СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЛАП КУЛЬТИВАТОРОВ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИН
METHOD OF RESTORATION OF CULTIVATOR BLADES OF TILLAGE MACHINES

Изобретение относится к способам восстановления и упрочнения изношенных деталей с применением сварки и может быть использовано при восстановлении рабочих органов почвообрабатывающих машин, преимущественно лап культиваторов.
В ремонтном производстве известен способ восстановления лап культиваторов, включающий нагрев режущей кромки лапы до температуры 830…900°C и ее оттяжку на пневматическом молоте или наковальне, после чего лапу выравнивают гладилкой, затачивают на обдирочно-шлифовальном станке и подвергают термообработке (Мочалов И.И. и др. Ремонт сельскохозяйственных машин. - М.: Колос, 1984, - с. 70) [1].
Однако данный способ не позволяет повторно восстанавливать изношенные лапы культиваторов из-за отсутствия запаса металла, а также уменьшения площади поперечного сечения лапы, приводящего к снижению ее жесткости. Кроме этого, способ не обеспечивает высокой износостойкости восстановленных лап культиваторов.
Известен способ восстановления деталей почвообрабатывающих машин, включающий удаление изношенной рабочей части детали отрезным шлифовальным кругом, изготовление новой рабочей части в виде угловой пластины из низкоуглеродистой стали и ее заточку с образованием лезвия, упрочнение угловой пластины электролизным борированием и ее сварку с восстанавливаемой деталью (Патент РФ 2241586, B23P 6/00, опубл. 10.12.2004. Бюл. №34) [2].
Однако сварка упрочненной угловой пластины с восстанавливаемой деталью, изготовленной из стали 65Г и обладающей плохой свариваемостью, требует предварительного подогрева детали, что увеличивает трудоемкость и себестоимость восстановления. Кроме того, данный способ не позволяет реализовать эффект самозатачивания лезвия восстановленной детали, что способствует снижению ее ресурса.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ восстановления лап культиваторов почвообрабатывающих машин, включающий удаление изношенной рабочей части лапы отрезным шлифовальным кругом, изготовление новой рабочей части в виде угловой пластины из среднеуглеродистой стали и ее заточку с образованием лезвия, изготовление в угловой пластине сквозных продолговатых отверстий для ее перемещения по мере износа, а в восстанавливаемой лапе - резьбовых отверстий для крепления угловой пластины с помощью винтов, упрочнение тыльной стороны угловой пластины электролизным борированием и ее крепление к восстанавливаемой лапе (Патент РФ 2325256, B23P 6/00, опубл. 27.05.2008. Бюл. №18) [3].
Однако при использовании данного способа не обеспечивается высокая ударная вязкость восстановленных и упрочненных лап культиваторов почвообрабатывающих машин, работающих при значительных нагрузках в условиях интенсивного абразивного изнашивания, что приводит к снижению их износостойкости.
Задачей изобретения является повышение долговечности восстановленных и упрочненных лап культиваторов почвообрабатывающих машин.
Техническим результатом изобретения является повышение ударной вязкости, твердости и износостойкости восстановленных и упрочненных лап культиваторов почвообрабатывающих машин.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются за счет того, что в заявляемом способе восстановления и упрочнения лап культиваторов почвообрабатывающих машин, включающем удаление изношенной рабочей части лапы отрезным шлифовальным кругом, изготовление и заточку с образованием лезвия новой рабочей части в виде угловой пластины из стали, изготовление в угловой пластине сквозных продолговатых отверстий для ее перемещения по мере износа, выполнение в восстанавливаемой лапе резьбовых отверстий для крепления угловой пластины с помощью винтов, упрочнение тыльной стороны угловой пластины и ее крепление к восстанавливаемой лапе, согласно изобретению угловую пластину изготавливают из конструкционной легированной стали марки 40ГР или 45Г2, а ее упрочнение осуществляют электровибродуговым способом, используя пасту, содержащую 50% порошка на никелевой основе типа ПС или ПГ, 30% карбида кремния, 12…15% азотнокислого натрия и 5…8% - нитрата аммония, которую расплавляют электрической дугой с использованием графитового электрода, при этом сила тока составляет 65…70 А, напряжение - 50…55 В, частота вибрации графитового электрода - 50 Гц.
Способ осуществляют следующим образом.
У восстанавливаемых лап изношенную рабочую часть срезают шлифовальным отрезным кругом при помощи угловой шлифовальной машины. Для восстановления и упрочнения лап культиваторов используют угловые пластины, изготовленные из конструкционной легированной стали, в которых выполняют сквозные продолговатые отверстия. Затем пластины упрочняют электровибродуговым способом с тыльной стороны. В восстанавливаемой лапе изготавливают резьбовые отверстия, после чего упрочненную угловую пластину и восстанавливаемую лапу соединяют винтами. В процессе эксплуатации по мере износа рабочей части лапы винты ослабляют и компенсируют износ за счет перемещения угловой пластины относительно лапы.
Пример. Удаление изношенной рабочей части восстанавливаемой лапы КШУ 17.402 широкозахватных культиваторов Грязинского культиваторного завода производят отрезным шлифовальным кругом. При этом используют угловую шлифовальную машину типа МШУ-2-230. Новую рабочую часть в виде угловой пластины изготавливают путем вырубки из листа и изгиба под требуемым углом заготовки из конструкционной легированной стали марки 40ГР или 45Г2 при помощи кривошипно-механического пресса. Использование для изготовления угловой пластины конструкционной легированной стали позволяет повысить износостойкость ее верхней лезвийной части, которая не подвергается упрочнению. Далее угловую пластину затачивают с образованием лезвия под углом 10…15° на универсально-заточном станке. Затем в угловой пластине при помощи фрезерного станка изготавливают сквозные продолговатые отверстия шириной 10 мм и длиной 18 мм.
3
4
3
После этого угловую пластину упрочняют электровибродуговым способом, используя при этом пасту, которую готовят путем смешения следующих компонентов: порошок на никелевой основе системы Ni-Cr-B-Si-C-Fe (например, порошок типа ПС-12НВК-01), являющийся матрицей -50%, карбид кремния SiC - 30%, азотнокислый натрий NaNO - 12…15%, нитрат аммония NHNO - 5…8%. Связующим для этих компонентов является 70% водный раствор клея ПВА. Пасту наносят шпателем на тыльную сторону угловой пластины. Толщина слоя накладываемой пасты - 2,5…3,0 мм, после нанесения она высушивается до затвердевания. При температуре 90…95°C время затвердевания не превышает 8…10 мин.
Для электровибродугового упрочнения используют установку ВДГУ-2, разработанную и производимую ГНУ ГОСНИТИ. Установка содержит инверторный источник тока, пульт управления и вибратор с закрепленным в нем графитовым электродом диаметром 6…10 мм. Между графитовым электродом и упрочняемой поверхностью с нанесенным слоем пасты зажигают электрическую дугу прямого действия обратной полярности, в результате чего на упрочняемой поверхности из компонентов пасты образуется металлокерамическое покрытие. Процесс ведут на следующих режимах: сила тока - 65…70 А, напряжение - 50…55 В, частота вибрации графитового электрода - 50 Гц. Вибрация графитового электрода с указанной частотой позволяет получить более плотное и прочное металлокерамическое покрытие. Одновременно с образованием покрытия при горении электрической дуги происходит легирование упрочняемой поверхности компонентами пасты вследствие термодиссоциации ее компонентов, а также углеродом за счет его диффузии вследствие сублимации графитового электрода. Перемещение графитового электрода по упрочняемой поверхности позволяет упрочнить всю тыльную сторону угловой пластины. Толщина полученного металлокерамического покрытия составляет 0,7…0,8 мм, глубина упрочнения - 1,4…1,5 мм, твердость - 78…80 HRC.
Затем в восстанавливаемой лапе при помощи вертикально-сверлильного станка выполняют отверстия диаметром 7,52 мм и нарезают резьбу диаметром 8 мм с шагом 0,5 мм. Упрочненную угловую пластину и восстанавливаемую лапу соединяют между собой при помощи винтов с резьбой М8 и шагом резьбы 0,5 мм, длиной 12 мм из стали 40Х, с потайной головкой.
Благодаря тому, что металлокерамическое покрытие, образующееся на упрочняемой поверхности, состоит из относительно мягкой и эластичной стальной матрицы и включенных в ее состав сверхтвердых керамических компонентов, образующихся при горении электрической дуги, восстановленные и упрочненные лапы культиваторов имеют высокую ударную вязкость. За счет того, что твердость тыльной стороны лезвия лапы после упрочнения становится в 3,0…3,5 раза выше, чем у лицевой стороны, обеспечивается эффект самозатачивания лапы. Это приводит к тому, что при работе культиваторной лапы под действием абразивных частиц почвы ее менее твердая лицевая сторона изнашивается быстрее, чем упрочненная тыльная, за счет чего острота режущей кромки поддерживается на протяжении всего срока службы лапы. Все это, а также полученная структура упрочняющего покрытия и термодиффузионное насыщение (легирование) упрочняемой поверхности компонентами пасты и углеродом приводят к существенному увеличению износостойкости и долговечности восстановленных и упрочненных лап культиваторов почвообрабатывающих машин (таблица).
Таблица
Показатели
Прототип
Предлагаемый способ
1. Ударная вязкость восстановленной и упрочненной лапы культиватора, %
100
160
2. Твердость тыльной стороны упрочненной лапы культиватора, HRC
58…62
78…80
3. Износостойкость восстановленной и упрочненной лапы культиватора, %
100
230
4. Долговечность восстановленной и упрочненной лапы культиватора, %
100
200
Как видно из таблицы, предлагаемый способ восстановления и упрочнения лап культиваторов почвообрабатывающих машин позволяет в среднем в 1,6 раза увеличить их ударную вязкость и на 35% - твердость упрочненной тыльной стороны лапы. В результате износостойкость восстановленных и упрочненных лап культиваторов почвообрабатывающих машин увеличивается в среднем в 2,3 раза, а их долговечность - не менее чем в 2 раза.