // Збірник наукових праць «Наносистеми, нанотехнології і наноматеріали», Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України. 2022. № 3. Т. 20. С. 693-714.
23. Куликов І. В. Вплив технологічних факторів на якість труб, отриманих методом гарячого пресування  : дис. … канд. техн. наук : 05.16.01. Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка.  Х., 2011. 197 с.