ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ РЕЗЦОВ МУЛЬЧЕРНЫХ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМИ ПОКРЫТИЯМИ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.784

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ РЕЗЦОВ МУЛЬЧЕРНЫХ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМИ ПОКРЫТИЯМИ

КИСЕЛЬ Юрий Евгеньевич, д-р техн. наук, профессор кафедры электроэнергетики и автоматики, Alex07-0789@mail.ru

ЛЫСЕНКО Александр Николаевич, аспирант кафедры электроэнергетики и автоматики, Sasha14-09@mail.ru

Брянский государственный аграрный университет

Целью исследования явилось теоретическое обоснование и практическая реализация способа восстановления и повышения долговечности резцов мульчерных установок электрохимическими покрытиями, которые проводились на экспериментальной установке, включающей в себя ванну, латр, трансформатор, вольтметр. Испытания обработанных резцов проходили на мульчерной установке тяжелой серии Schmidt Типа 2600 в течение пяти дней по 8 часов. Для сравнения и определения эффективности предложенного способа повышения долговечности резцов использовались образцы трех видов: необработанные, покрытые чистым железом и покрытые железо-кобальтом. Эффективность применения электрохимических покрытий деталей определялась по показателю изменения массы резцов мульчерных установок. Необработанные резцы имеют наибольшую потерю массы (более 20 г) и, соответственно, наибольший износ. Резцы, обработанные чистым железом, имеют более низкую потерю массы (от 14 до 17 г) и износ по сравнению с необработанными. Резцы, обработанные электрохимическим покрытием железо-кобальт, имеют наименьшую потерю массы (менее 7 г) и износ, что говорит об эффективности применения электрохимических покрытий для повышения долговечности резцов мульчерных установок. Предложенный способ позволяет улучшить такие положительные свойства металлов как жаропрочность, химическая стойкость, твердость, износостойкость, долговечность, твердость и т.д., так как применение совместной работы разнородных материалов дает синергетический эффект.

Ключевые слова: резец мульчерной установки, электрохимические покрытия, долговечность, восстановление деталей машин.

Введение

В настоящее время важное значение для развития агропромышленного комплекса страны и регионов имеет расчистка полей от древесно-ку-старниковой растительности с целью введения их в сельскохозяйственный оборот. Высокую производительность демонстрирует использование мульчерных установок. Однако при этом особую актуальность приобретает проблема восстановления изнашиваемых деталей мульчера - резцов. Анализируя различные способы их восстановления и продления срока службы, можно заключить, что применение электрохимических покрытий является наиболее приемлемым и качественным. Решение данной проблемы позволит снизить затраты на поддержание работоспособности импортной техники, уменьшить себестоимость выполняемых работ.

Теоретические основы применения электрохимических покрытий для повышения долговечности резцов мульчерных установок

Изучение и анализ литературы по исследуемой проблематике, а также российского и зарубежного опыта ремонта и восстановления деталей позволяет утверждать, что существующие способы и технологии часто сложны в применении на практике, трудоемки, имеют ограничения по возможности применения для устранения различных дефектов.

В процессе эксплуатации резцов мульчерных

установок возникают внезапные отказы, причиной которых являются детали с дефектами, требующие замены или восстановления, а необходимые технологии для этого в большинстве случаев отсутствуют.

Виды дефектов резцов мульчерных установок и причины их возникновения представлены на рисунке 1.

В процессе эксплуатации резцов мульчерных установок наибольший интерес представляют собой эксплуатационные и аварийные дефекты. При этом наиболее опасными из них являются аварийные, так как их последствия могут привести к отказу работы всей машины, что требует наибольших затрат.

Последствия эксплуатационных дефектов являются наиболее предсказуемыми, своевременное их устранение позволит избежать потери работоспособности машины, а также снизить долю утилизируемых деталей. При этом важно, чтобы ремонтные предприятия или подразделения предприятий применяли эффективные методы восстановления и повышения долговечности деталей машин.

В современных условиях предприятиям зачастую невыгодно держать в своей структуре ремонтные подразделения, что обусловлено разнообразием техники, чаще всего импортной, и необходимостью применения универсального ремонтного оборудования с частыми переналадками и перенастройками. В связи с этим предприятиям

© Кисель Ю. Е., Лысенко А. Н., 2018 г

Технические науки

<1

легче отказаться от ремонта или восстановления и заменить дефектные детали новыми. Во многих случаях детали являются дорогостоящими, что доказывает актуальность возможности их восстановления.

Для этого необходима разработка и внедрение более гибких, экономичных, доступных и универсальных методов, способов и технологий восстановления деталей. Одним из перспективных методов, отвечающих вышеперечисленным условиям, может стать применение композиционных электрохимических покрытий.

Композиционные электрохимические покрытия - это металлические покрытия, полученные известными гальваническими методами, где вместо

обычных гомофазных электролитов применяются электролиты-суспензии (или эмульсии), в которых дисперсной фазой являются твердые (иногда жидкие) частицы с размерами микрометрового порядка (часто 0,1-3 мкм) [10].

Такие частицы, соосождаемые при нанесении гальванического покрытия, позволяют изменять антикоррозионные и физические качества формируемого покрытия и придавать ему новые свойства. Применение в составе покрытия неметаллической фазы позволяет обеспечить увеличение показателей твердости, износостойкости, прочности, устойчивости к коррозионному разрушению [10].

Рис. 1 - Виды дефектов резцов мульчерных установок и причины их возникновения

Разработка экспериментальной установки для нанесения электрохимических покрытий

В настоящее время труды ученых и исследователей электрохимических покрытий направлены на анализ и рассмотрение электроосаждения на основе никеля (около 70% работ), сплава никель-фосфор, цинка, сплава цинк-никель, кадмия, молибдена [2,4,6,9,12].

В процессе электроосаждения образуются гальванические покрытия, толщина которых со-

V

Учитывая стадии процесса образования композиционных электрохимических покрытий, авторами разработана и сконструирована экспери-

ставляет от 5 до 20 мкм, или гальванопластические материалы с толщиной до 1 мм и больше. Гальванопластические материалы имеют специфические свойства, а также обладают более высоко твердостью, усточивостью, изностойкостью и т.д. [1,3,8]

Процесс образования композиционных электрохимических покрытий можно представить с помощью рисунка 2.

\

на

у

ментальная установка в целях восстановления и повышения долговечности резцов мульчерных установок, которая представлена на рисунке 3.

Рис. 2 - Процесс образования композиционных электрохимических покрытий

Рис. 3 - Внешний вид экспериментальной установки для нанесения электрохимических покрытий

Экспериментальная установка включает в себя ванну, латр, трансформатор, вольтметр. Нанесение электрохимического покрытия происходит непосредственно в ванне, принципиальная схема которой представлена на рисунке 4.

1 - ванна; 2 - электрод; 3 - деталь;

4 - электролит Рис.4 - Принципиальная схема ванны для электрохимической обработки

Таким образом, резец мульчерной установки после предварительного приготовления (зачистка до металлического блеска, обезжиривание, травление серной кислотой, смывание водой) на подвесе опускается в ванну и закрепляется на штативе, затем происходит подача электроэнергии, что приводит к образованию электрохимического покрытия на резце. Электролит представляет собой смесь соляной кислоты, дистиллированной воды, соли железо-кобальта.

Результаты исследования и их обсуждение

После проведения испытаний обработанных резцов на мульчерной установке тяжелой серии Schmidt Типа 2600 были получены следующие результаты, представленные в таблице.

Таблица - Результаты испытаний обработанных резцов на мульчерной установке тяжелой серии Schmidt Типа 2600

Номер рез-ца Первоначальная масса Масса резца после Изменение массы

резца, испытаний, г резца, г

Без покрытия

1 1258 1233 25

2 1292 1260 32

3 1254 1230 24

4 1275 1252 23

5 1258 1232 26

С чистым железом

6 1276 1262 14

7 1265 1249 16

8 1264 1250 14

9 1284 1267 17

10 1264 1249 15

С электрохимическим покрытием железо-кобальт

11 1276 1271 5

12 1293 1289 4

13 1270 1266 4

14 1278 1272 6

15 1263 1256 7

Эффективность использования электрохимических покрытий изучалась по показателю изменения массы резцов мульчерных установок. Из данных, представленных в таблице, можно сделать вывод о том, что необработанные резцы имеют наибольшую потерю массы и, соответственно, наибольший износ. Резцы, обработанные чистым железом, имеют более низкую потерю массы и износ. Резцы, обработанные электрохимическим покрытием железо-кобальт, имеют наименьшую потерю массы и износ, что говорит об эффективности применения электрохимических покрытий для повышения долговечности резцов мульчер-

ных установок.

Выделим основные преимущества электрохимической обработки резцов мульчерных установок:

- автоматизация процесса, одновременная обработка большого количества деталей;

- низкая стоимость оборудования и материалов;

- получение покрытий с необходимыми свойствами без термического воздействия на деталь;

- получение поверхности в пределах допуска на размер и шероховатость, что позволяет исключить дальнейшую механическую обработку.

Заключение

Техника в современных условиях испытывает потребность в материалах, которые способны длительное время поддерживать свои свойства и нести длительные нагрузки, противодействуя износу. Данная проблема в определенной мере решается применением электрохимической обработки, сущность которой состоит в применении совместной работы разнородных материалов, дающих синер-гетический эффект. То есть свойства нового материала значительно отличаются от свойств каждого из его составляющих в отдельности. Применение электрохимической обработки резцов мульчерных установок позволяет повысить такие положительные свойства металлов, как жаропрочность, химическая стойкость, износостойкость, твердость, долговечность и т.д.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что процесс получения и образования электрохимических покрытий является сложным и многогранным, но позволяет достаточно качественно повысить прочность и долговечность быстроизнашиваемых деталей машин.

Список литературы

1.Антропов, Л.И., Лебединский, Ю.Н. Композиционные электрохимические покрытия и материалы / Л.И. Антропов, Ю.Н. Лебединский. - Киев: Техника. - 1986. - 200 с.

2.Афанасьев Е.А. Упрочнение и восстановление деталей машин электроосажденными композиционными покрытиями на основе железа с применением дисульфида молибдена: автореферат дис. ... канд. техн. Наук. Курск, - 2015. - 20 с.

3.Гальванические покрытия в машинострое-

нии. Справочник. Под ред. Шлугера М.А. - М.: Машиностроение. 1985. - 240 с.

4.Кисель Ю.Е. Повышение износостойкости быстроизнашиваемых деталей сельскохозяйственной техники композиционными электрохимическими покрытиями на основе сплавов железа: автореферат дис. ... канд. техн. наук. - М., 2002.

- 18 с.

5.Кисель, Ю.Е., Горьков, А.С., Обозов, А.А. Обработка электрохимических композитов лазерным излучением / Ю.Е. Кисель, А.С. Горьков, А.А. Обозов // Сельский механизатор. 2016. - № 10. - С. 26-27.

6.Кисель, Ю.Е., Гурьянов, Г.В., Лысенко, А.Н. Повышение износостойкости деталей машин электрохимическими сплавами на основе железа / Ю.Е. Кисель, Г.В. Гурьянов, А.Н. Лысенко. Научно-технический прогресс в АПК: проблемы и перспективы Международная научно-практическая конференция, в рамках XVIII Международной агропромышленной выставки "Агроуниверсал -2016". 2016. - С. 313-319.

7.Кисель, Ю.Е., Лысенко, А.Н., Симохин, С.П. Повышение износостойкости электрохимических покрытий / Ю.Е. Кисель, А.Н. Лысенко, С.П. Симохин // Сельский механизатор. - 2016. - № 10. - С. 36-37.

8.Кудрявцев, Н.Т. Электролитические покрытия металлами / Н.Т. Кудрявцев. - М.: Химия. 1989. - С. 139-145.

9.Мингазова, Г.Г., Фомина, Р.Е., Водопьянова, С.В., Сайфуллин, Р.С., Хайбиева, В.Ш. Цинковые слои с наночастицами карбида кремния // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т.15. - №20. - С. 84-86.

10.Сайфуллин, Р.С. Композиционные покрытия и материалы / РС. Сайфуллин. - М.: Химия. 1977.

- 270 с.

11.Юдина, Е.М., Гурьянов, Г.В., Кисель, Ю.Е., Лысенко, А.Н. Стойкость композиционных гальванических покрытий при абразивном изнашивании /Е.М. Юдина, Г.В. Гурьянов, Ю.Е. Кисель, А.Н. Лысенко // Сельский механизатор.- 2015. - № 3. - С. 34-35.

12.Panagopooulos C.N., Georgion E.P. Composite zinc - fly ash coating on mild steel // Surface and Coat. Technol. 2009. - №1-2. - РР. 37-41.

INCREASE OF DURABILITY OF CUTTERS MULCHING INSTALLATIONS ELECTROCHEMICAL

COATINGS

Kisel Yury E., doctor of technical Sciences, Professor, Alex07-0789@mail.ru Lysenko Aleksandr N., postgraduate student, Sasha14-09@mail.ru Bryansk state agricultural University

The aim of the study was the theoretical justification and practical implementation of the method of recovery and increase the durability of cutters mulch installations electrochemical coatings, which were carried out on an experimental setup, which includes a bath, lattor, transformer, voltmeter. Test treated incisors was held at molkerei fitting heavy series Schmidt Type 2600 for five days for 8 hours. For comparison and determination of efficiency of the offered method of increase of durability of cutters samples of 3 types were used: untreated, covered with pure iron and covered with iron-cobalt. Efficiency of application of the electrochemical coatings of parts was determined by the rate of change of mass of the cutters mulching installations. Unprocessed cutters have the greatest weight loss (more than 20 g) and, accordingly, the greatest wear. Cutters, treated with pure iron, have a lower weight loss (from 14 to 17 g) and wear compared to untreated. Cutters treated with an electrochemical coating of iron-cobalt, have the lowest mass loss (less than 7 g) and wear, indicating the effectiveness of electrochemical coatings to improve the durability of cutters mulch installations. The proposed

method allows to improve such positive properties of metals as heat resistance, chemical resistance, hardness, wear resistance, durability, hardness, etc., as the use of joint work of dissimilar materials gives a synergetic effect.

Key words: mulcher cutter, electrochemical coating, durability, restoration of machine parts

1. Antropov, L.I., Lebedinskij, Yu.N. Kompozicionnye ehlektrohimicheskie pokrytiya i materialy / L.I. Antropov, Yu.N. Lebedinskij. - Kiev: Tekhnika. - 1986. - 200 s.

2. Afanas'ev E.A. Uprochnenie i vosstanovlenie detalej mashin ehlektroosazhdennymi kompozicionnymi pokrytiyami na osnove zheleza s primeneniem disul'fida molibdena: avtoreferat dis. ... kand. tekhn. Nauk. Kursk, - 2015. - 20 s.

3. Gal'vanicheskie pokrytiya v mashinostroenii. Spravochnik. Pod red. SHlugera M.A. - M.: Mashinostroenie. 1985. - 240 s.

4. Kisel' Yu.E. Povyshenie iznosostojkosti bystroiznashivaemyh detalej sel'skohozyajstvennoj tekhniki kompozicionnymi ehlektrohimicheskimi pokrytiyami na osnove splavov zheleza: avtoreferat dis. ... kand. tekhn. nauk. - M., 2002. - 18 s.

5. Kisel', Yu.E., Gor'kov, A.S., Obozov, A.A. Obrabotka ehlektrohimicheskih kompozitov lazernym izlucheniem/ Yu.E. Kisel', A.S. Gor'kov, A.A. Obozov//Sel'skij mekhanizator. 2016. - № 10. - S. 26-27.

6. Kisel', Yu.E., Gur'yanov, G.V., Lysenko, A.N. Povyshenie iznosostojkosti detalej mashin ehlektrohimicheskimi splavami na osnove zheleza / Yu.E. Kisel', G.V. Gur'yanov, A.N. Lysenko. Nauchno-tekhnicheskij progress v APK: problemy i perspektivy Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferenciya, v ramkah XVIII Mezhdunarodnoj agropromyshlennoj vystavki "Agrouniversal - 2016". 2016. - S. 313-319.

7. Kisel', Yu.E., Lysenko, A.N., Simohin, S.P. Povyshenie iznosostojkosti ehlektrohimicheskih pokrytij / Yu.E. Kisel', A.N. Lysenko, S.P. Simohin //Sel'skij mekhanizator. - 2016. - № 10. - S. 36-37.

8. Kudryavcev, N.T. EHlektroliticheskie pokrytiya metallami / N.T. Kudryavcev. - M.: Himiya. 1989. - S. 139-145.

9. Mingazova, G.G., Fomina, R.E., Vodop'yanova, S.V., Sajfullin, R.S., Hajbieva, V.SH. Cinkovye sloi s nanochasticami karbida kremniya // Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2012. T.15. - №20. - S. 84-86.

10. Sajfullin, R.S. Kompozicionnye pokrytiya i materialy / R.S. Sajfullin. - M.: Himiya. 1977. - 270 s.

11. Yudina, E.M., Gur'yanov, G.V., Kisel', Yu.E., Lysenko, A.N. Stojkost' kompozicionnyh gal'vanicheskih pokrytij pri abrazivnom iznashivanii /E.M. YUdina, G.V. Gur'yanov, Yu.E. Kisel', A.N. Lysenko // Sel'skij mekhanizator.- 2015. - № 3. - S. 34-35.

12. Panagopooulos C.N., Georgion E.P. Composite zinc - fly ash coating on mild steel //Surface and Coat. Technol. 2009. - №1-2. - PP. 37-41.

УДК 626/25(575.2) (04)

ВОПЛОЩЕНИЕ ТВОРЧЕСКИХ ИДЕЙ Я.В.БОЧКАРЕВА В СОВРЕМЕННЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ И ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРОЕКТАХ

ЛАВРОВ Николай Петрович, д-р техн. наук, профессор, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, n.lavrov@inbox.ru

МАЖАИСКИЙ Юрий Анатольевич, д-р с.-х. наук, профессор, Генеральный директор ООО "МНТЦ", главный научный сотрудник Мещерского филиала ФГБНУ «ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова», mail@mntc.pro

АТАМАНОВА Ольга Викторовна, д-р техн. наук, профессор, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., O_V_Atamanova@mail.ru

Статья посвящена 90-летию со дня рождения крупного ученого, доктора технических наук, профессора, члена-корреспондента ВАСХНИЛ-РАСХН Якова Васильевича Бочкарева. Основной проблемой водозабора из горных рек, как это отмечено в технологических требованиях, разработанных Я.В.Бочкаревым и А.В.Филончиковым, является защита каналов от речных наносов. В статье описана усовершенствованная конструкция бокового водозаборного сооружения (БВС) ковшового типа,

Literatura

© Лавров Н. П., Мажайский Ю. А., Атаманова О. В., 2018 г