CC BY
158
УДК 631.171
НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ К АБРАЗИВНОМУ ИЗНАШИВАНИЮ ДОЛОТООБРАЗНОЙ ЧАСТИ ЦЕЛЬНОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛЕМЕХОВ
Михальченкова М.А., соискатель
ФГБОУВПО «Брянская ГСХА»
Аннотация. Предложена комплексная технология повышения устойчивости
цельнометаллических лемехов к абразивному изнашиванию путем сочетания высокой твердости долота, наплавочного армирования и наплавки заглубляющей части износостойкими сплавами.
Abstract. A complex technology to increase the stability of all-metal plowshares to abrasion by a combination of high hardness bit, filler reinforcement and bury surfacing wear-resistant alloy parts.
Многочисленными наблюдениями и исследованиями установлено, что
работоспособное состояние
цельнометаллических лемехов определяется интенсивностью изнашивания их
долотообразной области [1, 2, 3]. При этом наработка до достижения предельного состояния не велика и в зависимости от условий эксплуатации составляет 3 - 12 га.
Необходимость в повышении ресурса столь важной для сельского хозяйства детали привела к созданию многочисленных методов [4] упрочнения и восстановления, препятствующих образованию и развитию износов, геометрический характер которых может быть различным. Кроме того, для увеличения эксплуатационных показателей лемехов ряд исследователей прибегали к изменению их конструкции [1]. Известны работы, где авторы пытались сочетать упрочняющее воздействие на деталь с корректировкой ее геометрии [4, 5].
снижению ресурса особенно при пахоте почв с высокой изнашивающей способностью. Следует заметить, что выравнивание износов происходит не всегда и как правило, опережающим является износ заглубляющей части, вследствие ее большей нагруженности.
Для повышения сопротивляемости
В целом увеличение устойчивости к абразивному изнашиванию долотообразной части сводится к мерам, связанным с упрочнением на стадии производства, замене носовой области на более твердую в процессе восстановления, нередко с привлечением дополнительных упрочняющих воздействий.
Самым распространенным следует считать серийно выпускаемый цельнометаллический лемех отечественного производства, толщиной 10-12 мм, включающий крепежные отверстия, основание, режущую часть, имеющую лезвие и выступающий перед лезвием долотообразный носок, наплавленные твердым сплавом «Сормайт» с тыльной стороны таким образом, чтобы происходило выравнивание интенсивности изнашивания заглубляющей и режуще лезвийной частей. Отсутствие в такой конструкции решений, направленных на предотвращение и торможение образования лучевидного износа на рабочей поверхности долотообразной области, приводит к
изнашиванию при работе лемеха на почвах, содержащих большое количество кварцевых частиц, приводящую к появлению износа заглубляющей части, которая не подвергается упрочнению. Кроме того наплавка армирующих валиков электродом с низкоуглеродистым стержнем способствует снижению
износостойкости в виду отжигающего эффекта,
изнашиванию в [1] рекомендуется использовать лемех, состоящий из корпуса и приваренной носовой части в виде долота из стали 10 кп. Полевой обрез и долотообразный выступ (заглубляющая часть) которого наплавляются с лицевой стороны сплавом, содержащим 6% Сг и 10% Т1. Безусловно, наличие такого количества хрома и титана в электродном материале обеспечат повышенную абразивную стойкость наплавленных участков изделия. Однако при эксплуатации на супесчаных почвах ресурс такого лемеха будет существенно ограничиваться ускоренным образованием лучевидного износа на приваренном долоте и в области сварного шва, т.к. сталь 10 кипящая не относится к износостойким материалам. При этом другие геометрические параметры сохраняют свои нормированные размеры, то есть в этом случае предельное состояние будет определяться недопустимым износом в зоне луча по толщине. Подобный технологический подход фактически не способен решить задачу увеличения ресурса лемеха, особенно для его использования на почвах с высокой изнашивающей способностью.
В определенной мере повысить абразивную стойкость детали в целом может лемех, конструкция которого состоит из остова и приваренного к нему термоупрочненного на твердость 43-45 ИЯС долота, армированного наплавкой валиками, расположенными перпендикулярно полевому обрезу с шагом 30-40 мм, либо перпендикулярно перемещению почвы. Валики формируются наплавкой электродом предназначенным для сварки углеродистых и низколегированных сталей [6]. В то же время несовершенством такого конструктивного исполнения следует считать недостаточную стойкость к абразивному
приводящего к уменьшению твердости долотообразной части детали и нарушению правила Шарпи применительно к композиционным рабочим поверхностям [7].
Существенное увеличение абразивной стойкости лемеха при его эксплуатации на песчаных почвах достигается тем, что в конструкцию лемеха, состоящего из остова и приваренного к нему термоупрочненного на твердость ИЯС 48-50 долота, вносятся следующие изменения и дополнения: производиться армирование области
приваренного долота и сварного соединения со стороны рабочей поверхности, где наиболее ожидаемо образование лучевидного износа наплавкой эллипсообразных валиков с охватом всей ширины долота и шва (рис. 1) [8]. Наплавка армирующих валиков осуществляется
электродным материалом, обеспечивающим твердость 58-62 ИЯС. Расстояние между валиками 25 - 30 мм. Оптимальная разность в значениях твердости материала долота и валиков позволяет соблюдать правила наплавки твердых покрытий. Заточка долота производится таким образом как и стандартного лемеха. Такая форма валиков создает условия для изменения траектории движения абразивных частиц, также способствуя увеличению изностойкости. При столкновении частиц почвы с валиками часть из них движется по касательной к кривой эллипса, другая часть преодолевая барьер, в какой то мере рассеивается создавая псевдосжиженный слой в промежутке между соседними валиками. Эти факторы создают условия для снижения величины пути контактирования частиц с металлом детали и уменьшают количество абразива, вступающего в соприкосновение с рабочей поверхностью.
Рис. 1. Конструкция лемеха, способствующая повышению устойчивости к образованию лучевидного износа
В результате удается повысить стойкость долота и зоны сварного соединения к абразивному изнашиванию и существенно затормозить появление и последующее развитие лучевидной формы износа.
При эксплуатации лемеха предлагаемой конструкции на супесчаных почвах с преобладанием кварцевых частиц, вследствие наличия выше отмеченных изменений, его ресурс составил около 16 га, тогда как наработка на отказ лемеха стандартного исполнения достигала всего лишь 5 - 8 га.
Хотя применение такого конструкторско-технологического приема способствует существенному повышению ресурса, однако заглубляющая часть не подвергается упрочнению, что в определенной мере снижает качественные показатели подобного изделия.
Повышение стойкости
цельнометаллического лемеха к образованию и препятствию развития лучевидного износа на рабочей поверхности его долотообразной части и износа заглубляющей области, по мнению [9], достигается тем, что в серийную конструкцию цельнометаллического лемеха вносятся некоторые усовершенствования: толщина лемеха составляет 14 мм (при толщине, установленной техническими условиями и принятой производителями равной 10-12 мм); долотообразная область представляет собой двухслойную металлическую систему, первая часть которой выполнена из углеродистой лемешной стали, изготовленная как одно целое с основой, но толщиной не мене 10 мм и нанесенной на эту часть абразивностойкого слоя (вторая часть системы) толщиной 3-4 мм; таким образом, чтобы их суммарная толщина не превышала 14 мм, т.е. толщины основы (рис. 2). В результате такой наплавки долотообразная часть лемеха предсталяет биметаллическую систему.
Получение такой толщины упрочненного слоя возможно электродуговой наплавкой ручным или механизированным способом. Электродным материалом могут служить штучные электроды или проволоки, как сплошного сечения так и порошковые, обеспечивающие твердость покрытия не менее 58-60 HRC. Наличие твердого слоя обеспечит предупреждение и торможение образования лучевидного износа в течении длительного времени. Увеличенная толщина лемехов позволит снизить вероятность появления коробления превышающего допустимые нормативы. Кроме того наплавку следует проводить метдами обеспечивающими минимальные остаточные напряжения предварительно зафиксировав лемех в зажимах. Ширина наплавки должна соответствовать ширине долотообразной части лемеха и производиться на всю её длину. Помимо создания условий для торможения развития лучевидного износа, такая наплавка способствует сохранению заточки полевого обреза. Тяговое сопротивление плуга, залипание и крошение почвы будут такими же, как и при использовании стандартного лемеха изготовления, так как уровень наплавленного металла соответствует уровню рабочей поверхности.
Наплавка второго например, электродами
слоя производится, Т-590 или Т-620. Наработка такого лемеха на почвах с изнашивающей способностью более 250 гр/га превысила наработку серийного примерно в 3 раза.
Существенным недостатком этой технологии следует считать ее чрезмерную сложность в значительной степени затрудняющую
производственную реализацию способа.
А-А (211
Рис. 2. Конструкция предлагаемого лемеха: 1- долотообразная часть; 2- основа; 3- металлическое основание; 4- верхний абразивностойкий слой
Отмеченные недостатки вышеозначенных технологий и конструкций могут быть устранены применением способа сочетающего в себе несколько факторов: создание штампосварного лемеха, где долото упрочненное термообработкой стороны. Использование наплавки со стороны рабочей поверхности приводит к потере эффекта самозатачивания и снижению заглубляющей способности лемеха. (В представленных материалах не рассматривается механизм изнашивания лемеха с лицевой упрочняющей наплавкой). Применение такой технологии позволит значительно упростить процесс восстановления или изготовления подрезающего элемента. Ресурс, как показали полевые испытания, составляет не менее 24 га на лемех (супесчаные почвы), что сравнимо с зарубежными аналогами.
Таким образом, применение комплексного подхода к созданию технологий повышения устойчивости к абразивному изнашиванию цельнометаллических лемехов позволяет рекомендовать к широкому внедрению способа состоящего в приваривании термоупрочненного долота к остову, армированию области вероятного лучевидного износа и тыльной наплавки заглубляющей части абразивостойкими материалами. Достигаемые результаты по наработке на отказ (не менее 24 га) позволяют говорить об импортозамещении.
Список литературы
1. Берштейн Д.Б. Лемехи плугов. Анализ конструкции, условий изнашивания и применяемых материалов. / Д.Б. Берштейн И.В. Лискин // Сельскохозяйственные машины и орудия: обзорн. Информ. Сер. 2. - М.:
до 53 - 55 HRC приваривается к остову с HRC 25; армирование зоны вероятного износа; наплавкой валиков твердостью не менее 58 - 60 HRC; наплавка заглубляющей части на 45 - 55 мм по высоте износостойким сплавом с тыльной
устранимых дефектов // Бюлл. науч. работ Брянского филиала МИИТ. - 2012, - №1, - с. 39-42.
3. Михальченков А.М., Бутарева Е.В., Михальченкова М.А. Изнашивание локально-упрочненных деталей при свободном перемещении в абразивной среде (на примере плужного лемеха) // Упрочняющие технологии и покрытия - 2014, - №3, с. 39-44.
4. Михальченков А.М., Жуков А.А., Михальченкова М.А. Технологические приемы армирования для повышения ресурса плужных лемехов // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2008, - №12. - с. 10-12.
5. Патент на полезную модель РФ №92756, 10.4.2010.
6. Патент на полезную модель РФ №101891. 10.02.2011.
7. Михальченков А.М., Новиков А.А., Михальченкова М.А. Выбракованные листы рессор как материал для устранения местных износов деталей, работающих в абразивной среде // Бюлл. науч. работ Брянского филиала МИИТ. - 2014. - №1, выпуск 5. - с. 15-18.
8. Патент на полезную модель РФ №128437, 27.5.2013.
9. Михальченков А.М., Козарез И.В. Плужный лемех повышенной стойкости к образованию лучевидного износа // Патент на полезную модель Россия №131328. 2013. Бюл. №33.
ЦНИИТЭИ тракторосельхозмаш, 1992. - 35с.
2. Михальченков А.М., Паршикова Л.А., Киселева Л.С. Классификация способов восстановления лемехов и возобновления их ресурса при наличии
