Виходячи з креслення деталі і вузла можна зробити висновок , що зміна конструкції бурголовки призведе до нових затрат на підприємстві, а зокрема до введення нових технологічних операцій, проєктування оснастки, залучення нового обляднання. А ввівши наплавлення поверхонь тертя не змінюється суттєво конструкція бурової головки і відпадає необхідність створення нової оснастки. Для зміцнення використано оснастку з токарних операцій і введено модернізований токарно-гвинторізний верстат , а це заощадить кошти що витрачаються на виготовлення оснастки.

Значна економія може бути досягнута також завдяки спрощеній технології зміцнення і зменшенні кількості операцій, використанню існуючого обладнання. Крім того зменшиться кількість матеріалів, які підуть на виготовлення нової оснастки по новій конструкції. Завдяки зміцненню поверхні тертя зміниться і проходка на бурголовку, що призводить до значного економічного ефекту в бурінні нафтових свердловин.

2 Основна частина

2.1 Об’єм випуску та вибір можливих методів зміцнення поверхонь ковзання.

Слід розглянути всі можливі методи зміцнення і відновлення поверхонь ковзання бурголовки в умовах серійного виробництва. Метод напилення не забезпечить високих характеристик адгезії і великих товщин зміцнення , тому він не може бути використаний у цьому випадку.

Відновлення і зміцнення деталей плазмовим наплавленням дозволить досягнути високої якості деталі, але собівартість зміцненної деталі буде значною, так як є необхідність застосування дорогого обладнання – в даному випадку ми не зможемо досягнути значного економічного ефекту від зміцнення.

Наплавлення під шаром флюсу (рисунок 2.1) найбільш поширений метод для відновлення і зміцнення деталей машин. Дозволяє нарощувати великі шари матеріалу з низькими витратами. Для захисту від окислення розплавленого матеріалу шва у зварювальну дугу подається флюс (товщина шару близько 50 мм [1]), який розплавляючись розкислює метал шва і захищає його від корозії, розбризкування, утворення пор. Даний метод є досить продуктивним, легко автоматизується, потребує незначних витрат, легко піддається наладці. До недоліків можна віднести відносно поганий захист від окислення матеріалу шва і неможливість візуального контролю якості наплавлення в процесі роботи. Щодо зміцнення поверхонь ковзання бурголовки даний метод неприйнятний так як флюс не буде затримуватись на відновлюваній поверхні внаслідок специфічного розміщення цапфи бурголовки і не буде забезпечуватись необхідний захист зони зварювання. Створення умови збереження шару флюсу на поверхні цапфи вимагає розміщення корпуса в вертикальному положенні (під час наплавлення), що вимагає застосування спеціальних маніпуляторів та обертачів.

1 – наплавлювальна головка;

2 – касета з електродним дротом;

3 – бункер з флюсом;

4 – зварювальна дуга;

5 – наплавлювана деталь.

Рисунок 2.1 – Схема наплавлення під шаром флюсу

Наплавлення порошковим самозахисним дротом (рисунок 2.2) ведеться відкритою дугою, що дозволяє змінювати режими наплавлення в процесі зміцнення. Порошковий дріт представляє собою неперервний електрод трубчастої або іншої, більш складної конструкції з порошковидним наповнювачем. Наповнювач складається з суміші мінералів, руд, феросплавів металевих порошків і інш. [2]. Матеріал шва захищається від окислення флюсом, який міститься в порошковому дроті (вміст газо- та шлакоутворюючих речовин (11 ± 1)% від маси дроту [1]).

Для зварювання відкритою дугою застосовують самозахисний дріт з наповнювачем переважно двох типів – рутил-органічного (ПП-АН1, ПП-1ДСК, ПВС-1, ПВС-3) і карбонатно-флюоритного (ПП-АН3, ПП-АН7, ПП-АН11) Наповнювач дроту рутил-органічного типу складається в основному з рутилового концентрата і алюмосилікатів (полевий шпат, слюда, граніт і інш.), а наповнювач карбонатно-флюоритного карбонати кальцію, магнію, натрію, в якості шлакоутворюючихматеріалів використовують алюмосилікати, рутиловий концентрат [2].

Технологія отримання порошкового дроту досить проста і не потребує значних капіталовкладень, а отже його вартість не переноситься на собівартість виробу. Економія досягається за рахунок меншої витрати флюсу і присадкового матеріалу. Цей метод дозволяє автоматизувати процес наплавлення і проводити його в декілька шарів. При багатошаровому наплавленні можна отримати шари значної товщини. Забезпечує добре зчеплення наплавленого шару з основним матеріалом.

Для живлення електричної дуги застосовуються зварювальні випрямлячі або генератори постійного струму, що дозволяє отримати шари більш високої якості. Джерела живлення дуги постійного струму повинні мати жорстку або пологопадаючу зовнішню характеристику. Допустиме падіння напруги – 3 В на 100 А. В якості джерел живлення зазвичай використовують випрямлячі ВС-500, ВСЖ-500, ВС-600.

1 – оболонка;

2 – наповнювач;

3 – краплина розплавленого металу;

4 – дуга;

5 – зварювальна ванна;

6 – шлак;

7 – наплавлений метал;

8 – шлакова кірка;

9 – захисні гази;

10– основний метал деталі.

Рисунок 2.2 – Схема наплавлення самозахисним порошковим дротом.

Наплавлення в середовищі захисного газу (рисунок 2.3) в значній мірі відрізняється від інших способів зміцнення деталей – не має потреби ні в флюсах, ні в електродних покриттях. Дуга між електродом і наплавлюваним виробом горить в струмені газу, що витискає повітря з плавильного простору і захищає розплавлений метал від дії кисню і азоту. В якості захисних газів використовуються інертні гази і вуглекислий газ. Використання останнього зумовлено його, порівняно з іншими газами, дешевизною і доступністю.

Сутність дугового наплавлення в середовищі вуглекислого газу полягає в тому, що електрична дуга горить в середовищі активного газу, який володіє окисними властивостями. Вуглекислий газ відтискає від зони дуги повітря, хоча сам здійснює на метал окислювальну дію за рахунок утворення атомарного кисню

. (1.8)

Метал шва надійно захищається від азоту і кисню повітря, але атомарний кисень, що виділяється при розпаданні вуглекислого газу, окислює метал. Для зв’язування кисню застосовують дріт з підвищеним