Способ упрочнения почвообрабатывающих рабочих органов

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения. Способ упрочнения почвообрабатывающих рабочих органов включает формирование на поверхности деталей углублений с последующим заполнением их твердым сплавом методом электродуговой наплавки. После прерывистого нанесения на поверхности деталей рабочих органов твердого износостойкого сплава их охлаждают на воздухе до температуры +20°С, а затем подвергают воздействию холодом в диапазоне температур -78…-196°С в течение 72…76 часов с последующим отпуском при температуре +150°С в течение 3 часов. Обеспечивается увеличение долговечности почвообрабатывающих рабочих органов. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к почвообрабатывающим машинам, и может быть использовано при изготовлении и восстановлении плужных лемехов, культиваторных лап, плоскорезных и дисковых ножей, подвергающихся изнашиванию при взаимодействии с твердыми частицами почвы.

Известен способ упрочнения плужных лемехов и других подобных деталей путем сплошной наплавки на их рабочую поверхность сплава (сормайта) большей твердости, чем основной металл деталей. Это позволяет существенно повысить их износостойкость к абразивному изнашиванию (Сидоров С.А. Повышение ресурса почворежущих органов наплавочными сплавами / Сидоров С.А., Сидоров А.И. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2003. - №9. - С. 20-22).

Известный способ имеет следующие недостатки: на твердых почвах при ударном взаимодействии с каменистыми включениями хрупкий наплавленный слой выкрашивается, а оголившийся несущий слой материала лезвий быстро изнашивается и лезвия затупляются.

Известен способ упрочнения рабочих органов почвообрабатывающих машин (Патент RU 2591980 С1, кл. А01В 15/04, В23К 9/04. - Заявл. 13.04.2015; опубл. 20.07.2016, Бюл. №20), согласно которому предусматривается прерывистое нанесение твердого износостойкого сплава наплавкой на поверхность почворежущего ножа с ограничением зон наплавки, при этом твердый сплав располагают в зонах наплавки на ноже в виде вплавленных в его материал групп полусфер диаметром, равным толщине основы ножа.

Однако, при данном способе в зонах наплавки уменьшается площадь поперечного сечения основы почворежущего ножа, в результате чего снижается его прочность.

За прототип принят способ упрочнения рабочих органов почвообрабатывающих машин (А.с. 1220150 СССР, кл. А01В 15/04, В23К 9/04. - Заявл. 22.07.1983; опубл. 30.12.1986, Бюл. №48), предусматривающий формирование на поверхности детали углублений с последующим заполнением их твердым сплавом методом электродуговой наплавки. Использование известного способа позволяет повысить износостойкость деталей к абразивному изнашиванию за счет наплавленного твердого сплава.

Недостатком известного способа является неравномерный локальный нагрев деталей в зонах воздействия на них электрической дуги, в результате которого в материале деталей возникают значительные внутренние механические напряжения, снижаются его контактная долговечность и ударная вязкость, вследствие чего не обеспечивается достаточная долговечность деталей при их взаимодействии с твердыми частицами почвы.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание способа упрочнения почвообрабатывающих рабочих органов с достижением технического результата - увеличения долговечности почвообрабатывающих рабочих органов за счет повышения их износостойкости при их взаимодействии с твердыми частицами почвы.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе упрочнения почвообрабатывающих рабочих органов предусмотрено формирование на поверхности деталей углублений с последующим прерывистым заполнением их твердым сплавом методом электродуговой наплавки, затем эти детали рабочих органов охлаждают на воздухе до температуры +20°С, после чего их подвергают воздействию холодом в диапазоне температур -78…-196°С в течение 72…76 часов, а затем отпуску при температуре +150°С в течение 3 часов. Новые существенные признаки:

1. После прерывистой наплавки твердого износостойкого сплава на поверхности деталей рабочих органов их охлаждают на воздухе до температуры +20°С, а затем подвергают воздействию холодом в диапазоне температур -78…-196°С в течение 72…76 часов.

2. После воздействия холодом детали рабочих органов подвергают отпуску при температуре +150°С в течение 3 часов.

Перечисленные существенные новые признаки, в совокупности с известными, позволяют получить технический результат, достигаемый использованием изобретения.

Изобретение иллюстрировано схемой (фиг. 1).

На фиг. 1 изображен график термического воздействия на детали рабочих органов, где на горизонтальной оси показана продолжительность t процесса во времени в часах, а на вертикальной - температура Т в градусах Цельсия. На кривой графика участками обозначены: ab - прерывистая наплавка поверхности твердым сплавом; bc - охлаждение на воздухе; cde - криообработка (воздействие холодом); ef - нагрев на воздухе; fklm - отпуск.

Предлагаемый способ упрочнения почвообрабатывающих рабочих органов осуществляется в такой последовательности. На рабочих поверхностях деталей почвообрабатывающих рабочих органов формируют углубления, а затем методом прерывистой электродуговой наплавки заполняют их износостойким материалом (твердым сплавом). Наплавленные прерывисто детали рабочих органов охлаждают на воздухе до температуры +20°С, после чего подвергают воздействию холодом (криообработке) в диапазоне температур -78…-196°С в течение 72…76 часов, а затем отпуску при температуре +150°С в течение 3 часов.

Авторами установлено, что при выполнении прерывистой наплавки износостойким материалом рабочих поверхностей деталей происходит значительный неравномерный локальный нагрев детали в зонах воздействия на нее электрической дуги, в результате которого в материале возникают значительные внутренние механические напряжения, снижаются его контактная долговечность и ударная вязкость. Для устранения указанных негативных явлений после наплавки проводят обработку холодом (криообработку) деталей и последующий низкотемпературный отпуск, с целью снятия внутренних термических напряжений в металле, вызванных криообработкой. Обработка холодом обеспечивает более полное превращение остаточного аустенита в мартенсит в материале деталей, вследствие чего существенно (на 3-4 единицы HRC) повышается твердость материала с одновременным повышением его прочности, контактной долговечности и ударной вязкости, а также на 1,5-2 единицы HRC повышается твердость наплавленного слоя. В результате обеспечивается достаточная долговечность почвообрабатывающих рабочих органов при их взаимодействии с твердыми частицами почвы.

Механические свойства упрочненных образцов деталей почвообрабатывающих рабочих органов приведены в таблице.

Твердость наплавленного слоя в результате термообработки согласно предлагаемому способу повысилась с 51,6 до 53,0 HRC.

Таким образом, предложенный способ упрочнения почвообрабатывающих рабочих органов путем воздействия глубоким холодом (криообработки) на детали с прерывисто наплавленным на их поверхности твердым износостойким сплавом позволит увеличить долговечность почвообрабатывающих рабочих органов за счет повышения их износостойкости при обработке почвы.

Способ упрочнения почвообрабатывающих рабочих органов, включающий формирование на поверхности деталей углублений с последующим заполнением их твердым сплавом методом электродуговой наплавки, отличающийся тем, что после прерывистого нанесения на поверхности деталей рабочих органов твердого износостойкого сплава их охлаждают на воздухе до температуры +20°С, а затем подвергают воздействию холодом в диапазоне температур -78…-196°С в течение 72…76 часов с последующим отпуском при температуре +150°С в течение 3 часов.