Способ повышения стойкости к абразивному изнашиванию остова и ресурса составных лемехов плужных корпусов

Изобретение может быть использовано при изготовлении составного плужного лемеха и упрочнении подрезающей области его остова в процессе восстановления. Производят наплавку слоя в виде валиков абразивостойкого сплава на тыльную и наружную стороны подрезающей области попеременно. Наплавку валиков осуществляют по всей длине и ширине лемеха. Первый валик формируют с тыльной стороны подрезающей области на расстоянии 4-5 мм от острия лезвия, а последующие валики наносят на расстоянии между ними 3-4 мм при ширине валиков 10-12 мм. Каждый последующий валик наносят после остывания предыдущего до 40…60°С. Формируют валики наплавленного металла твердостью не менее 58-62 HRC с присутствием в структуре включений с HRA80-84. Наплавку упрочняющих слоев осуществляют на ширину остова, лимитирующую его работоспособное состояние в соответствии с агротехническими условиями. Способ обеспечивает повышение стойкости к абразивному изнашиванию остова составных плужных лемехов и увеличение их ресурса, при снижении склонности к образованию трещин и нарушению геометрической формы с соблюдением агротехнических нормативов на обработку почвы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

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

Неравномерность давлений со стороны почвы на отдельных участках рабочей поверхности лемеха обеспечивает неодинаковую интенсивность их изнашивания [1]. В отношении составных лемехов ресурс лимитируется стойкостью к абразивному изнашиванию подрезающей области остова, а предельное состояние определяется ее полным истиранием. Как правило, ширина подрезающей части составляет от 50 до 60 мм, тогда как у цельнометаллических лемехов она не превышает 30 мм. Увеличение абразивной износостойкости данного участка детали может быть обеспечено различными методами, к которым, прежде всего, относится наплавка материала повышенной твердости [2, 3].

Известен составной лемех производства компании «Квернеланд Групп», повышенная абразивная износостойкость которого достигается термоупрочнением остова по всему объему на твердость 45-50HRC [4]. Согласно исследованиям [5] его ресурс при вспашке почв с высокой изнашивающей способностью (супесчаные почвы) не превышает 28-30 га, что нельзя считать достаточными при современном состоянии сельскохозяйственного производства.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ повышения долговечности составных плужных лемехов, путем приваривания встык к оставшейся после эксплуатации части остова, термоупрочненной до 50HRC компенсирующей пластины взамен изношенной зоны с последующей наплавкой тыльной стороны лезвийной области сплавом твердостью 58-62HRC на всю длину и по всей ширине [6].

Подобное упрочнение позволяет увеличить износостойкость лезвия и, в определенной степени, ресурс лемеха. Однако потенциальные возможности остова, в плане повышения ресурса, в данном случае остаются до конца не исчерпанными, и поэтому рассматриваемый способ не отвечает технологическим требованиям по обеспечению высокой наработки до отказа. Другим недостатком такой технологии является значительный уровень остаточных напряжений упрочненного участка, нередко приводящий к появлению трещин в покрытии и в самой детали, а также к нарушению геометрической формы, установленной агротехническими требованиями на вспашку.

Техническим результатом изобретения является повышение стойкости к абразивному изнашиванию остова составных плужных лемехов и увеличение их ресурса, при снижении склонности к образованию трещин и нарушению геометрической формы с соблюдением агротехнических нормативов на обработку почвы.

Технический результат достигается тем, что наплавка износостойкого сплава высокой твердости производится, попеременно с тыльной и наружной (рабочей), сторон остова в виде валиков шириной 10-12 мм. При этом их формирование осуществляется по всей длине изделия, начиная с тыльной стороны лезвийной части со смещением от острия лезвия на 4-5 мм. Последующий валик с такими же геометрическими параметрами наносится на рабочую поверхность со смещением по высоте от предыдущего на 3-4 мм после его охлаждения до 40-60°С. Затем процесс повторяется. Нанесение валиков осуществляется на ширину остова, лимитирующую его работоспособное состояние в соответствии с агротехническими условиями. Твердость материала покрытия должна быть около 58-62HRC при наличии в структуре наплавленного металла включений с твердостью около 80-84HRA.

Значительная твердость металла валиков и присутствие в нем включений с 80-84HRA обеспечивают высокий уровень абразивной износостойкости упрочненной зоны, а расположение слоев попеременно (в шахматном порядке) на наружной и тыльной сторонах остова позволяет значительно снизить интенсивности его изнашивания. Наличие этих двух факторов создают условия для существенного увеличения ресурса лемеха в целом.

Нанесение отдельного слоя сопровождается охлаждением до 40…60°С перед формированием последующего, способствуя снижению остаточных напряжений из-за уменьшения степени влияния термических воздействий от наплавки. Сравнительно невысокая ширина валиков также отрицательно скажется на росте напряжений. Расположение слоев с двух сторон остова в шахматном порядке по ширине, в определенной мере, обеспечивает взаимную компенсацию создаваемых напряжений из-за их различного знака. В поперечном сечении наплавленного участка имеют место растягивающие напряжения (σ1, σ2, σ3, σ4), но так как они действуют с двух сторон противоположно, то будет происходить их частичная нейтрализация (фиг. 1: 1-фрагмент поперечного сечение остова; 2-упрочняющие валики). В совокупности приведенные факторы (охлаждение каждого слоя, незначительная ширина валиков и взаимная компенсация остаточных напряжений) снизят вероятность появления трещин и изменения формы остова, обеспечивая тем самым соблюдение агротехнических требований на вспашку.

Смещение первого валика от острия лезвия на 4-5 мм позволит избежать пережога основного металла, а соблюдения расстояния между слоями в 3-4 мм уменьшит степень воздействия температур зоны термического влияния на структуру металла остова.

Формирование твердого покрытия может быть произведено ручным или полуавтоматическим способом дуговой электросваркой.

Заявленный способ осуществляется за счет ряда факторов:

- первый - производится наплавка абразивостойких слоев с двух сторон подрезающей части остова попеременно, (то с одной, то с другой), при условии, когда наплавка последующего выполняется только после остывания металла предыдущего до 40…60°С;

- второй - наплавленный материал должен иметь твердость не менее 58-62 HRC с присутствием в структуре включений с HRA80-84.

- третий - первый слой формируется с тыльной стороны подрезающей области на расстоянии 4-5 мм от острия лезвия, нанесение последующих производится с расстоянием между ними 3-4 мм;

- четвертый - ширина валиков должна быть в пределах 10-12 мм.

Использование разработанного способа обеспечит существенное увеличение стойкости к абразивному изнашиванию подрезающей части остова за счет: высокой твердости покрытия (58-62HRC); присутствия в наплавленном металле включений с HRA80-84; снижения интенсивности изнашивания упрочненной области из-за наличия абразивостойкого материала с наружной (рабочей) и тыльной сторон.

Повышение ресурса лемеха после упрочнения достигается за счет увеличения стойкости к абразивному изнашиванию подрезающей части.

Нанесение износостойкого сплава с соблюдением условий, заключающихся в двухсторонней наплавке, когда последующий слой формируется после остывания предыдущего до 40…60°С, при ширине валика 10-12 мм и расстоянии между ними 3-4 мм будет снижать склонность упроченной детали и области наплавки к росту остаточных напряжений и соответственно к короблению и образованию трещин как в покрытии, так и в самом остове.

Сопоставительный анализ заявленного решения с прототипом показывает, что заявленный способ отличается от известного тем, что повышение абразивной износостойкости остова плужного лемеха достигается за счет наплавки на тыльную и наружную стороны его подрезающей части попеременно твердых слоев с HRC58-62 единицы и присутствием в структуре наплавленного металла включений с 80-84HRA, валиками шириной 10-12 мм и расстоянием между ними 3-4 мм при нанесении первого на тыльную часть лезвия, отступив от острия 4-5 мм.

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. 2 представлен фрагмент остова составного лемеха 1 с крепежными отверстиями 7 и наплавленным валиком 2 на лезвийную часть с ее тыльной стороны, валиком 3, сформированным с рабочей стороны, а также валиками 4 и 5 наплавленными до полной ширины подрезающей части 6 остова. (Сплошной утолщенной линией показана подрезающая область. Валики, расположенные с тыльной стороны, изображены штриховыми линиями).

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

1. Зачистка подрезающей части до металлического блеска;

2. Удаление остатков шлама от зачистки;

3. Наплавка износостойкого сплава шириной 10-12 мм на тыльную поверхность лезвийной области с расстоянием от острия 4-5 мм;

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

5. Наплавка износостойкого сплава на рабочую сторону режуще-лезвийной части производится на расстоянии от предыдущего слоя 3-4 мм;

6. Повторение процесса наплавки на ширину подрезающей части, определяющей работоспособное состояние остова.

Полевые сравнительные испытания лемехов, упрочненных по технологии, описанной в прототипе и по предлагаемому методу показали увеличение ресурса последних в 1,4…1,6 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 карбидов с HRA80-84.

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. 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 почвообрабатывающих машин // Вестник российской сельскохозяйственной науки. - 2016. - №2. - С. 66-69.

3. 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.

4. Михальченков A.M., Соловьев С.А., Новиков А.А. Об одной причине низкого ресурса деталей рабочих органов отечественных почвообрабатывающих орудий // Труды ГОСНИТИ. - 2014. - Т. 7. - С. 127-132.

5. http://eco-technika.com/d/1158586/d/test_lekhemov_unirol.pdf12.04.2018.

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

1. Способ изготовления лемеха плужного корпуса с упрочнением подрезающей области его остова, включающий наплавку слоя в виде валиков абразивостойкого сплава на тыльную и наружную стороны подрезающей области попеременно, отличающийся тем, что наплавку валиков осуществляют по всей длине и ширине лемеха, при этом первый валик формируют с тыльной стороны подрезающей области на расстоянии 4-5 мм от острия лезвия, а последующие валики наносят на расстоянии между ними 3-4 мм при ширине валиков 10-12 мм, при этом каждый последующий валик наносят после остывания предыдущего до 40…60°С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формируют валики наплавленного металла твердостью не менее 58-62 HRC с присутствием в структуре включений с HRA80-84.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области турбостроения. Способ восстановления работоспособности сотового уплотнения при ремонте, отличающийся тем, что толщина стенок сот более 0,3 мм, обработку торцевых поверхностей сот выполняют шлифованием до остроты прямоугольной формы торцов стенок сот, при этом восстановление величины монтажного зазора в сотовом уплотнении осуществляется за счет смещения сотоблока в радиальном направлении боковыми пластинами, в которых крепятся сегменты уплотнения.

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

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.

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 способу ремонта эксплуатационных повреждений поверхности катания головки железнодорожного рельса и применяется для ремонта железнодорожного рельса, уложенного на путях движения железнодорожного транспорта, трамваев, поездов метрополитена и на подкрановых путях.

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.

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 изготовлении составного плужного лемеха и упрочнении подрезающей области его остова в процессе восстановления. Производят наплавку слоя в виде валиков абразивостойкого сплава на тыльную и наружную стороны подрезающей области попеременно. Наплавку валиков осуществляют по всей длине и ширине лемеха. Первый валик формируют с тыльной стороны подрезающей области на расстоянии 4-5 мм от острия лезвия, а последующие валики наносят на расстоянии между ними 3-4 мм при ширине валиков 10-12 мм. Каждый последующий валик наносят после остывания предыдущего до 40…60°С. Формируют валики наплавленного металла твердостью не менее 58-62 HRC с присутствием в структуре включений с HRA80-84. Наплавку упрочняющих слоев осуществляют на ширину остова, лимитирующую его работоспособное состояние в соответствии с агротехническими условиями. Способ обеспечивает повышение стойкости к абразивному изнашиванию остова составных плужных лемехов и увеличение их ресурса, при снижении склонности к образованию трещин и нарушению геометрической формы с соблюдением агротехнических нормативов на обработку почвы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх