Способ производства режущих рабочих органов для обработки почвы
Изобретение относится к области термической обработки, в частности стрельчатых лап культиваторов, и может быть использовано в сельском хозяйстве. Для повышения износостойкости режущий рабочий орган для обработки почвы после нагрева до аустенитного состояния подвергают термоциклической обработке, а на последнем цикле нагревают до аустенитного состояния с размером зерна 0,011÷0,045 мм и закаливают до получения структуры бейнита, при этом нагревателем охватывают рабочий орган со стороны лезвия по всему контуру, а после термообработки подвергают поверхностно-пластическому деформированию под углом α=5÷65° к лезвию. Технический результат: повышение износостойкости режущих рабочих органов для обработки почвы на 50%. 1 табл.
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к режущим рабочим органам для обработки почвы.
Известен способ производства режущих рабочих органов (плужного лемеха), в котором со стороны лезвия наносят твердосплавную наплавку, повышающую износостойкость органа [1].
Недостатками данного способа является низкая производительность, необходимость дополнительного дорогостоящего материла, вредные экологические факторы в процессе наплавки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ производства режущих рабочих органов для обработки почвы, в котором со стороны лезвия получают упрочняющий слой [2]. Упрочняющий слой получают закалкой. Выполняют его из того же металла, что и режущий рабочий орган с помощью нагрева ТВЧ. Индуктор (нагреватель), равный ширине зоны закалки, с определенной скоростью перемещают вдоль лезвия, производя скоростной нагрев нужной зоны, которую тут же охлаждают водой. Структура полученного упрочненного слоя - мартенсит.
Недостатком данного способа является коробление лезвийной части из-за неравномерности нагрева и охлаждения, низкая стойкость органа в связи с невысокой износостойкостью его лезвийной части.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение этого недостатка, а именно, повышение износостойкости рабочего органа и увеличение его срока службы.
Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе производства режущих рабочих органов для обработки почв со стороны лезвия после нагрева до аустенитного состояния этот слой подвергают термоциклической обработке, а на последнем цикле нагревают до аустенитного состояния с размером зерна 0,011÷0,045 мм, при этом нагревателем охватывают рабочий орган со стороны лезвия по всему контуру, а после термообработки поверхность подвергают поверхностно-пластическому деформированию под углом α=5÷65° к лезвию.
То, что в предлагаемом способе нагрева до аустенитного состояния рабочие органы подвергают термоциклической обработке позволит за несколько циклов нагрева и охлаждения (не более четырех) измельчить зерно до заявляемых размеров, это в свою очередь позволит в дальнейшем повысить ударную вязкость рабочих органов, что ведет к увеличению стойкости к ударным нагрузкам.
Известно, что абразивное изнашивание осуществляется в две стадии: на первой - внедрение абразивной частицы в поверхность детали, которое обратно пропорционально твердости и на второй - срез микростружки или пластическая деформация с образованием продуктов износа.
Сопротивляемость сплавов разрушению при таком изнашивании определяется его интегральной способностью противостоять воздействию, как на первой, так и второй стадиях акта изнашивания. Внедрение абразивного зерна в поверхность детали контролируется твердостью металла; последующее разрушение металла - прочностью связи в кристаллической решетке и сопротивлением металла хрупкому разрушению, конкретно для данного типа деталей - структурой и ударной вязкостью.
Получение структуры бейнита способствует наиболее оптимальному сочетанию поверхностной твердости и прочности стали.
При нагреве нагревателем охватывают рабочий орган со стороны лезвия по всему контуру для обеспечения равномерного нагрева режущей части органа, что исключает коробление его режущей части.
Поверхностно-пластическое деформирование ведет к повышению ударной вязкости.
Выполнение поверхностно-пластического деформирования под углом к лезвию органа способствует наиболее рациональному расположению полученной структуры к реально действующим нагрузкам.
Получение зерна размером менее 0,011 мм, как и получение зерна более 0,045 мм не дает повышения износостойкости.
Выполнение поверхностно-пластического деформирования под углом к лезвию менее 5°, как и под углом более 65° не повышает износостойкость органов и увеличения срока службы.
Заявляемый способ осуществляется следующим образом.
После штамповки орган подвергают закалке ТВЧ несколькими циклами (не более 4-х). Лезвийную часть органа в каждом цикле, кроме последнего, нагревают до аустенитного состояния до температуры АC3+50°С и охлаждают до температуры AC1-30°C. В последнем цикле после нагрева до аустенитного состояния орган охлаждают, в жидкой среде до комнатной температуры, получая структуру бейнит. При этом при нагреве нагревателем охватывают рабочий орган со стороны лезвия по всему контуру.
После термообработки проводят поверхностно-пластическое деформирование под заявляемым углом.
Согласно предлагаемому способу отштампованные стрельчатые лапы культиваторов из стали 65Г, в ЧГАУ были подвергнуты термоциклической обработке с последующим поверхностно-пластическим деформированием. Органы нагревали до температуры 800°С, охлаждали (кроме последнего цикла) до 700°С.
Данные испытаний сведены в таблицу.
Как показали испытания, износостойкость лап повысилась на 50%.
Предлагаемый способ найдет применение в сельском хозяйстве для изготовления дисков, лап культиваторов, плоскорезов, лемехов и т.д., а также в строительно-дорожной технике для землеройных рабочих органов.
| № опыта | Кол-во циклов термообр. | Размер зерна после термообр., мм | Угол ппд, градусы | Ударная вязкость, кДж/м2 | Твердость, HRC | Относительная износостойкость |
| 1 | 3 | 0,060 | 4 | 620 | 51 | 1,36 |
| 2 | 4 | 0,045 | 5 | 700 | 54 | 1,42 |
| 3 | 4 | 0,040 | 35 | 710 | 55 | 1,54 |
| 4 | 4 | 0,043 | 65 | 710 | 55 | 1,52 |
| 5 | 5 | 0,010 | 67 | 640 | 53 | 1,48 |
| Известный | 1 | 0,280 | - | - | 62...68 | 1,0 |
| способ | (1...2 балл) |
Источники информации
1. Авт. свид. СССР №1471969, «Плужный лемех», М. кл.4 А01В 15/04 от 15.04.89.
2. Авт. свид. СССР №1493122 «Режущий рабочий орган для обработки почвы», М. кл.4 А01В 15/04 от 15.07.89.
Способ производства режущих рабочих органов для обработки почвы, включающий закалку рабочего органа с получением упрочняющего слоя со стороны лезвия путем его нагрева до аустенитного состояния при перемещении нагревателя по поверхности, отличающийся тем, что после нагрева поверхности лезвия до аустенитного состояния ее подвергают термоциклической обработке, на последнем цикле которого нагрев осуществляют до аустенитного состояния с размером зерна 0,011÷0,045 мм и закаливают до получения структуры бейнита, при этом нагревателем рабочий орган со стороны лезвия охватывают по всему контуру, а после закалки поверхность лезвия подвергают поверхностно-пластическому деформированию под углом α=5-65° к нему.
