Формирование остаточных напряжений в цилиндрах глубинно-штанговых насосов после технологических операций изготовления - Муравьев, Виталий Васильевич; Хомутов, Алексей Сергеевич; Муравьева, Ольга Владимировна; Степанова, Елена Альбертовна; Попова, Вера Денисовна (Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова, 2024)
Исследовано влияние технологических операций на формирование остаточных напряжений при изготовлении цилиндров глубинно-штанговых насосов, изготовленных из марки стали 38Х2МЮА. Рассмотрены следующие операции: состояние поставки, отпуск, механическая обработка, ионное азотирование. Измеряемыми параметрами явились поперечные скорости ультразвуковых волн, используемые для расчетов изменений остаточных напряжений, которые определялись с использованием явления акустоупругости. Величина усредненных значений остаточных напряжений оценивалась разрушающим методом по методике завода-изготовителя разрезкой кольцевых образцов, вырезанных из труб после соотвтствующих технологических операций. Отмечена неоднородность остаточных напряжений по периметру трубы относительно среднего значения после всех технологических операций обработки изделия. По результатам исследований максимальные отклонения остаточных напряжений получены после операции азотирования. Из цилиндров изготовлены образцы-свидетели, с помощью которых проведена проверка твердости азотированного слоя и металлографический анализ микроструктуры азотированного слоя. Исследованная микроструктура состоит из перлита и феррита на первых 3-стадиях операций. После ионного азотирования микроструктура состоит из сорбитообразного азотистого перлита с включениями нитридов алюминия на глубине до 0,3 мм от внутренней поверхности. Микроструктура сердцевины феррито-перлитная, нормализованная, высокоотпущенная. Проведенные исследования позволили выявить неоднородность остаточных напряжений по периметру трубы относительно среднего значения после всех технологических операций обработки изделия, достигающие 10 МПа; максимальные отклонения остаточных напряжений получены после операции азотирования и превышают 60 МПа; микроструктура в состоянии поставки после отпуска и механической обработки состоит из перлита и феррита; микроструктура после ионного азотирования состоит из сорбитообразного азотистого перлита с включениями нитридов алюминия. Твердость соответствует требованиям конструкторской документации.