Способ повышения абразивной износостойкости режуще-лезвийной части лемехов плужных корпусов

Изобретение может быть использовано при изготовлении режуще-лезвийной части плужных лемехов, а также при упрочнении в процессе их восстановления. Наносят наплавкой за один проход слой абразивостойкого сплава высокой твердости на тыльную и наружную сторону режуще-лезвийной области лемеха по всей ее длине, сначала на одну из сторон режуще-лезвийной области лемеха, а после остывания наплавленного металла до 40…60°С – на ее другую сторону. На каждой из сторон получают слой наплавки шириной, равной 0,5 ширины режуще-лезвийной области. Используют электродный материал, обеспечивающий получение наплавленного металла твердостью не менее 59 HRC, имеющего в структуре комплексные карбиды. Изобретение обеспечивает повышение стойкости режуще-лезвийной части к абразивному изнашиванию и ресурса лемеха с соблюдением условия самоорганизации процесса износа и обеспечения низкого уровня остаточных напряжений. 1 ил.

 

Изобретение относится к области технологии сельскохозяйственного машиностроения, в частности к повышению износостойкости режуще-лезвийной части плужных лемехов и может быть использовано при изготовлении этих деталей, а также при упрочнении в процессе восстановления.

У плужного лемеха, в период эксплуатации различные участки рабочей поверхности нагружены не одинаково [1], что приводит к их неравномерному изнашиванию. Наибольшие давления со стороны почвы присущи режуще-лезвийной области и долоту. Одним из методов увеличения ресурса детали является изготовление лемеха составным - с остовом и крепящимся к нему сменным долотом. В отношении цельнометаллических лемехов используется приваривание термоупрочненного долота к остову с наплавленной твердым сплавом заглубляющей частью [2]. В этом случае предельное состояние детали (как составной, так и цельнометаллической) определяется стойкостью к абразивному изнашиванию режуще-лезвийной области. Повышение ее износостойкости может быть обеспечено различными методами, к которым, прежде всего, относится наплавка материала высокой твердости [3, 4].

Известен способ, где наплавку износостойкого покрытия осуществляют вдоль лезвия цельнометаллического лемеха с тыльной стороны [5]. При этом формирование покрытия производится по всей ширине и длине режуще-лезвийной части. Износостойкий слой представляет собой сплав твердостью примерно 50 HRC. При этом металл детали не проходит предварительной термической обработки.

Упрочнение подобным образом позволяет повысить износостойкость режуще-лезвийной области и соответственно ресурс лемеха. В тоже время, достигаемую наработку до предельного состояния такого изделия нельзя считать достаточной. Кроме этого, различие в твердостях рабочей поверхности (поверхности трения) и наплавленного слоя с тыльной стороны, приводит к неравномерному истиранию упрочненной зоны по толщине т.к. интенсивность износа наружной части превышает интенсивность износа тыльной. Это выражается в проявлении заточки лезвия с наружной стороны, что приводит к скалыванию наплавленного слоя и противодействию процессу самоорганизации износа, способствуя повышению тягового сопротивления агрегата. Помимо этого, наличие абразивостойкого слоя с тыльной стороны не обеспечивает существенного снижения интенсивности изнашивания заглубляющей области долота, что заставляет производителей прибегать к дополнительным мерам упрочнения [6].

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ повышения долговечности составных плужных лемехов, путем приваривания термоупрочненной до 50 HRC компенсирующей пластины взамен изношенной части. С целью повышения абразивной стойкости режуще-лезвийной области производится наплавка с ее тыльной стороны сплава твердостью 58-62 HRC на всю длину и по всей ширине [7].

К недостаткам этого способа следует отнести факторы, которые рассмотрены в предыдущем способе упрочнения. Другим недостатком такой технологии является чрезмерно высокий уровень остаточных напряжений, нередко приводящий к появлению трещин в покрытии и даже разрушению самой детали.

Техническим результатом изобретения является повышение стойкости к абразивному изнашиванию режуще-лезвийной области составных и цельнометаллических лемехов плужных корпусов, а также увеличение ресурса при соблюдении условия самоорганизации процесса износа, и обеспечении низкого уровня остаточных напряжений.

Технический результат достигается тем, что наплавка износостойкого сплава производится как с наружной (рабочей), так и тыльной стороны режуще-лезвийной области лемеха. При этом формирование абразивостойкого покрытия осуществляется по всей ее длине на 0,5 ширины за один проход. Твердость нанесенного материала должна быть не менее 59 HRC при наличии в структуре комплексных карбидов. (Твердость остова составного лемеха не превышает 50 HRC, а цельнометаллического 25 HRC). Высокая твердость, присутствие в металле покрытия комплексных карбидов, а также двухсторонняя защита режуще-лезвийной области от воздействия изнашивающей среды (почвы) обеспечивают высокий уровень абразивной износостойкости упрочненной зоны, приводящей к существенному повышению ресурса лемеха в целом.

Наличие материала высокой твердости с наружной и тыльной стороны обеспечит беспрепятственное прохождение процесса самоорганизации системы «лезвие лемеха - почва» вследствие отсутствия разницы в свойствах покрытий. При этом форма износа лезвия, выражающаяся в расположении заточки, которая может быть, как с наружной, так и внутренней стороны в зависимости от гранулометрического состава почвы. В свою очередь, устранение препятствий к самоорганизации изнашивания позволит снизить тяговое сопротивление агрегата и соответственно расход топлива.

Наплавка твердого покрытия на ширину 0,5 от ширины режуще-лезвийной части позволит избежать чрезмерно высокого уровня остаточных напряжений. Кроме этого, нанесение каждого слоя должно сопровождаться его охлаждением до 60…40°С, что также будет способствовать снижению напряжений.

Формирование твердого покрытия может быть произведено ручным или полуавтоматическим способом.

В период эксплуатации, после истирания упрочненной области необходимо повторить наплавку. Таким образом, за счет неоднократного использования способа можно значительно увеличить долговечность детали.

Проплавление основного металла должно быть минимальным во избежание «глубокого» перемешивания электродного и основного металлов и снижения свойств покрытия.

Заявленный способ осуществляется за счет ряда факторов:

- первый - производится наплавка абразивостойкого слоя на режуще-лезвийную область с двух сторон (наружную и тыльную) за один проход;

- второй - наплавленный материал должен иметь твердость не менее 59 HRC с присутствием в структуре комплексных карбидов;

- третий - упрочняющее покрытие формируется по всей длине режуще-лезвийной части на 0,5 ее ширины;

- четвертый - каждый последующий слой наплавляется только после остывания металла предыдущей наплавки до 40…60°С.

Использование разработанного способа обеспечит существенное увеличение стойкости к абразивному изнашиванию режуще-лезвийной части за счет: высокой твердости покрытия; присутствия в наплавленном металле комплексных карбидов; снижения интенсивности изнашивания упрочненной области из-за наличия абразивостойкого материала с наружной (рабочей) и тыльной стороны.

Повышение ресурса лемеха после упрочнения достигается за счет увеличения стойкости к абразивному изнашиванию режуще-лезвийной части.

Присутствие защитного сплава с одинаковыми свойствами с обеих сторон режуще-лезвийной области позволяет происходить изнашиванию в соответствии с явлениями присущими самоорганизации в период эксплуатации лемеха. В этом случае расположение заточки (с наружной или тыльной стороны) будет определяться гранулометрическим составом почвы.

Нанесение износостойкого сплава на 0,5 ширины режуще-лезвийной части и соблюдение условия, заключающегося в наплавке последующего слоя после остывания предыдущего до 40…60°С будет снижать склонность упроченной детали и области наплавки к росту остаточных напряжений и соответственно к образованию трещин как в покрытии, так и в самом лемехе.

Сопоставительный анализ заявленного решения с прототипом показывает, что заявленный способ отличается от известного тем, что повышение абразивной износостойкости режуще-лезвийной части лемехов плужных корпусов достигается за счет наплавки на тыльную и наружную ее стороны твердого слоя с HRC не менее 59 единиц и присутствием в структуре комплексных карбидов. Для снижения остаточных напряжений и склонности к образованию трещин покрытие формируется на 0,5 ширины упрочняемой зоны, а наплавка каждого последующего слоя производится после остывания предыдущего до 40…60°С.

Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию «новизна».

Известные технические решения подразумевают наплавку износостойкого материала только на тыльную сторону режуще-лезвийной части с формированием покрытия по всей ее длине и на всю ширину, что отсутствует в заявленном способе, и дает основание сделать вывод о его соответствии критерию «существенные отличия».

На фиг. 1 представлен цельнометаллический лемех 1 с наплавленным на режуще-лезвийную часть 2 с ее наружной 3 и тыльной 4 стороны абразивостойким покрытием 5.

Реализация заявленного способа выражается технологическим процессом, состоящим из следующих операций:

1. Зачистка режуще-лезвийной части до металлического блеска;

2. Удаление остатков шлама от зачистки;

3. Наплавка износостойкого сплава на наружную поверхность режуще лезвийной области на 0,5 ширины по всей длине;

4. Остывание сформированного слоя до 40…60°С;

5. Наплавка износостойкого сплава на тыльную сторону режуще-лезвийной части на 0,5 ширины по всей длине

Полевые сравнительные испытания лемехов, упрочненных по технологии, описанной в прототипе и по предлагаемому методу показали увеличение ресурса последних в 1,2…1,4 раза. В качестве электродного материла при наплавке использовалась самозащитная порошковая проволока компании «Castolin Eutactic» марки TeroMates AN 4660 на основе высокохромистого чугуна с присутствием ниобия, обеспечивающая твердость сформированного металла около 59 HRC и наличие в структуре комплексных карбидов.

Параметры режима наплавки: диаметр проволоки (dэ) - 2,8 мм; сила сварочного тока (Iсв) - 250 А.

Источники информации:

1. Михальченков A.M., Козарез И.В., Михальченкова М.А. Износ цельнометаллических и составных лемехов // Тракторы и сельхозмашины. - 2014. - №7. - С. 39-43.

2. Михальченков A.M., Новиков А.А., Локтев А.А., Михальченкова М.А. Штампосварной плужный лемех повышенной стойкости к абразивному изнашивании // Патент России №260121. 2016 Бюл. №30.

3. Измайлов А.Ю., Сидоров С.А., Лобачевский Я.П., Хорошенков В.К., Хлусова Е.И., Рябов В.В. Новые материалы и технологиии нанесения твердосплавных покрытий для деталей почвообрабатыващих машин // Вестник российской сельскохозяйственной науки. - 2016. - №2. - С. 66-69.

4. Коломейченко А.В., Титов Н.В., Кондрахин Н.А., Литовченко Н.Н., Поджарая К.С. Исследование технологических возможностей карбовибродугового метода упрочнения рабочих органов почвообрабатывающих машин // Техника и оборудование для села. - 2015. - №2(212). - С. 24-26.

5. Некрасов С.С, Приходько И.Л., Баграмов Л.Г. Технология сельскохозяйственного машиностроения (Общий и специальный курсы). - М.: КолоС. - 2004. - 360 с.

6. Козарез И.В., Новиков А.А., Михальченкова М.А. Повышение твердости компенсирующих элементов при восстановлении деталей // Сельский механизатор. - 2017. - №3. - С. 34-35.

7. Михальченков М.А., Якушенко Н.А. Способ упрочняющего восстановления плужного лемеха // Патент России №2544214. 2015 Бюл. №7.

Способ изготовления лемеха плужного корпуса с упрочнением его режуще-лезвийной области, включающий нанесение наплавкой за один проход слоя абразивостойкого сплава высокой твердости на тыльную и наружную сторону режуще-лезвийной области лемеха по всей ее длине, отличающийся тем, что нанесение наплавкой упомянутого слоя осуществляют сначала на одну из сторон режуще-лезвийной области лемеха, а после остывания наплавленного металла до 40…60°С – на ее другую сторону с получением на каждой из сторон слоя наплавки шириной, равной 0,5 ширины режуще-лезвийной области, при этом используют электродный материал, обеспечивающий получение наплавленного металла твердостью не менее 59 HRC, имеющего в структуре комплексные карбиды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для восстановления изношенной рабочей поверхности инструмента, в частности штукатурного правила, путем снятия материала с рабочей поверхности последнего.

Изобретение предназначено для ремонта дефектов продольных швов труб большого диаметра, изготовленных с применением технологий лазерной, гибридной лазерно-дуговой сварки.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке лазером при изготовлении и ремонте различных машин и механизмов. Способ упрочнения режущего инструмента из карбидсодержащих сплавов методом непрерывного лазерного воздействия, включающий лазерную обработку с использованием лазера непрерывного воздействия при плотности мощности лазерного излучения 2⋅106 Вт/м2, скорости распространения лазерного луча в пределах 2⋅10-2±1⋅10-2 м/с, при этом диаметр луча выбирают от 1,5⋅10-3 до 2,5⋅10-3 м, а расстояние от режущей кромки до места облучения от 1 до 1,5 мм, причем перед непрерывным лазерным воздействием производят карбонитрацию в ванне карбонитрации при температуре от 540°С до 580°С в расплаве солей на основе 20% цианата калия KCNO и калия углекислого CK2O3 - 80% поташа К2СО3 с выдержкой в течение 30 мин.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к восстановительной термической обработке бывшего в эксплуатации элемента конструкции турбины. Представлен способ восстановительной термической обработки бывшего в эксплуатации элемента конструкции турбины из сплава на основе никеля, представляющего собой литое изделие из сплава на основе никеля, содержащее γ-фазу в качестве матрицы и γ'-фазу в количестве 30 об.% или более, включающий термическую обработку для образования твердого раствора γ'-фазы в γ-фазе без рекристаллизации γ-фазы при температуре в интервале от температуры на 10°С выше температуры растворения γ'-фазы до температуры на 10°С ниже температуры плавления γ-фазы, и старящую термическую обработку.

Изобретение относится к способу ремонта охлаждаемых лопаток из жаропрочного суперсплава турбины газотурбинного двигателя. Способ включает предварительное удаление с поверхности пера лопатки теплозащитного покрытия, зачистку торца колодца пера лопатки от следов приработки, зачистку наружной и внутренней поверхности стенок колодца торца пера лопатки, установку и фиксацию лопатки в приспособлении, подачу соосно лазерному лучу потока металлического порошка, химический состав которого совпадает с материалом лопатки, наплавку торца колодца пера лопатки в среде защитного газа, термическую обработку в вакууме и контроль.

Изобретение относится к способу ремонта стенки вертикального резервуара, выполненного из стальных листов из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, соединенных между собой сварными соединениями.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к восстановлению топливной аппаратуры дизельных двигателей внутреннего сгорания. В способе подготовительные операции заключаются в установке и фиксации топливопровода высокого давления в устройстве для высадки наконечника, а формирование наконечника происходит за счет обработки изношенного профиля наконечника формообразующим инструментом методом калибрующей чеканки в виде одиночного удара или серии ударов.

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).
Изобретение может быть использовано при упрочнении и восстановлении лап культиваторов различного функционального назначения. Процесс упрочнения режущей части лап культиваторных происходит в два слоя.

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 области сварочного производства и может быть использовано при производстве двухслойных композитных листов, представляющих собой лист-основу из низкоуглеродистой стали с наплавленным на него электродуговым способом износостойким слоем, содержащим карбиды хрома.

Группа изобретений относится к элементам бурового снаряда с улучшенным наплавленным слоем. Технический результат – улучшение технологии наплавки и улучшение характеристик элемента бурового снаряда.

Группа изобретений относится к элементам бурового снаряда с улучшенным наплавленным слоем. Технический результат – улучшение технологии наплавки и улучшение характеристик элемента бурового снаряда.

Изобретение может быть использовано при изготовлении стрингерных панелей, в частности, для летательных аппаратов, судов, вагонов. Каждое ребро жесткости получают путем послойной наплавки на поверхность обшивки валиков полусферической формы и деформирования каждого наплавленного валика до получения площадки плоской формы при температуре деформируемого участка, обеспечивающей восстановление упругих свойств металла наплавки.

Изобретение может быть использовано при изготовлении биметаллического сопла с применением наплавки его рабочей полости. Осуществляют механическую и термическую обработку заготовки корпуса сопла, дуговую наплавку быстрорежущей стали, легированной бором, на рабочую часть сопла при токе 50-56 А и напряжении дуги 5-6 В с управлением процессом переноса электродного металла в дуге посредством импульсной подачи проволоки и синхронизированного с ней импульсного режима тока.

Изобретение относится к способу наплавки материала на поверхность (4, 415) и может найти применение при изготовлении и ремонте корончатого хвостовика лопатки турбины.
Изобретение может быть использовано при восстановлении методом электродуговой наплавки изношенных в процессе эксплуатации железнодорожных стрелочных переводов, в частности рамных рельсов и остряков.

Изобретение может быть использовано при изготовлении ребристой панели с близко расположенными ребрами. Первое ребро приваривают к обшивке панели двумя электродами с разных сторон от ребра с колебаниями вдоль их продольных осей в противоположных направлениях.
Изобретение может быть использовано при нанесении жаростойких и износостойких слоев на детали из титана или титановых сплавов, работающих при повышенных температурах в условиях абразивного износа.

Изобретение может быть использовано при восстановлении роликов машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Электродуговую наплавку в среде защитного газа, или пены, или флюса ведут по винтовой линии с поперечными колебаниями и наложением на электрод перпендикулярно его оси ультразвуковых колебаний с частотой не менее 15 кГц.

Изобретение может быть использовано при изготовлении режуще-лезвийной части плужных лемехов, а также при упрочнении в процессе их восстановления. Наносят наплавкой за один проход слой абразивостойкого сплава высокой твердости на тыльную и наружную сторону режуще-лезвийной области лемеха по всей ее длине, сначала на одну из сторон режуще-лезвийной области лемеха, а после остывания наплавленного металла до 40…60°С – на ее другую сторону. На каждой из сторон получают слой наплавки шириной, равной 0,5 ширины режуще-лезвийной области. Используют электродный материал, обеспечивающий получение наплавленного металла твердостью не менее 59 HRC, имеющего в структуре комплексные карбиды. Изобретение обеспечивает повышение стойкости режуще-лезвийной части к абразивному изнашиванию и ресурса лемеха с соблюдением условия самоорганизации процесса износа и обеспечения низкого уровня остаточных напряжений. 1 ил.

Наверх