Способ упрочнения лапы культиваторной

Изобретение может быть использовано при упрочнении и восстановлении лап культиваторов различного функционального назначения. Процесс упрочнения режущей части лап культиваторных происходит в два слоя. Первый слой получают путем нанесения на поверхность режущей части лапы обмазки, содержащей частицы легирующих металлов, и последующего воздействия на нее лазерным излучением с формированием локального оплавления упомянутой обмазки в виде полос или змейки. Второй слой наносят поверх первого слоя напылением металлокерамических частиц. Напыление металлокерамического слоя на поверхность, выполненное металлами, обладающими высокой твердостью и деформационными свойствами, уменьшает воздействие касательных напряжений и снижает вероятность образования в нем микротрещин, что гарантирует высокие значения прочности сцепления и значительное увеличение срока службы лапы культиватора.

 

Изобретение относится к области сельскохозяйственного и лесного машиностроения и ремонта машин, в частности к упрочнению и восстановлению лап культиваторов различного функционального назначения, может быть применено в производстве лап культиваторных.

Известен способ восстановления лап культиваторных где с тыльной стороны лапы культиватора формируют запас металла в области носка и по длине лезвия путем наплавки электродом с получением объема наплавленного металла, обеспечивающего восстановление нормированных размеров лапы, при этом оттяжку лапы осуществляют горячим деформированием с использованием формообразующей оправки, копирующей форму носка и лезвия лапы, с последующим упрочнением путем закалки (Патент РФ на изобретение №2443523, опубл. 27.02.2012, бюл. №6).

Недостатком аналога является сложность процесса наплавки электродом запаса металла и затем оттяжки, требующего наличия сложного оборудования и высоких профессиональных навыков, повышенная энергоемкость процесса наплавки приводящая к понижению энергоэффективности.

Известен способ где упрочнение носовой части и крыльев осуществляют одновременно сверху и снизу, причем сверху упрочнение ведут индукционной наплавкой твердым сплавом носка и режущей кромки крыльев не менее 1/3 их длины, а снизу - борированием по всей поверхности режущей кромки полосой не менее 3/4 их ширины, закалку осуществляют объемным способом в закалочной среде, после подстуживания рабочего органа до температуры закалки металла, из которого он изготовлен, после чего осуществляют низкий отпуск.. (Патент РФ на изобретение №2474098, опубл. 10.02.2013, бюл. №4)

Также известен способ восстановления и упрочнения плужных лемехов, имеющих лучевидный износ, включающий двухслойную наплавку материалов различной твердости вдоль оси лучевидного износа, при этом первый слой наплавляют электродом с малоуглеродистым стержнем, позволяющим получить пластичный наплавленный металл, а второй слой наплавляют износостойким материалом, в качестве которого используют, например, электроды типа Э37Х9С2-ОЗШ-УОНИИ-13/55-3-УД (Патент РФ 2370351, опубл. 20.10.2009, бюл. №29).

Недостатком способа является то, что при использовании данного способа не обеспечиваются высокие износостойкость и ресурс восстановленных и упрочненных рабочих органов почвообрабатывающих машин при их эксплуатации на почвах, обладающих высокой изнашивающей способностью, прежде всего, песчаных и супесчаных.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ в котором в качестве износостойкого материала используют пасту, в которой содержится 65…70% порошка на основе железа типа ПРХ30СРНДЮ, 20…23% карбида титана, 3…5% никеля и клей БФ-2 - остальное, при этом пасту наносят слоем толщиной 1,6…1,8 мм на поверхность первого наплавленного слоя, высушивают до затвердевания при температуре 80°С в течение 6…8 мин, а наплавку осуществляют электрической дугой прямой полярности с использованием вибрирующего угольного электрода, при этом сила тока составляет 55…60 А, напряжение - 27…30 В, частота и амплитуда вибрации угольного электрода - 8…10 Гц и 2…3 мм соответственно. (Патент РФ 2626129, опубл. 21.07.2017, бюл. №21)

Предлагаемое решение позволяет получить новый технический эффект-повышение сцепления наносимых упрочняющих слоев и снижения деформационных воздействий на металлокерамический слой.

Данный технический эффект достигается тем, что первый слой получают путем нанесения на поверхность режущей части лапы обмазки, содержащей частицы легирующих металлов, и последующего воздействия на нее лазерным излучением с формированием локального оплавления упомянутой обмазки в виде полос или змейки, а второй слой наносят поверх первого слоя напылением металлокерамических частиц.

Сущность изобретения заключается в модификации поверхностного слоя лап культиваторов и как следствие улучшение прочностных характеристик с заданным комплексом свойств путем целенаправленного формирования его структуры, реализации возможности формировать такие поверхностные слои, которые имеют высокий уровень твердости, износостойкости, коррозионной стойкости и других характеристик.

Способ упрочнения лапы культиваторной реализуется следующим образом. Первым слоем на режущую часть лапы тонким слоем наносят обмазку, содержащую частицы легирующих металлов. Лазерным излучением обмазка локально оплавляется в виде полос или змейки, легирующие металлов переходят в объем жидкой ванны металла, которая затем кристаллизуется. При перемещении лазерного луча расплавленный металл вследствие явления массопереноса (интегрального действия давления пара, разницы сил поверхностного натяжения в центральной и хвостовой частях ванны расплава, турбулентных течений расплава) оттесняется в хвостовую часть ванны [1, 5]. В момент существования жидкого металла благодаря термокапиллярной конвекции Марангони происходит перемешивание расплавленной обмазки с металлической матрицей [2], при этом происходит насыщение поверхности сталей легирующими металлами обмазки, образование химических соединений, частичная гомогенизация в зоне жидкого металла [1, 3, 4, 5], при кристаллизации металла ванны расплава образуется легированный слой. Второй слой наносится поверх первого напылением металлокерамических частиц на легированный слой. При этом процесс соударения частиц с поверхностью характеризуется временем 10-7 сек. Частицы, вступая в физический контакт с первым слоем, формируют слоистое покрытие, которое представляет собой тонкие слои из совокупности деформированных частиц соединенных по контактным поверхностям участками схватывания, где температура и время - главные параметры оценки кинетики протекания реакций, а температура контакта лежит между температурой жидких частиц и температурой поверхности легированного слоя, где при увеличении температуры легированного слоя и металлокерамических частиц прочность сцепления растет.

Таким образом, для обеспечения формирования металлокерамического покрытия с высоким уровнем свойств необходимо проведение предварительной обработки - создание шероховатой поверхности, что в свою очередь увеличивает протяженность границы и количество мест «приваривания» между напыляемым слоем металлокерамических частиц и первого слоя, а также может способствовать механическому сцеплению покрытия с основой. При ступенчатом повышении прочности лапы культиватора осуществляется адгезионная связь легированного первого слоя с напыленным металлокерамическим слоем за счет межмолекулярных сил и механического сцепления с неровностями поверхности первого слоя. По сути легирование лазерным напылением является формированием подслоя для металлокерамического напыления. Из этого исходит, что кроме металлокерамического напыления получаем дополнительное (ступенчатое) упрочнение режущей поверхности лапы культиватора, что приводит к повышению прочности сцепления напыляемого материала с поверхностью. Напыление металлокерамического слоя на поверхность, выполненное металлами, обладающими высокой твердостью и деформационными свойствами, уменьшает воздействие касательных напряжений и снижает вероятность образования в нем микротрещин, что гарантирует высокие значения прочности сцепления и значительное увеличение срока службы лапы культиватора.

Источники информации

1. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обработки. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. - 664 с.

2. Consolidation phenomena in laser and powder-bed based layer in manufacturing / J.-P. Kruth, G. Levy, F. Klocke, Т.Н. Childs // CIRP Annals - Manufacturing Technology. - 2007. - 56, Issue 2. - P. 730-759.

3. Anandan S., Pityana L., Majumdar J. D. Structure property correlation in laser surface alloyed AISI 304 stainless steel with WC + Ni + NiCr // Ibid. - 2012. - Vol. 536. - P. 159-169.

4. Коваленко В.С, Головко Л.Ф., Черненко В.С. Упрочнение и легирование деталей машин лучом лазера. - Киев: Технжа, 1990. - 192 с.

5. Бернацкий, А.В. Лазерное поверхностное легирование стальных изделий (Обзор) / А.В. Бернацкий // Сварочное производство. - 2013. - №12. - С. 3-10.

Способ упрочнения лапы культиваторной, включающий нанесение на режущую часть лапы двух слоев, содержащих легирующие металлы, отличающийся тем, что первый слой получают путем нанесения на поверхность режущей части лапы обмазки, содержащей частицы легирующих металлов, и последующего воздействия на нее лазерным излучением с формированием локального оплавления упомянутой обмазки в виде полос или змейки, а второй слой наносят поверх первого слоя напылением металлокерамических частиц.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ремонта зубьев зубчатого колеса (3). Способ ремонта, осуществляемый без снятия зубчатого колеса с его опоры (2), включает использование устройства (1) для механической обработки, которое содержит раму (11) и подвижную часть (13), на которой установлен режущий элемент (15).

Изобретение относится к способу ремонта рельсов, согласно которому направленный на головку рельса газовый резак устанавливают с возможностью его  перемещения по дуге.

Изобретение относится к областям машиностроения и ремонта деталей машин и может быть использовано на машиностроительных и ремонтно-технических предприятиях. Способ включает восстановление отверстий блока цилиндров глухой алмазной разверткой на станке, наплавку поршней электродом из легированной стали в механизированном режиме на электроискровых установках с энергией разряда 0,9-1,8 Дж, подачей электрода 0,16-0,19 мм/об и частотой вращения поршня 8-12 об/мин, последующую шлифовку поршней на бесцентрошлифовальном станке до достижения зазора в паре поршень-блок цилиндров 40-45 мкм, а также электроискровое упрочнение сферической поверхности блока цилиндров электродом из оловянистой бронзы в ручном режиме на установках с энергией разряда 0,11-0,22 Дж и временем обработки 5,0-6,0 мин/см2 с последующей притиркой и полировкой совместно с распределителем.
Изобретение может быть использовано при восстановлении рабочих органов почвообрабатывающих машин, преимущественно долот глубокорыхлителей. Удаляют изношенную режуще-лезвийную часть долота, изготавливают накладную пластину из листовой рессорно-пружинной стали и приваривают ее к восстанавливаемому долоту.

Изобретение относится к роботизированному комплексу для ремонта дефектов сварных швов труб, изготовленных с использованием технологии лазерной сварки. Приводная транспортная тележка установлена с возможностью перемещения по направляющим и на ней установлены три робота со вспомогательным оборудованием.

Изобретение может быть использовано при выполнении ремонтных работ, в частности резервуаров из низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Осуществляют разметку и вырезку в дефектной зоне технологического окна и установку листовой ремонтной вставки с зазором между свариваемыми кромками с ее фиксацией.

Изобретение относится к способу наплавки материала на поверхность (4, 415) и может найти применение при изготовлении и ремонте корончатого хвостовика лопатки турбины.

Способ относится к технологии восстановления деталей газотурбинных двигателей с тонкостенными элементами и может быть использовано в турбомашиностроении. Способ включает предварительное удаление следов приработки с торца тонкостенного элемента детали.

Изобретение относится к ремонтному производству и может быть использовано при ремонте упрочненных индукционной закалкой коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, например двигателей КАМАЗ.
Изобретение может быть использовано при восстановлении методом электродуговой наплавки изношенных в процессе эксплуатации железнодорожных стрелочных переводов, в частности рамных рельсов и остряков.

Изобретение относится к области ремонта зубьев зубчатых колес, используемых во вращающихся машинах большого размера. Способ ремонта, осуществляемый без демонтажа зубчатого колеса с машины (2), включает использование съемного устройства (1) для механической обработки, выполненного в виде рамы (11) с подвижной частью (13), на которой установлен режущий элемент (15), и зажимных элементов, выполненных с возможностью фиксации на зубчатом колесе (3), причем съемное устройство (1) подвешено с возможностью удержания на натянутом тросе (5), связанном со станиной вращающейся машины (2). При этом осуществляют крепление съемного устройства (1) на зубчатом колесе (3) посредством зажимных элементов в положении, соответствующем заданному для механической обработки зубу (4), и осуществляют его механическую обработку с заданным перемещением режущего элемента (15), после чего перемещают съемное устройство (1) в положение крепления, соответствующее следующему заданному для обработки соседнему зубу, и таким образом последовательно обрабатывают все зубья колеса. Использование изобретения позволяет упростить процесс ремонта зубьев зубчатых колес и повысить его качество. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение может быть использовано при упрочнении и восстановлении лап культиваторов различного функционального назначения. Процесс упрочнения режущей части лап культиваторных происходит в два слоя. Первый слой получают путем нанесения на поверхность режущей части лапы обмазки, содержащей частицы легирующих металлов, и последующего воздействия на нее лазерным излучением с формированием локального оплавления упомянутой обмазки в виде полос или змейки. Второй слой наносят поверх первого слоя напылением металлокерамических частиц. Напыление металлокерамического слоя на поверхность, выполненное металлами, обладающими высокой твердостью и деформационными свойствами, уменьшает воздействие касательных напряжений и снижает вероятность образования в нем микротрещин, что гарантирует высокие значения прочности сцепления и значительное увеличение срока службы лапы культиватора.

Наверх