Рециклинг твердосплавных электроэрозионных порошков при реновации лемеха плуга

РЕЦИКЛИНГ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫХ ПОРОШКОВ ПРИ РЕНОВАЦИИ ЛЕМЕХА ПЛУГА

Е.В. Агеев, Е.В. Агеева, А.С. Чернов, А.С. Бондарев, Е.П. Новиков, Г.С. Маслов, Е.И. Паршина

Аннотация. В статье представлена эффективная технология восстановления и упрочнения лемеха плуга за счет использования твердосплавных порошков, полученных электроэрозионным диспергированием отходов вольфрамсодержащих спеченных твердых сплавов.

Ключевые слова: лемех плуга, отходы твердых сплавов, электроэрозионное диспергирование, порошок, восстановление и упрочнение.

Одной из основных проблем развития современного сельхозмашиностроения является повышение качества, надежности и долговечности деталей, узлов и механизмов. Одной из основных причин выхода из строя является их изнашивание. При большом многообразии видов и механизмов изнашивания в машиностроении одной из актуальных проблем является повышение качества деталей, работающих в условиях абразивного и коррозионно-абразивного изнашивания. Эта проблема может быть решена за счет применения эффективных методов изготовления, восстановления и упрочнения деталей машин путем применения специальных материалов, обеспечивающих получение покрытия с заданными физико-механическими свойствами. Такими материалами, с точки зрения цены и качества, являются, прежде всего, порошковые твердые сплавы, полученные из отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов.

Одним из перспективных методов получения порошка, практически из любого токопроводящего материала, в том числе и твердого сплава, отличающийся относительно невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса, является метод электроэрозионного диспергирования (ЭЭД) [1-3]. Технологический процесс получения порошков из отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов (ОВТС) включает следующие основные операции:

1. Сбор и сортировка отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов по маркам (химическому составу).

2. Очистка отходов (от загрязнений, стружки).

3. Загрузка отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов в реактор и подключение электродов.

4. Заливка в реактор рабочей жидкости (воды дистиллированной или керосина осветительного).

5. Выбор режимов диспергирования (напряжения, емкости конденсаторов и частоты следования импульсов).

Таблица 1 - Технологический процесс восстановления лемеха плуга

Номер операции Наименование операции Оборудование и приспособления Инструменты и материалы

005 моечная установка для мойки коленчатых валов МД-2 МС-6; МС-8; ЛАБОМИД-102; ветошь обтирочная ГОСТ 5354-79

010 дефектовочная стол дефектовщика ПМД-70 поверочная плита 2-2-1000x630, пластинчатый щуп 3-2, штангенциркуль ЩЦ-1-125-0,1, специальный шаблон

015 термическая электропечь камерная СН 36х12х4/10Н/ -

020 слесарная молоток слесарный ГОСТ 2310-77 -

025 шлифовальная станок круглошлифовальный 3А423 круг шлифовальный ПП 90-50-305

030 наплавочная выпрямитель сварочный ВДУ-306 специально изготовленный электрод полого типа с порошком, полученным методом ЭЭД из сплава Т15К6 в воде

035 шлифовальная станок круглошлифовальный 3А423 круг шлифовальный ПП 90-50-305;

040 контрольная стол дефектовщика ПМД-70 микрометр МК 75-100 ГОСТ4381-80

045 дефектовочная стол дефектовшцка ПМД-70 поверочная плита 2-2-1000x630, пластинчатый щуп 3-2, штангенциркуль ЩЦ-1-125-0,1, специальный шаблон

6. Электроэрозионное диспергирование.

7. Отстаивание и слив рабочей жидкости.

8. Отделение наноразмерной фракции центрифугированием.

9. Химическая очистка порошка (при необходимости).

10. Прокаливание порошка в печи при температуре 150 - 200 °С в течение 20-30 минут.

11. Контроль качества.

Фома и морфология частиц порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов твердого сплава Т15К6 в воде, представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Микрофотография порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов твердого сплава Т15К6 в воде

Технологический процесс восстановления лемеха плуга, изготовленного из стали 65Г специально изготовленным электродом полого типа с порошком, полученным методом ЭЭД из сплава Т15К6 в воде представлен в таблице 1.

Таблица 2 - Характеристики покрытий, нанесенных электродуговой наплавкой, с использованием твердосплавных порошков, полученных ЭЭД__

Микрошлиф с исследуемыми зонами Зона 5 ' ~* Зона 6

Характерные зоны Зона 1, 2 Зона 3, 4 Зона 5, 6, 7

Микроструктура участков, х 450

Микротвердость, МПа 350±10 250±10 170±10

Относительная износостойкость 1,9 - 1,0

Основные операции техпроцесса восстановления:

1. Дефектация лемеха. Очищенный и вымытый лемех осматривали. Контролировали основные параметры технического состояния. Поверхность лемеха должна быть ровной. Допускается коробление лезвия лемеха до 4, а его спинки - до 2 мм. Контроль вели на поверочной плите 2-2-1000x630 пластинчатым щупом 3-2. Ширина лемеха должна быть не менее 92 мм. Ее проверяют штангенциркулем ЩЦ-1-125-0,1.

Ширина затылочной фаски лемеха (рисунок 2) должна быть меньше 6...8 мм при работе на средних почвах и 3...4 мм при работе на тяжелых почвах. Для проверки ширины затылочной фаски лемеха используют штангенциркуль ЩЦ-1-125-0,1. Толщина режущей кромки лезвия лемеха не должна превышать 1 мм на расстоянии 0,5 мм от режущей кромки. Толщину, определяют с помощью штангенциркуля ШЦ-1-125-0,1 в трех различных сечениях лезвия. Угол заточки лезвия лемеха должен быть 25...35°. Его контролировали специальным шаблоном.

2. Восстановление лемеха. Затупленный лемех восстанавливали оттяжкой после нагрева с последующей закалкой и заточкой, а также последующей наплавкой тыльной стороны лезвия специально изготовленным электродом полого типа с порошком, полученным методом ЭЭД из сплава Т15К6 в воде, с помощью сварочного выпрямителя ВД-306 на посту ручной дуговой наплавки, и заточкой с лицевой стороны (рисунок 2).

Рисунок 2 - Характер износа лезвия лемеха при вспашке средних и тяжелых почв: Р - сила, выталкивающая лемех из почвы; h - ширина затылочной фаски; а - угол наклона затылочной фаски к дну борозды

Результаты исследования структуры и свойств покрытий, полученных электродуговой наплавкой с использованием порошков сплава Т15К6, представлены в таблице 2.

Экспериментально установлено, что электродуговая наплавка с использованием порошков сплава Т15К6 способствует увеличению микротвердости в 2,1 раза и относительной износостойкости покрытий в 1,9 раза. Предложенная технология опробирована и внедрена в ОАО «КСТ». Эксплуатационные испытания показали, что срок службы упрочненных лемехов увеличился в два раза по сравнению с не упрочненными.

Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение 14.B37.21.1845.

Список использованных источников

1 Пат. 2449859 Российская Федерация, МПК C22F 9/14, С23Н 1/02, B82Y 40/00. Установка для получения нанодис-персных порошков из токопроводящих материалов / Агеев Е.В., Латыпов Р.А., Семенихин Б.А. [и др.]; заявитель и по-тентообладатель Юго-Зап. гос. ун-т. - № 2010104316/02; за-явл. 08.02.2010; опубл. 10.05.2012, Бюл. № 13.

2 Состав и свойства порошков из отходов твердых сплавов ВК8 и Т15К6, полученных электроэрозионным диспергированием / Р.А. Латыпов, Е.В. Агеев и [др.] // Все материалы. Энциклопедический справочник. - 2010. - № (7). -С. 2-7.

3 Получение износостойких порошков из отходов твердых сплавов / Е.В. Агеев, Р.А. Латыпов // Заготовительные производства в машиностроении. - 2010. - № 12. - С. 39-44.

Информация об авторах

Агеев Е.В., кандидат технических наук, доцент кафедры автомобилей, транспортных систем и процессов ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет», е-mail: ageev_ev@mail.ru, тел. 8-904-526-55-07.

Агеева Е.В., кандидат технических наук, доцент кафедры физической химии и химической технологии ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет», е-mail: ageevа-ev@yandex.ru, тел. 8-904-525-50-70.

Чернов А.С., аспирант ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет», е-mail: svarka-kstu@mail.ru

Бондарев А.С., студент ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет».

Новиков Е.П., студент ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет.

Маслов Г.С., студент ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет».

Паршина Е.И., студент ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет».