CC BY
9
УДК 631.352
С.Е. Маркарян1, Г.С. Овсепян2, А.Р. Симонян1
ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ СЕГМЕНТОВ СЕНОКОСИЛОК МЕТОДОМ ОБРАБОТКИ РЕНИЕМ
1 НАЦИОНАЛЬНЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АРМЕНИИ, ЕРЕВАН, АРМЕНИЯ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ АРМЕНИИ, ЕРЕВАН, АРМЕНИЯ
S.E. Markaryan1, G.S. Hovsepyan2, A.R. Simonyan1 INCREASING THE GRASS MOWING MACHINE FINGER QUALITATIVE CHARACTERISTICS
WITH THERMOCHEMICAL PROCESS
1 NATIONAL AGRARIAN UNIVERSITY OF ARMENIA, EREVAN, ARMENIA NATIONAL ENGINEERING UNIVERSITY OF ARMENIA, EREVAN, ARMENIA
Степан Енокович Маркарян Гурген Саркисджанович Овсепян Ален Рафаелович Симонян
Stepan Markaryan Gurgen Hovsepyan Alen Simonyan
доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор alenyan.sim@gmail.com
smarkaryan1@gmail.com hovsepnkal@mail.ru
Аннотация. Сегменты сенокосилок, работающих на горных сенокосах, имеют низкую долговечность, в основном они ломаются. Это объясняется тем, что в Республике Армения горные естественные сенокосы каменисты, ухабисты, покрыты кустарниками. Для повышения прочности и износостойкости сегментов необходимо было разработать новейший метод повышения долговечности сегментов, что даст возможность повысить эксплуатационную надежность и производительность сенокосилок. При этом учитывалось, что в сегментах сенокосилок КСГ-2,1, для изготовления которых применяется сталь 35, после термической обработки в заводских условиях появляются большие внутренние напряжения, они имеют большую твердость и хрупкость. Такие сегменты успешно работают в условиях ровных, бескаменистых сенокосов. Для обеспечения долговечности сегментов предлагается технология нанесения износостойких покрытий методом химико-термической обработки порошками солей тугоплавких металлов. В результате проведенных научно-экспериментальных работ выявлено, что покрытие тугоплавкими металлами (рением) сегментов методами термохимической обработки является научно-техническим достижением, направленным на развитие сельскохозяйственного машиностроения. Данный метод отличается от традиционных способов термодиффузионной обработки деталей и инструментов, применяемых в настоящее время.
Производственные испытания подтвердили, что вышеупомянутый термохимический метод покрытия рением повышает долговечность сегментов, работающих в тяжелых условиях горных естественных сенокосов.
Введение. В Республике Армения горные естественные сенокосы каменисты, ухабисты, покрыты кустарниками, поэтому надежность эксплуатации и производительность сеноуборочных машин низкая [2, 8].
Наиболее часто из строя выходят сегменты, пальцы, ножи режущего аппарата, пальцевые брусы и другие детали. В течение 24 рабочих дней эксплуатации 3-х сенокосилок марки КСГ-2,1 57% неисправностей происходило из-за сегментов; на устранение неисправностей потребовалось 45 часов, неисправности пальцев составили 23%, время устранения - 43 часа, ножей режущего аппарата соответственно - 18% и 34 часа и т. д.
Из перечисленных деталей только сломанные сегменты не восстановливаются, остальные ремонтопригодны. Необходимо было разработать методы повышения прочности и износостойкости сегментов.
Вопросы, связанные с повышением долговечно-
Ключевые слова: косилка, сегмент, сенокос, прочность химико-термический, рений.
Abstract. The segments of grass mowing machines have low durability, they mostly break. This is explained by the fact that in the Republic of Armenia, mountainous natural hayfields are stony, bumpy, covered with shrubs. In order to increase the strength and wear resistance of the segments, it was necessary to develop a new method for increasing the durability of the segments, which would make it possible to increase the operational reliability and productivity of mowing machines. It was taken into account that in segments of mowers KSG-2,1 forthe manufacture of which steel 35 is used, after heat treatment in the factory, large internal stresses appear, they have greater hardness and brittleness. Such segments successfully operate in the conditions of even in hayfields without stone. To ensure the durability of the segments, a technology is proposed for applying wear-resistant coatings by the method of chemical-thermal treatment with powders of salts of refractory metals. The results of the experimental researches revealed that plating segments with refractory metals (rhenium) by methods of thermochemical processing is a scientific and technical achievement, which aimed to develop agricultural engineering. It is fundamentally different from the traditional methods of thermal diffusion machining of parts and tools currently used. Production tests have confirmed that the above-mentioned thermochemical method of coating with rhenium increases the durability of the segments operating in the difficult conditions of natural mountain hayfields.
Keywords: grass mowing machine, segment, landscape, thermochemical, renium.
сти сегментов сенокосилок рассматривались в работах А.Ж. Галстяна [1]. Целью данной работы является улучшение физико-механических свойств сплавов и повышение износостойкости сегментов путем химико-термической обработки. Однако, прочность сегментов осталось прежним.
Наши исследования [3, 5, 6, 9, 11] показали, что долговечность сегментов можно увеличить с помощью новейших технологий: методом термохимической и термодиффузионной обработки сегментов солями рения в заводских условиях, что позволит увеличить прочность лезвий сегментов, сделать их износостойкими, одновременно обеспечивая необходимую пластичность [4]. В итоге повысится долговечность сегментов, и, соответ-свенно эксплуатационные показатели и производительность сенокосилок.
Методика. Цель настоящей статьи заключается в
Научный журнал
Вестник Курганской ГСХА
следующем: разработать новейший метод повышения долговечности (прочности и износостойкости) сегментов сенокосилок, работающих в горных сенокосах.
Сегменты сенокосилок КСГ-2,1 изготовляются из листовой стали марки 35 методом штамповки [1].
Из проведенных научно-исследовательских работ выяснилось, что прочность листовой стали марки 35 колеблется в пределах 270-320НВ [7, 10] вместо предусмотренной для сегментов прочности 150-200НВ. Поэтому после закалки сегментов в заводских условиях появляются большие внутренние напряжения, большая твердость и хрупкость. Такие сегменты успешно работают в условиях ровных, бескаменистых однолетних и многолетних сенокосов, свободных от кустарников, сорняков, ухабов и кочек. В таких условиях у сегментов почти не наблюдаются никаких поломок. В этом случае большая твердость способствует износостойкости сегментов и повышению долговечности. Но в горных условиях, при наличии неровных каменистых ухабистых почв, покрытых кустарниками, сорняками и кочками долговечность сегментов с большой твердостью очень низкая. Сегменты не успевают изнашиваться, ломаются и заменяются новыми.
Результаты. Таким образом, что в нормальных условиях однолетних и многолетних сенокосов необходимо использовать заводские сегменты сенокосилок, а в условиях горных каменистых сенокосов необходимо увеличить долговечность сегментов.
На рисунке 1 показан общий вид сломанного сегмента.
водят обезжиривание сегментов с помощью химических и органических растворов (2) и их промывку теплой водой. Сушку чистых сегментов проводят в электрической печи при температуре 90-100°С в течение 60 минут (3). Обработку сегментов производят раствором рениевой соли (ЫН4Ре04) в водородной среде трубчатой печи, при температуре 800 °С (4). Сегменты обжигаются в электрической печи при температуре 300-350 °С в течение 60 минут (5). Трубчатая печь имеет 3 зоны термообработки: а) нагрева, б) покрытия рением и в) охлаждения (6). В технологической линии термохимической обработки покрытия сегментов рением показано, что, изменяя время режимов тепловых зон, особенно при охлаждении, возможно регулирование прочности и пластичности сегментов.
Рисунок 1 - Общий вид сломанного сегмента
На рисунке 2 представлена схема технологической линии термохимической обработки сегментов рением. Она работает в следующей последовательности.
Первой операцией выбираются подлежащие обработке сегменты (1). Необходимо быть внимательным, чтобы на сегментах не было трещин и повреждений. Затем произ-
время, мин
1 - выбор сегментов, подлежащих обработке, 2 - обезжиривание, чистка, проверка сегментов, 3 - сушка образцов в электрической печи, 4 - нагрев в водородной среде и покрытие рением, 5 -обжиг образцов в электрической печи, 6 - температурный график трубчатой печи: а) зона нагрева, б) зона покрытия рением в водородной среде, в) зона охлаждения (6)
Рисунок 2 - Технологическая линия термохимической обработки сегментов рением
Насколько высока температура печи, настолько быстрее происходит диффузия. С другой стороны, глубина слоя диффузии зависит также от времени. При увеличении времени глубина износостойкого слоя сначала увеличивается, а затем начинает понижаться. В результате термохимической обработки сегментов получается покрытый рением поверхностный износостойкий слой, а эмульсия сжигается, не повреждая слой рения.
В процессе термохимической обработки на поверхности сегментов совместно с рением организуется совершенно новый многоэлементный слой, появляются новые фазы, в т. ч. Ре3\Л/, Ре3\Л/С, Ре, С06\Л/6С, С07\Л/6, которые способствуют получению достаточной твердости, прочности и пластичности. В результате снижаются неисправности, связанные с поломкой и износом сегментов, и, как следствие, простой косилок и материальные расходы.
На рисунке 3 показана поверхностная структура сегментов до термохимической обработки (а) и после термохимической обработки рением (б).
а) б)
Рисунок 3 - Поверхностная структура сегментов: а) до обработки, б) после термохимической обработки рением
Согласно полученным результатам проведённых научно-исследовательских работ, толщина слоя рения на поверхности сегментов составила 20-25 мкм, в зависимости от величины температуры и времени. После поверхностного слоя получили износостойкий диффузионный слой толщиной 55-65 мкм, который внедрился в толщину металла, постепенно уменьшаясь, в зависимости от глубины.
Во время проведения производственных испытаний 3-х сенокосилок, на каждой, в различных местах ножей режущего аппарата, были установлены по 7 сегментов, обработанных вышеупомянутым термохимическим методом покрытия рением. В течение 14 рабочих дней наблюдения за работой 3-х сенокосилок в горных условиях естественных сенокосов выявили, что износа сегментов почти не было, деформировалось 6 и сломалось 2 сегмента, т. е. были получены удовлетворительные результаты.
Выводы. Таким образом в нормальных условиях однолетних и многолетних сенокосов необходимо использовать заводские сегменты сенокосилок, а в условиях горных каменистых сенокосов необходимо увеличить долговечность сегментов.
Экономически целесообразно для работы в горных условиях использовать сенокосилки с сегментами, покрытыми рением.
Список литературы
1 Галстян А.Ж. Усовершенствование технологии методом химико-термической обработки твердых сплавов и деталей, оптимизация параметров процесса: диссертация кандидата технических наук. Ереван, 2000. 150 с.
2 Маркарян С.Е., Акопян О.Т., Айрапетян Д.Т. Результаты эксперементальных исследований по выбору и эффективной эксплуатации сеноуборочных машин в горных условиях//Альманах современной науки и образования. 2015. № 2. С. 80-83.
3 Маркарян С.Е., Овсепян Г.С., Симонян А.Р. Повышение качественных характеристик пальца сенокосилки путем термохимической обработки. UNIVERSUM // Технические науки. М., 2018. Выпуск: 12 (57). С. 29-32.
4 Овсепян Г.С., Карапетян Г.К. Механические свойства и структура рения. Ер.: Чартарапет, 2009. С. 112.
5 Овсепян Н.Г., Варданян С.В., Карапетян К.Г. Возможные варианты диффузии при термохимической обработке металлов // Вестник HAH РА и ГИУА, серия техни-
ческих наук. Ереван, 2012. Т. 65. № 2. С. 153-158.
6 Овсепян Г.С., Чудина О.В., Овсепян Н.Г. Повышение износостойкости протяжных инструментов // Материаловедение. Москва, 2013. № 12. С. 27-30.
7 Сорокин В.Г., Вопосникова А.В. и др. Справочник сталей и сплавов. М.: Машиностроение, 1989. 640 с.
8 Тарвердян А.П., Акопян О.Т., Айрапетян Д.Т. Технико-технологические основы повышения эксплуатационной надежности сеноуборочных машин // Известия НАУА. Ер., 2013. № 4. С. 95-101.
9Хамидов О.Х., Тыллина М.А., Савицкий Е.М. Структура и свойства соединений рения / В кн.: Рений в новой технике. М.: Наука,1970. С. 41-45.
10 Марочник сталей и сплавов / В.Г. Сорокин, А.В. Волосвикова [и др.] / под общ. ред. В.Г. Сорокина. М.: Машиностроение, 1989. 640 с.
11 Hovsepyan G.S., Petrosyan D.P, Poghosyan G.E., Hovhannisyan V.A., Karapetyan G.A. The analysis of mechanism of rhenium-coated tools wear-resistance rising. Tbilisi, 2017. V. 15. № 2. Pp. 184-186.
List of references
1 Galstyan A.Zh. Improvement of technology by a method of chemical heat treatment of hard alloys and parts, optimization of process parameters: dissertation of a candidate of technical sciences. Yerevan, 2000. 150 p.
2 Markaryan S.E., Akopyan O.T., Hayrapetyan D.T. The results of experimental studies on the selection and effective operation of haymaking machines in the mountains //Almanac of modern science and education. 2015. № 2. Pp. 80-83.
3 Markaryan S.E., Hovsepyan G.S., Simonyan A.R. Improving the quality characteristics of the finger mowers by thermochemical processing. UNIVERSUM // Technical Sciences. M., 2018. Issue: 12 (57). Pp. 29-32.
4 Hovsepyan G.S., Karapetyan G.K. Mechanical properties and structure of rhenium. Er.: Chartarapet, 2009. P. 112.
5 Hovsepyan N.G., Vardanyan S.V., Karapetyan K.G. Possible options for diffusion during thermochemical processing of metals // Bulletin of the National Academy of Sciences of the Republic of Armenia and the State Institute of Architecture and Industry, a series of engineering sciences. Yerevan, 2012. V. 65. № 2. Pp. 153-158.
6 Hovsepyan G.S., Chudina O.V., Hovsepyan N.G. Improving the durability of broaching tools // Materials Science. Moscow, 2013. № 12. Pp. 27-30.
7 Sorokin V.G., Voposnikova A.V. and other Handbook of steels and alloys. M.: Mashinostroenie, 1989. 640 p.
8 Tarverdyan A.P., Akopyan O.T., Hayrapetyan D.T. Technical and technological bases for improving the operational reliability of hay-harvesting machines // News of NAUA. Ye г., 2013. № 4. Pp. 95-101.
9 Khamidov O.Kh., Tillina M.A., Savitsky E.M. Structure and properties of compounds of rhenium / In: Rhenium in new technology. M.: Science, 1970. Pp. 41-45.
10 Marketer of steels and alloys / V.G. Sorokin, A.V. Vo-losvikova [and others] / under total, ed. V.G. Sorokin. M.: Mashinostroenie, 1989. 640 p.
11 Hovsepyan G.S., Petrosyan D.P, Poghosyan G.E., Hovhannisyan V.A., Karapetyan G.A. The analysis of the mechanism of rhenium-coated wear-resistance rising. Tbilisi, 2017. V. 15. № 2. Pp. 184-186.
