Способ изготовления рабочего органа почвообрабатывающего орудия
Владельцы патента RU 2309830:
Общество с ограниченной ответственностью "Новосибирский опытно-экспериментальный завод нестандартизированного оборудования" (RU)
Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к производству рабочих органов почвообрабатывающих орудий. Способ включает сборку рабочего органа соединением лезвий и хвостовика путем сварки и наплавку твердого сплава на режущую кромку рабочего органа по всей длине. После сборки рабочего органа осуществляют его термообработку. При этом используют лезвия из стали 30ХГСА или 35Г2, а хвостовик - из стали 09Г2С или ВСm3сп. Термообработку осуществляют с получением твердости лезвий HRC 38-43 единиц и твердости хвостовика НВ 100-130 единиц. В результате повышается прочность рабочего органа, снижаются временные, энергетические и трудовые затраты на его изготовление. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к производству рабочих органов почвообрабатывающих орудий.
Известен выбранный в качестве ближайшего аналога способ производства лапы (рабочего органа) культиватора согласно патенту РФ № 2259267, опубл. 2005.08.27. Способ включает в себя сварку двух фрезерованных полос (лезвий) и держателя (хвостовика) и наплавку твердого сплава на режущую кромку лапы (рабочего органа), при этом предварительно осуществляют термообработку (закалку) хвостовика и режущей кромки лезвий, а наплавку твердого сплава на режущую кромку лапы осуществляют толщиной 0,2-0,25 мм сверху по всей длине с последующей заточкой снизу. Лезвие выполняют из стали марки 50Х, которая не рекомендована для использования в условиях ударных нагрузок. Термическую обработку кромки лезвия проводят до твердости HRC 50-55 единиц. Хвостовик выполняют из стали марки 45 с закалкой до твердости HRC 40-46 единиц.
Вышеописанный способ обладает рядом недостатков.
Во-первых, термической обработке подвергаются все детали по отдельности. Раздельная термическая обработка лезвий и хвостовика и требование обеспечения различной твердости, а следовательно, и различного оборудования, что обуславливает увеличение временных и энергетических затрат на термическую обработку.
Во-вторых, выполнение лезвий из высокоуглеродистой стали марки 50Х снижает упругость лезвий, а выполнение хвостовика из стали марки 45 приводит к повышенной хрупкости, что в итоге приводит к снижению прочности рабочего органа.
В-третьих, наплавка на кромку твердого сплава малой толщины 0,2-0,25 мм приводит к повышению шероховатости. Использование электроискрового легирования также способствует повышенной шероховатости, что снижает качество обработки почвы.
В-четвертых, наличие остаточных сварочных напряжений в деталях способствует снижению прочности рабочего органа.
Изобретение направлено на решение задачи повышения прочности рабочего органа за счет повышения устойчивости к знакопеременным нагрузкам и ударам, а также снижения временных, энергетических и трудовых затрат на его изготовление.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе изготовления рабочего органа почвообрабатывающего орудия, включающем сборку рабочего органа соединением лезвий и хвостовика путем сварки и наплавку твердого сплава на режущую кромку рабочего органа по всей длине, предлагается использовать лезвия из стали 30ХГСА или 35Г2, а хвостовик - из стали марки 09Г2С или марки ВСm3сп, а после сборки рабочего органа осуществлять его термообработку с получением твердости лезвий HRC 38-43 единиц и твердости хвостовика НВ 100-130 единиц.
Для наплавки может быть использован твердый сплав с карбидами, при этом наплавку на режущую кромку рабочего органа производят слоем толщиной, превышающей размер зерен карбидов и находящейся в пределах от 0,15 мм до 2 мм в зависимости от твердости режущей кромки.
Наплавка на режущую кромку рабочего органа может быть осуществлена методом порошкового газопламенного наплавления.
Перед соединением лезвий и хвостовика путем сварки может быть осуществлено их прогревание до температуры 250-300°С.
После сварки лезвий и хвостовика может быть осуществлен нагрев рабочего органа до температуры 650°С с выдержкой 15 минут для снятия остаточных сварочных напряжений.
В предлагаемом способе выполнение операции термообработки рабочего органа после сварки позволяет проводить совместную (а не раздельную) термическую обработку лезвий и хвостовика, что обуславливает снижение временных, энергетических и трудовых затрат на термическую обработку.
При этом выполнение лезвий из среднеуглеродистой низколегированной стали, а хвостовика - из низкоуглеродистой стали позволяет обеспечить упругие пружинистые свойства лезвий при достаточной прочности (твердости), а хрупкость хвостовика оставить без изменения.
Проведение термической обработки кромки рабочего органа до твердости HRC 38-43 единиц, а хвостовика - до твердости НВ 100-130 единиц способствует повышению устойчивости к знакопеременным нагрузкам при наличии ударов.
Выполнение лезвий из среднеуглеродистой низколегированной стали марки З0ХГСА или марки 35Г2, а хвостовика - из низкоуглеродистой стали марки 09Г2С или марки ВСm3сп обеспечивает оптимальное соотношение пружинистых свойств лезвий при достаточной твердости как лезвий, так и хвостовика. В результате повышается устойчивость к ударным нагрузкам, износоустойчивость и упругие свойства рабочего органа.
Возможность варьирования толщины слоя наплавки от размера зерен карбида обеспечивает повышение прочностных характеристик рабочего органа. Нанесение слоя наплавки методом электроискрового легирования в известном способе - ближайшем аналоге дает возможность получения слоя наплавки толщиной только 0,2-0,25 мм при высокой шероховатости, а в предлагаемом способе за счет использования метода порошкового газопламенного наплавления с применением микропорошкового сплава, включающего никелевую основу и карбиды, например, вольфрама, обеспечивается получение слоя наплавки, толщина которого превышает размеры зерна карбида и в зависимости от условий эксплуатации может варьироваться в широких пределах. При размере зерна карбида 0,038-0,125 мм толщина слоя наплавки варьируется от 0,15 мм до 2,0 мм.
Наплавка на режущую кромку рабочего органа методом порошкового газопламенного наплавления обеспечивает надежное соединение карбидов с основным металлом лезвий за счет жидкой диффузии при температуре наплавки 900-1100°С, устойчивость наплавки к воздействию абразивов и трения, получение поверхности, не требующей обработки (заточки), и значительную экономию карбидов. Шероховатость уменьшается, следовательно, повышается качество резки. Кроме того, такой метод наплавки дает возможность легко и просто регулировать за счет послойного наплавления толщину наплавки в широких пределах, например, от 0,15 до 2 мм.
Прогревание лезвий и хвостовика перед сваркой до температуры 250-300°С способствует повышению качества сварки и прочности сварного соединения.
Прогревание лезвий и хвостовика после сварки до температуры 650°С с выдержкой 15 минут обеспечивает снятие остаточных напряжений, что снижает уровень остаточных сварочных напряжений и повышает прочность и долговечность рабочего органа.
На фигуре 1 приведен вид в плане рабочего органа, включающего лезвия 1, хвостовик 2 и наплавку 3 из твердого сплава. На фигуре 2 приведен фрагмент поперечного разреза лезвия 1 с наплавкой из твердого сплава, включающей карбиды 4.
Способ осуществляют следующим образом.
Лезвия выполняют из среднеуглеродистой низколегированной стали марки 30ХГСА или марки 35Г2, а хвостовик выполняют из низкоуглеродистой стали марки 09Г2С или марки ВСm3сп. Сборку рабочего органа производят на прихватках путем сварки лезвий 1 и хвостовика 2. Перед сваркой производят прогревание лезвий и хвостовика до температуры 250-300°С. Сварку осуществляют, например, электродами УОНИ 13/85. Накопление сваренных изделий производят в песке, после чего партия собранных изделий подвергается снятию остаточных сварочных напряжений нагревом до 650°С с выдержкой 15 минут.
После снятия остаточных сварочных напряжений проводят термообработку рабочего органа - закалку с отпуском так, что в результате термообработки лезвия имеют твердость HRC 38-43 единиц, а хвостовик - твердость НВ 100-130 единиц. Такая термообработка значительно снижает трудоемкость, сокращает продолжительность технологического процесса и снижает расход электрической энергии, конструкция более устойчива к знакопеременным нагрузкам и ударам.
После термообработки проводят наплавку твердого сплава 3 на режущую кромку рабочего органа по всей длине, после чего производят термообработку рабочего органа. Наплавку на режущую кромку рабочего органа осуществляют с применением микропорошкового сплава с карбидами, например вольфрама, на никелевой основе, при этом толщина слоя наплавки 3 превышает размер зерен карбидов 4 и варьируется в зависимости от необходимой твердости режущей кромки, предпочтительно, в пределах от 0,15 мм до 2 мм. Наплавку на режущую кромку рабочего органа осуществляют методом порошкового газопламенного наплавления, температура наплавки 900-1100°С. Метод порошкового газопламенного наплавления обеспечивает надежное соединение карбидов с основным металлом лезвий за счет жидкой диффузии, обеспечивает создание наплавки, устойчивой к воздействию абразивов и трения, не требующей специальной обработки (заточки), а также приводит к значительной экономии карбидов.
Таким образом, предлагаемый способ изготовления рабочего органа почвообрабатывающего орудия обеспечивает повышение прочности рабочего органа при одновременном снижении временных, энергетических и трудовых затрат на изготовление.
1. Способ изготовления рабочего органа почвообрабатывающего орудия, включающий сборку рабочего органа соединением лезвий и хвостовика путем сварки и наплавку твердого сплава на режущую кромку рабочего органа по всей длине, отличающийся тем, что используют лезвия из стали 30ХГСА или 35Г2, а хвостовик - из стали 09Г2С или ВСm3сп, а после сборки рабочего органа осуществляют его термообработку с получением твердости лезвий HRC 38-43 единиц и твердости хвостовика НВ 100-130 единиц.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для наплавки используют твердый сплав с карбидами, при этом наплавку на режущую кромку рабочего органа производят слоем толщиной, превышающей размер зерен карбидов, и находящейся в пределах от 0,15 до 2 мм в зависимости от твердости режущей кромки.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что наплавку на режущую кромку рабочего органа осуществляют методом порошкового газопламенного наплавления.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед соединением лезвий и хвостовика путем сварки осуществляют их прогревание до температуры 250-300°С.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что после сварки лезвий и хвостовика осуществляют нагрев рабочего органа до температуры 650°С с выдержкой 15 мин для снятия остаточных сварочных напряжений.
