CC BY
13ТЕХНОЛОГИЯ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
Список литературы
1. Гергал И.Н. Определение динамических параметров привода вращения бурового станка БГА2М / И.Н. Гергал, Н.М. Скорняков // Вестник КузГТУ. - 2002. - № 6. - С. 24 -27.
2. Скорняков Н.М. Исследование динамической нагру-женности привода вращения бурового станка БГА2М / Н.М. Скорняков, И.Н. Гергал // Вестник КузГТУ. - 2003. - № 6.
- С.41 - 44.
3. Смелянский В.М. Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием / В.М. Смелянский.
- М.: Машиностроение, 2002. - 300 е.: ил.
м
4. Блюменштейн В.Ю. Механика технологического наследования на стадиях обработки и эксплуатации деталей машин / В.Ю. Блюменштейн, В.М. Смелянский. - М.: Машиностроение-1, 2007. -400 с.: ил.
5. Блюменштейн В.Ю. Методика и устройства контроля геометрических параметров очага деформации при обкатывании и выглаживании деталей горных машин/ В.Ю. Блюменштейн, Ю.А. Антонов, И.Р. Гергал // Вестник КузГТУ. - 2001. -№ 3.- С. 26-27.
ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСА РАБОТЫ ДОЛОТООБРАЗНЫХ ЛЕМЕХОВ ВЛУГВВ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕМ ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКВЙ ОБРАБОТКИ
В. П. ТИМОШЕНКО, доцент, канд. техн. наук АлтГТУим. И. И. Ползу нова, г. Барнаул
В данной работе проведен анализ режимов термообработки носка долотообразных лемехов после индукционной наплавки режущей кромки с исследованием структуры и свойств закаленного металла. Выявлены недостатки существующего технологического процесса термообработки. Проведены экспериментальные исследования, на основании которых разработаны предложения по его совершенствованию.
Для повышения долговечности долотообразные лемеха плугов подвергаются индукционной наплавке твердыми сплавами [1]. Однако долговечность лемехов определяется не только износостойкостью наплавленного металла, но и прочностью его основного металла, особенно на долоте [2].
Для изготовления лемехов чаще всего используется углеродистая сталь Л53 ГОСТ 8531-78. При вспашке почвы контур лемехов значительно изменяется. Характер линейного износа режущей кромки лемехов представлен на рис. 1 .
Из эисунка видно, что наиболее активно изнашивается носовая часть лемеха, в результате чего постеген-но исчезает долотообразный выступ. Долото лемеха при работе в почве является наиболее нагруженной частью. Его износ примерно в 5...8 раз выше, чем гря-молинейная часть лемеха. Поэтому, чтобы повысить ресурс работы лемеха, долото кроме износостойкой наплавки подвергают закалке.
Рис. 1. Изменение контура лемеха в процессе износа
Цегью настоящей работы является разработка предложений по совершенствованию технологического
процесса термической обработки долота лемехов.
Сегодня для закалки долота лемеха на ряде заводов сельскохозяйственного машиностроения используется полуавтомат, который состоит из закалочного бака с системой оборота воды. На баке смонтированы две поворотные кассеты, на которые поочередно укладываются наплавленные лемеха сразу после завершения процесса наплавки. Наплавленная часть лемеха в этом случае имеет температуру 1250... 1350 °С. Пр/1 подстуживании лемеха до температуры закалки по команде от фотопирометра срабатывает исполнительный механизм и термппбрябятыяармяя часть лемеха опускается в закалочную ванну Время выдержки в воде регулируется с помощью реле, которое по истечении заданного времени дает команду на возврат кассеты в исходное положение. После закалки лемеха укладываются в стопку таким образом, что закаленная часть лемеха находится в непосредственной близости с незакаленной частью, имеющей в этот момент температуру 600...700 °С, и за счет конвективного теплообмена отпускается.
Таким образом, согласно технологическому процессу лемех после наплавки (температура наплавки 1280... 1320 °С) должен остыть до температуры 810...830 °С и после закалки в воде отпуститься за счет теплопередачи от лезвия лемеха, которое закалке не подвергается.
Установлено, что при термообработке по такой методике закаленный слой получается только под наплавленным слоем. При этом не выдерживается величина протяженности зоны закалки (120... 135 мм) по полевому обрезу, что не отвечает требованию чертежа.
Известно, что для доэвтектоидных сталей, к которым относится зталь /153, температура закалки должна быть на 30...50еС выше точки АСЗ -810...830 °С [1]. При повышении этой температуры до 1280... 1320 °С и достаточно длительной выдержки наплавляемой части лемеха при этой температуре (15...20 °с) происходит рост зерна аустенита. В стадии поставки периодический прокат имеет балл зерна аустенита 8...9, а после
№3(40)2008 17
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ
наплавки соответственно 1...2, в результате чего снижается ударная вязкость, увеличивается возможность возникновения больших закалочных напряжений.
Экспериментально в лабораторных условиях установлено, что время остывания лемеха после наплавки цо температуры закалки лежит в пределах от 65 до 75 с. Эти данные получены при контроле термического цикла остывания с помощью термопар. В производственных условиях при обследовании партии из 5Э лемехов установлено, что команду на срабатывание механизма закалки фотопирометр подает в интервале от 15 до 45 с. Это объясняется тем, что после наплавки на поверхности металла образуется окалина, которая при остывании вспучивается и вносит существенную погрешность при измерении температуры фотопирометром.
В результате в большинстве случаев закалка производится с температур 10ОО... 1150 °С, что гриводит к образованию трещим, рис. 2.
Для выявления структуры и свойств основного металла после термообработки были проведены исследования потрем вариантам.
Рис.2. Трещины в основном металле лемеха после термообработки по существующей технологии, х450
Рис.3. Структура металла после термообработки по варианту 1,х450
1 и 2 вариант - имитация существующего технологического процесса. Вариант 3 - предлагаемая технология термообработки.
1) Нагрев до 1300 °С, с охлаждением до 610 °С, закалка в воде, отпуск пои 340..360 °С. Образовавшаяся структура - сорбит с областями бейнита. Балл зерна 1 ...2 (рис.3). Твердость НРСЭ 47...49.
2) Нагрев до 1300 °С, с охлаждением до 810 °С, закалка в воде без отпуска. Образовавшаяся структура - бейнит с областями мартенсита. Балл зерна 1...2. (рис.4). Тзердость НЯСЭ 47...49.
3) Нагоев до 1300 °С и охлаждение на воздухе. Нормализация при 830 °С. Закалка в воде. Отпуск при 360 °С. Образовавшаяся структура - троостит с областями бейнита. Балл зерна 8...9 (рис. 5). Твердость НЯСЭ49...50.
Рис.4. Структура металла после термообработки по варианту 2, х450
Рис.5. Структура металла после термообработки по варианту 3, х450
За критерий оценки качества закалки были приняты испытания на ударную вязкость. Проведенные испытания показали, что у образцов, закаленных по 1 и 2 вариантам, ударная вязкость соответственно в 1,27 и 1,32 раза ниже, чем у образцов, термообработанных по варианту 3.
После испытаний был исследован характер излома. Все образцы имеют межзереннный характер разрушения. У образцов, термообработанных по варианту 1 и 2, видны почти не искаженные поверхности границ зерен с резко выраженными краями и точками пересечения фасеток отдельных зерен (рис. 6, а, б). Четко очерчены вторичные трещины по границам зерен. У образцов, закаленных по варианту 3 в сочетании с межзеренным разрушением имеются фасетки скола (рис. 6, в). Вторичные трещины отсутствуют.
18 №3(40)2008
ТЕХНОЛОГИЯ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ С^Д
В результате проведенного комплекса исследований установлено, что наилучшие результаты показали образцы, нормализованные после закалки.
Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что введение нормализации как отдельной операции позволит значительно улучшить эксплуатационные качества долотообразных лемехов. При этом окажется возможным обеспечить размеры зоны закалки в соответствии с требованиями чертежа.
Таким образом, основной задачей термической обработки после индукционной наплавки является устранение последс-вий перегрева основного металла. С этой целью в технологическом процессе изготовления деталей после наплавки необходимо предусматривать операцию нормализации.
Технология и режимы нормализации наплавленных деталей не имеют принципиальных отличий от аналогичной термической обработки других сталей, имеющих крупное зерно.
Полевые испытания лемехов, термообработанных по предлагаемой технологии, показали, что ресурс их работы по сравнению с серийно выпускаемыми лемехами, повесился в среднем на 23%.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. В результате проведённых исследований установлено, что существующий на ряде предприятий сельхозмашиностроения технологический процесс изготовления долотообразных лемехов приводит к образованию крупнозернистой структуры в основном металле, в результате чего происходит облом долота лемеха и, как следствие, его выбраковка.
2. Введение операции нормализации в процесс термообработки позволяет измельчить зерно основного металла и сушественно повысить его ударную вязкость. В результате ресурс работы лемеха повышается в среднем на 23%.
Список литературы
1. Индукционная наплавка твердых сплавов / В.Н. Ткачев, Б.М. Фиштейн, Н.В. Казинцев, Д.А. Алдырев. - М.: Машиностроение, 1970.- '85 с.
2. Износ и повышение долговечности деталей сельскохозяйственных машин / В.Н. Ткачев. - М.: Машиностроение. 1971.-264 с.
в
Рис.6. Фрактограммы излома закаленных образцов, х500 а, б, в- соответственно 1 2, 3 варианты закалки
ЛЕГИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ОТЛИВВК С ПОМОЩЬЮ ОБМАЗОК ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР).
Одним из современных способов изменения структуры и свойств поверхностных слоев материала является легирование из обмазок литейной формы. Применение обмазок формы в литейном гроизводстве известно уже давно, однако основными целями их применения являются улучшение качества поверхности отливок, сохранение литейной формы и предотвращение её взаимодействия с заливаемым расплавленным металлом, устранение
Н.В. МАРТЮШЕВ, ассистент, ТПУ, г. Томск
пригара отливок. Однако введение в состав обмазки специальных составов позволяет производить легирование поверхностных слоев отливки в местах её нанесения. Такой подход дает возможность в ряде случаев значительно изменить свойства поверхности отливок, не изменяя свойств внутреннего слоя отливки. Как правило, для
(Продолжение на стр. 22)
№ 3 (¿0) 2008 19
