CC BY
1598/ME/NT4/2000/XP (дата обращения 10.09.18).
4. Постановление Правительства РФ от 28.04.2005 №266 «Об утверждении формы заявления о переустройстве и (или) перепланировке жилого помещения и формы документа, подтверждающего принятие решения о согласовании переустройства и (или) перепланировки жилого помещения» (в ред. от 21.09.2005).
5. Грабовой П.Г. Экспертиза и инспектирование инвестиционного процесса и эксплуатации недвижимости: учебник. Часть 1, 2. Москва.: Проспект, 2012. 103 с.
УДК 631.316.022
ФОРМИРОВАНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИМ НАПЫЛЕНИЕМ
Шкурин И.Г., аспирант 2 курса направления подготовки 35.06.04 «Технологии, средства механизации и энергетическое оборудование в сельском, лесном и рыбном хозяйстве», Шкурина Ю.А., магистрант 2 курса направления подготовки 36.04.02 «Зоотехния» ФГБОУ ВО Орловский ГАУ
АННОТАЦИЯ
Данная статья посвящена проблеме быстрого изнашивания рабочих органов почвообрабатывающих машин вследствии абразивного воздействия почвы. В работе представлены основные негативные последствия износа рабочих органов и использование их в таком состоянии. Так же представлена и описана актуальная и перспективная в техническом плане технология упрочнения, а именно газопламенное напыление.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Абразив, износ, упрочнение, газопламенное напыление, порошок для напыления. ABSTRACT
This article is devoted to the problem of the rapid wear of the working organs of tillers in consequence of the abrasive action of the soil. The paper presents the main negative consequences of wear and tear on the working organs and their use in this state. The actual and technologically promising hardening technology, namely gas-flame spraying, is also presented and described.
KEY WORDS
Abrasive, wear, hardening, flame spraying, powder for spraying.
Повышение износостойкости рабочих органов почвообрабатывающих орудий -одна из наиболее актуальных задач агропромышленного комплекса. Это обусловлено не только важностью сокращения расхода металла на производство деталей, но и современными требованиями эксплуатации рабочих органов.
Известно [2], что стойкость режущих органов сельскохозяйственных машин, измеряемая наработкой до предельного износа (затупления), очень низкая. Поэтому они либо эксплуатируются с нарушениями агротехнических условий, либо многократно подвергаются ремонту [1].
Большинство деталей и агрегатов почвообрабатывающих машин подвергаются одному из самых интенсивных видов механического изнашивания - абразивному.
Одним из фундаментальных положений теории абразивного изнашивания при взаимодействии твердых частиц и поверхности трения является зависимость интенсивности износа исследуемого материала от отношения твердости этого
материала к твердости абразива [4]. Как видно из рисунка 1 абразивное изнашивание материала начинается лишь после того, как твердость абразива превысит твердость материала, в К1 раз (переход из зоны I в зону II).
Быстрое абразивное изнашивание свидетельствует о том, что рабочие органы изготавливаются из материалов малой твердости, как следствие не способны сопротивляться износу.
Изменение геометрии рабочей поверхности по причине износа и ударных нагрузок приводит к нарушению агротехнических требований (деградации структуры почв, сокращению посевных площадей) [5]. Кроме того, меняется тяговое сопротивление, возрастает нагрузка на узлы и агрегата техники, увеличивается расход топлива, снижается общая производительность, что приводит к экономическим потерям хозяйства [8].
I 1 ! ш
уг ! ь
1/ > л
-£-1-10
0 К, К 2 На
Ни
Рисунок 1 - Схема трех областей зависимости интенсивности изнашивания ^ и относительной износостойкости £ от отношения твердости абразива На и твердости
материала Нм
Разработка и совершенствование существующих технологии ремонта (восстановления и упрочнения) никогда не теряют своей актуальности, особенно в агропромышленном комплексе, по указанным ранее причинам.
Качество выполнения работ при возделывании сельскохозяйственных культур оказывает решающее влияние на урожайность и эффективность сельскохозяйственного производства [5]. При производстве сельскохозяйственной продукции ведущее место занимают операции по обработке почвы. Применение рабочих органов той или иной формы и размеров зависит от вида обработки, сорта обрабатываемой культуры, стадии ее развития, состояния почвы. Для обработки вспаханной почвы, без оборачивания пласта, в целях борьбы с сорной растительностью и подготовки поля к посеву, а также для обработки почвы при уходе за пропашными культурами используют культиваторы. Основные рабочие органы культиватора - это лапы, по своему назначению и форме разделяются на:
- лапы полольные (односторонние плоскорезные, стрельчатые плоскорезные и универсальные);
- лапы рыхлительные (долотообразные, оборотные и копьевидные);
- корпусы окучивающие и бороздорежущие.
Характер и интенсивность изнашивания почворежущих органов зависит от физико-механических свойств почвы и площади контакта абразивной массы с поверхностью рабочего органа. К физическим параметрам состояния почв относятся: значения пределов прочности при деформациях, механический состав, влажность, структура, сложение, плотность, объемная масса, удельная поверхность, пористость (скважность) и другие, все это переменные величины, подверженные изменениям и управлению посредством почвообработки, мелиорации, удобрения и т.п [4, 6]. Механический состав почвы определяется размерной характеристикой или дисперсностью твердой фазы. Значительное влияние оказывают пылеватые частицы размером 0,01...0,05 мм и илистые фракции размером менее 0,001 мм. Важной характеристикой степени дисперсности твердых частиц служит удельная поверхность, т.е. суммарная площадь частиц в единице массы материала [4, 6].
Как показал анализ литературных источников, одним из способов решения проблемы износостойкости является создание на поверхности детали защитного твердого слоя, который в процессе эксплуатации долгое время сохранял бы свою
работоспособность и не нуждался в ремонте. Одним из актуальных методов упрочнения деталей можно назвать газотермического напыление (ГТН) [3]. Под общим названием (ГТН) объединяют следующие методы напыления:
- газопламенное напыление;
- высокоскоростное газопламенное напыление;
- детонационное напыление;
- плазменное напыление;
- напыление с оплавлением;
- электродуговая металлизация и активированная электродуговая металлизация.
Для решения проблемы абразивного изнашивания подходит большинство методов газотермического напыления [9], однако целесообразно использовать именно газопламенное напыление по соотношению характеристики износостойкого покрытия -стоимость технологии нанесения.
Технология газопламенного напыления предполагает формирование капель (частиц) малого размера расплавленного металла и перенос их на обрабатываемую поверхность, где они удерживаются, формируя тем самым непрерывное покрытие. В большинстве случаев в качестве горючего газа используют ацетилен. Можно также применять пропан, водород или метилацетиленпропан, который предварительно подвергают стабилизации.
Высокая эффективность и универсальность этого метода определяется следующими особенностями:
- возможность использовать материалы, с температурой плавления до 2800
°С;
- незначительное тепловое воздействие на подложку до 150 °С);
- пористость покрытия от 2 до 10 %;
- низкий расход материала покрытия;
- широкий диапазон толщины покрытия от 50 мкм до 10 мм;
- возможность управлять давлением струи газа и напыляемых частиц, а так же составом среды пламени (нейтральное, окислительное и восстановительное);
- высокая производительность процесса (до 10 кг/ч),
- легкость и простота обслуживания оборудования;
- гибкость технологии и мобильность оборудования, что позволяет производить газопламенное напыление на месте, без демонтажа изделий.
С помощью газопламенного напыления наносят износостойкие и коррозионно-стойкие покрытия, что удовлетворяет нашим требованиям и условиям эксплуатации.
Главным достоинством метода газотермического напыления является возможность изменять в процессе напыления состав материала и его структуру от обычной до мелкозернистой и аморфной, что позволяет регулировать в широких пределах свойства получаемого покрытия.
В качестве матрицы для составления порошковых покрытий используют в основном частицы железа, наполнитель - стеклянные, борные, углеродные, органические, кристаллы (карбидов, нитридов и др.). Лучшие результаты получаются из порошков мелкозернистого состава [7]. При составлении композиции эффективно используются индивидуальные свойства составляющих элементов. Содержание упрочнителя в порошковых покрытиях составляет 20-80% по объёму [3]. Макроскопические свойства порошковых покрытий (сплавов) определяются качеством исходного сырья, определяющими критериями которого являются размер частиц и правильное соотношение между ними. Формирование микроструктуры сплава из порошка, помимо его химического состава существенное влияние оказывает загрязнение материала покрытия посторонними примесями.
Говоря о создании износостойких покрытий нельзя не упомянуть адгезию. Адгезия - это прочность сцепления поверхностей двух разных тел, явление заключается в возникновении механической прочности (конденсированных фаз). В случае с газопламенным напылением адгезия покрытия с подложкой колеблется от 2,5
до 5,0 кг/ мм2, что удовлетворяет требованиям, предъявляемым к защитным покрытиям. Природа связи между металлом и покрытием до сих пор вызывает дискуссии исследователей, одни считают, что сцепление покрытия с поверхностью металла носит механический характер (сила адгезии), другие, что связь возникает за счет химических реакции и микросварки. В то же время ряд авторов процесс взаимодействия частиц - подложка условно разбивают на три стадии:
1. образование физического контакта;
2. образование прочных химических связей (частица - подложка);
3. развитие взаимодействия (релаксация, гетеродиффузия, образование новых
фаз).
Производительность процесса напыления, а также свойства сформированного покрытия зависят от качества подготовки поверхности, химического состава и характеристик порошка, условия его доставки на поверхность подложки, состава газовой среды, количества тепловой энергии между порошком и поверхностью. Для создания покрытия с нужными характеристиками нужно учитывать все эти факторы и строго следовать технологическому процессу.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод о низком качестве (недостаточная твердость и т.д.) рабочих органов почвообрабатывающих машин, что приводит к их быстрому износу и нарушению агротехнических условий обработки почвы и, как следствие, экономическим потерям. В результате встает проблема повышения износостойкости рабочих органов, что делает актуальным разработку и совершенствование технологий восстановления и упрочнения. Одной из актуальных и перспективных технологий упрочнения, с точки зрения характеристик формируемых покрытий, возможности совершенствования технологии, гибких регулировок и настроек, можно назвать газопламенное напыление.
Библиография:
1. Коломейченко А.В., Логачев В.Н., Титов Н.В. Комбинированные способы восстановления и упрочнения деталей машин с использованием мдо-покрытий // Труды ГОСНИТИ. 2014. Т. 115. С. 150-157.
2. Гончаренко В.В., Кузнецов Ю.А. Восстановление и упрочнение лемехов плугов // Вестник Российского государственного аграрного заочного университета. Москва.: Изд. РГАЗУ, 2007, №2 (7). С.122-123.
3. Шкурин И.Г., Шатохин М.А. Газотермическое напыление как один из методов восстановление и упрочнение изношенных деталей сельскохозяйственных машин // Качество в производственных и социально-экономических системах. Сборник научных трудов 6-й Международной научно-технической конференции. В 2-х томах. Том 2. 2018. С. 273-276.
4. Шкурин И.Г., Шкурина Ю.А., Сухоленцев А.И. Контактное взаимодействие рабочих органов с твердыми частицами и их износ при относительном перемещении // Современные автомобильные материалы и технологии (самит-2017): Сб. статей IX Междунар. науч.-техн. конф. Отв. редактор Е.В. Агеев. 2017. С. 266-269.
5. Износ рабочих органов и его влияние на эффективность работы почвообрабатывающих машин / И.Г. Шкурин [и др.] // В сб.: Физика и современные технологии в АПК: материалы Междунар. молодеж. науч.-практ. конф. 2016. С.61-66.
6. Механика почвы, ее свойства и процессы / И.Г. Шкурин [и др.] // Сетевой научный журнал Орел ГАУ. №2 (7) декабрь 2016. С. 158-162.
7. Коломейченко А.В., Зайцев С.А. Влияние фракции экспериментального порошка на физико-механические свойства покрытий при газопламенном напылении // Техника и оборудование для села. 2013. №3(189). С. 41-42.
8. Практикум по экономике и организации технического сервиса: учебное пособие / Ю.А. Кузнецов [и др.]. Орел.: Изд-во Орел ГАУ, 2013. 300 с.
9. Технологии восстановления и упрочнения рабочих органов почвообрабатывающих машин / И.Г. Шкурин [и др.] // Сетевой научный журнал Орел ГАУ №2(7) декабрь 2016. С. 150-153.
