Способы упрочнения и упрочняющего восстановления лемехов плугов с сопутствующей термообработкой (аналитическоерассмотрение)

pastbishch: monografiya. Bryansk: Bryanskaya GSKhA, 2011. 211 s.

7. Prosyannikov E.V., Silaev A.L., Koshelev I.A. Specific ecological features of 137Cs behavior in river floodplains // Russian Journal of Ecology. 2000. T. 31, № 2. P. 132-135.

8. Radioekologicheskie aspekty primeneniya mineral'nykh udobreniy na radioaktivno zagryaznennykh kormovykh ugod'yakh / N.M. Belous, A.G. Podolyak, E.V. Smol'skiy, A.F. Karpenko // Agrokhimicheskiy vestnik. 2016. № 2. S. 10-14.

9. Prognozirovanie nakopleniya 137Cs i 90Sr v travostoyakh osnovnykh tipov lugov Belorusskogo Poles'ya po agrokhimicheskim svoystvam pochv /A.G. Podolyak, S.F. Timofeev, N.V. Grebenshchikova, T.V. Arastovich, V. Zhdanovich // Radiatsionnaya biologiya. Radioekologiya. 2005. T. 45, № 1. S. 100-111.

10. Belous N.M., Shapovalov V.F., Smol'skiy E.V. Effektivnost' agrotekhnicheskikh priemov po polu-cheniyu bezopasnoy produktsii na poymennykh kormovykh ugod'yakh // Agro XXI. 2013. № 1-3. S. 41-43.

11. Otsenka korennogo uluchsheniya lugov, zagryaznennykh 137Cs / I.N. Belous, D.N. Prishchep, Yu.A. Anishina, E.V. Smol'skiy//Agrarnaya nauka. 2011. № 12. S. 11-13.

12. Smol'skiy E.V., Serdyukov A.P., Baturo L.M. Effektivnost' agrotekhnicheskikh i agrokhimicheskikh priemov na zagryaznennykh kormovykh ugod'yakh // Agrokhimicheskiy vestnik. 2015. № 2. S. 22-24.

13. Belous N.M., Torikov V.E. Kontseptsiya razvitiya zhivotnovodstva Bryanskoy oblasti // Vestnik Bryanskoy GSKhA. 2015. №3-1. S. 59-61.

14. Kosolapov V.M. Sovremennoe kormoproizvodstvo - osnova uspeshnogo razvitiya APK i prodo-vol'stvennoy bezopasnosti Rossii //Zemledelie. 2009. № 6. S. 3-5.

15. D'yachenko V.V., Dronov A.V., D'yachenko O.V. Vysokourozhaynye bobovo-myatlikovye travosmesi dlya agroklimaticheskikh usloviy yugo-zapadnoy chasti Tsentral'nogo regiona //Zemledelie. 2016. № 7. S. 31-35.

16. Fokin A.D., Lur'e A.A., Torshin S.P. Sel'skokhozyaystvennaya radiologiya: uchebnik. 2-e izd., pererab. i dop. SPb.: Lan', 2011. 416 s.

17. Veterinarno-sanitarnye trebovaniya k radiatsionnoy bezopasnosti kormov, kormovykh dobavok, syr'ya kormovogo. Dopustimye urovni soderzhaniya radionuklidov 90Sr i 137Cs. Veterinarnye pravila i normy. VP 13.5.13/06-01 // Veterinar. Patologiya. 2002. № 4. S. 44-45.

18. Gigienicheskie trebovaniya k bezopasnosti i pishchevoy tsennosti pishchevykh produktov: Sani-tarno-epidemiologicheskoe pravila i normy SanPiN 2.3.2.1078-01. M.: Minzdrav RF, 2002. 164 s.

19. Normy radiatsionnoy bezopasnosti (NRB-99/2009). SanPiN 2.6.1.2523-09 // Rossiyskaya gazeta. Spetsial'nyy vypusk. 2009. № 171/1 (prilozhenie).

20. Kharkevich L.P., Belous I.N., Anishina Yu.A. Reabilitatsii radioaktivno zagryaznennykh senokosov i pastbishch. Bryansk: Bryanskaya GSKhA, 2011.

УДК 631.3.02

СПОСОБЫ УПРОЧНЕНИЯ И УПРОЧНЯЮЩЕГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЛЕМЕХОВ ПЛУГОВ С СОПУТСТВУЮЩЕЙ ТЕРМООБРАБОТКОЙ

Ways of Strengthening and Reinforcing Recovery of Ploughshares with Concomitant Heat Treatment

Михальченков A.M.1, д.т.н., профессор, Козарез И.В., Тюрева A.A. 1, к.т.н.

Mikhalchenkov A.M., KozarezI.V., TyurevaA.A.

1ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет» Bryansk State Agrarian University

Аннотация. Наличие в сельскохозяйственном производстве Российской Федерации огромного количества пахотных агрегатов и, соответственно, деталей их рабочих органов остро ставит вопрос об увеличении межремонтной наработки данных технических систем и отдельных конструктивных элементов. Первый ряд в этой проблеме занимают лемеха плужных корпусов, т.к. работоспособность плуга определяется, прежде всего, техническим состоянием этой детали. В свою очередь ресурс лемеха сравнительно невелик, что привело к разработке большого количества технологий, направленных на его повышение. К одним из способов обеспечения сравнительно высокой стойкости к абразивному изнашиванию является наплавочное армирование. Такой способ позволил создать совокупность технологических вариантов в зависимости от почвенных условий. Одним из фактов, позволя-

ющим повысить износостойкость является увеличение твердости рабочей поверхности вследствие влияния тепловых нагрузок от наплавки. Однако соответствующего анализа разработанных технологических схем не проводилось и это несколько тормозит создание новых более совершенных технологий. Проведенный авторами анализ известных приемов армирования позволил установить, что факт прироста твердости имеет место, но он незначителен и существенного повышения износостойкости лемеха не обеспечит. Между тем, в данной теме заложены определенные потенциальные возможности, поэтому авторы рекомендуют продолжить соответствующие научные поиски.

Summary. A huge number of plowing aggregates and, respectively, the parts of their working bodies in the agricultural production of the Russian Federation raise the question of the increase in interrepair operating time of these technical systems and their individual components. Ploughshares take up the first number in this issue as the plow performance is determined, above all, by the technical state of this part. As the life time of a ploughshare is relatively small, it leads to the development of a large number of technologies aimed at improving it. Filler reinforcement appears to be one of the ways of ensuring a relatively high resistance to abrasion. This technique allowed developing a complex of technological options depending on soil conditions. The higher working surface hardness due to the thermal welding load makes it possible to improve the wear resistance. However, no appropriate analysis of the developed technological schemes has been conducted, and it hinders the development of new, more advanced technologies. The analysis of existing reinforcement techniques conducted by the authors has allowed establishing that the hardness growth takes place, but it is insignificant and it will not provide any significant increase in ploughshare durability. Meanwhile, the subject laid down certain potentials, so the authors recommend the continuation of the respective scientific research.

Ключевые слова: упрочнение, восстановление, лемех плуга, термообработка, износостойкость, ресурс.

Keywords: strengthening, recovery, ploughshare, heat treatment, wear resistance, life time.

Введение. Постановка предмета исследований

Учеными Брянского ГАУ и ГОСНИТИ разработан ряд технологий (технологических вариантов) упрочнения лемехов плужных корпусов, основанных на способе наплавочного армирования [1, 2, 3]. Метод отличается простотой реализации, не требует дорогостоящих материалов и высокой квалификации исполнителей, что обеспечило ему достаточно широкое применение. Сущность метода состоит в ручной или полуавтоматической электродуговой наплавке валиков на отдельную наиболее изнашиваемую часть рабочей поверхности лемеха с шагом 30-40 мм перпендикулярно перемещению почвы. Наваривание производится электродным материалом с количеством углерода около 0,1 % [4, 5, 6]. К настоящему времени разработано большое число вариантов технологического исполнения армирования опирающееся на особенности обрабатываемой почвы [7]. Одной из особенностей данного метода является сопровождающий его процесс термоупрочнения. Однако отсутствие критического подхода к анализу положительных и отрицательных сторон разработанных технологических схем армирования в определенной мере сдерживает их дальнейшее развитие. В тоже время создание технологий изготовления и восстановления, сочетающих одновременно ряд факторов, обеспечивающих повышение служебных свойств изделия, несомненно, относится к перспективным направлениям [8].

Таким образом, предметом исследований явилось проведение анализа существующих технологий наплавочного армирования с точки зрения термоупрочнения и выработка предложений по их совершенствованию .

Анализ технологических схем армирования

Автор [1] считает, что тепловые процессы и структурные изменения, происходящие при армирующей наплавке, обеспечат некоторое повышение твердости детали в зоне термического влияния, тем самым способствуя росту стойкости к абразивному изнашиванию. Этот фактор подтвержден экспериментально как лабораторными, так и полевыми испытаниями [9]. Наличие зон термического влияния с повышенной твёрдостью, безусловно, будет способствовать росту износостойкости упрочненной зоны, но такое увеличение вряд ли будет значительным, т. к. она увеличивается не на очень большую величину (7HRC) с 25HRC до 32HRC. Тем не менее, значение 32HRC указывает на наличие трооститной структуры, относящей к закалочным фазам. При этом установлено, что зона термического влияния распространяется от валика на длину в 15-20 мм, т.е. шаг наплавки должен составлять 30-40 мм (по 15-20 мм на сторону от соседствующих валиков). Если по величине шага будут нарушения в большую или меньшую сторону, степень упрочняющего эффекта упадет. Нужно сказать, что изыскание разработчиков в этом плане ограничиваются наплавкой электродными материалами с возможно минимальным значением углерода (C<0,1 %) , т.е, используются электроды для сварки угле-

родистых и низколегированных сталей. Кроме того, исследователи не учли такой параметр режима наплавки как скорость формирования валиков. В связи с этим следует провести исследовательские работы по подбору наплавочных материалов, обеспечивающих максимальную абразивную износостойкость.

В рамках изложенной выше технологической схемы в [1] рассматривается эллипсовидная конфигурация валиков, оставляя за рамками экспериментов другие их формы, хотя геометрия может оказать определенное влияние на стойкость упрочненной области к изнашиванию. Нет сведений и о влиянии времени на эффект термоупрочнения.

Следующим технологическим вариантом, обеспечивающим увеличение упрочняющего эффекта от армирования, служит вариант формирования валиков, при котором каждый предыдущий перед нанесением последующего должен остыть до температуры 50 - 60°С [9]. Такой вариант технологии обеспечивает высокую скорость охлаждения валика и зоны термического влияния за счет существенного градиента температур лемеха и сформированного металла. Охлаждение каждого валика позволит увеличить их твердость с 15HRC до 30HRC, что положительно скажется на росте износостойкости, но существенного её прироста ожидать не следует вследствие незначительной разности твердо-стей валиков сформированных непрерывной наплавкой и наплавкой с охлаждением каждого. Более высокого эффекта применительно к данному варианту можно достичь, увеличив объем металла или площади наплавки. Для этого следует проводить формирование валиков одновременно на плоских деталях, собранных в пакет.

В работах [2,6] предложено проводить охлаждение области упрочнения путем её погружения в воду после формирования последнего армирующего валика. В этом случае, по мнению исследователей [6], в упрочняемой зоне будут иметь место термические процессы, связанные с появлением закалочных структур. Вызывает серьёзные сомнения вывод авторов [6] о наличии закалочных процессов при охлаждении детали сразу же после окончания армирования, т.к. её температура, судя по внешнему виду (нет изменений цвета побежалости), явно не соответствует температуре фазовых превращений лемешной стали. Тем более автор [1] не убедительно показал наличие роста HRC валиков. Следует полагать, что достижение наплавленным металлом критических точек возможно при увеличении сварочного тока, однако работы, подтверждающие сделанное предположение, отсутствуют, что указывает на необходимость провидение соответствующих исследований.

Результаты анализа

Анализ работ, отражающих вопросы термообработки при упрочнении и упрочняющем восстановлении с применением наплавочного армирования, показал, что имеет место повышение твердости восстановленной области от теплового воздействия, но существенного эффекта по увеличению износостойкости этот фактор обеспечить не может из-за не слишком большого прироста HRC. Достижение сравнительно высокой стойкости к абразивному изнашиванию при использовании наплавочного армирования обеспечивается наличием других механизмов. Однако явление повышения твердости валиков и зоны термического влияния относится к резервам для повышения абразивной износостойкости, но требует дополнительных исследований.

Библиографический список

1. Тюрева A.A. Повышение долговечности плужных лемехов наплавочным армированием в условиях песчаных и супесчаных почв: дис. ... канд. тех. наук. - М., 2008. - С. 29 - 33.

2. Капошко Д.А. Термоупрочнение поверхности плужных лемехов методом шаговой наплавки с применением электродов для сварки углеродистых сталей: дис. ... канд. тех. наук. - Санкт - Петербург - Пушкин, 2007. - С. 9 - 88.

3. Кожухова Н. Ю. Наплавочное армирование рабочих органов почвообрабатывающих машин, эксплуатирующихся на тяжелых почвах (на примере плужных лемехов): дис. ... канд. тех. наук. - М., 2011. - С. 94 - 145.

4. Михальченков А. М., Танеев Ю. М., Будко С. И., Капошко Д. А. Способ упрочнения лемехов плугов из среднеуглеродистых и высокоуглеродистых сталей // Патент России № 2274526. 2006. Бюл. №11.

5. Жуков А. А., Киселева Л. С., Свист В. Н. Износостойкость восстановленных лемехов применением сварочного армирования и термообработки // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения. Сборник научных работ. - Брянск: Издательство Брянской ГСХА, №1, Вып. 6, 2007. С. 36 - 39.

6. Михальченков А. М., Тюрева А. А., Козарез И. В., Михальченкова М. А. Способ повышения износостойкости плужных лемехов // Патент России № 2334384. 2008. Бюл. № 27.

7. Ожегов Н.М., Добринов А.В., Капошко Д.А., Бармашов А.В. Методы повышения эффективности наплавочных технологий упрочнения деталей почвообрабатывающих машин // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2011. - № 25. - С. 211-217.

8. Титов Н.В., Коломейченко А. В., Виноградов В.В. Анализ перспективных способов упрочнение рабочих органов почвообрабатывающих машин // Техника и оборудование для села.-2013.-№10.-С.33-36.

9. Лялякин В.П., Голубев И.Г. Перспективы восстановления деталей сельскохозяйственной техники // Техника и оборудование для села.-2016.-№4.-С.41-43.

10. Аулов В.Ф., Лужных П.В., Кирейнов А.В., Рыбалкин А.В., Строев А.Н. Результаты полевых испытаний упрочненных рабочих органов почвообрабатывающих машин // Труды ГОСНИТИ. 2013. -Т. 113.- С. 300-309.

11. Лялякин В.П., Соловьев С.А., Аулов В.Ф. Упрочнение и восстановление деталей почвообрабатывающих машин сварочно-наплавочными методами (обзор) // Сварочное производство. 2014. -№ 7. - С. 32-36.

12. Ерохин М.Н., Новиков B.C. Повышение прочности и износостойкости лемеха плуга // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина. 2008. - № 3. - С. 100-107.

References

1. Tyureva A.A. Increase in durability due to filler reinforcement in sandy and sandy loam soils: dis. ... of cand. technical sciences. M., 2008. P. 29 - 33.

2. Kaposhko D.A. Thermostrengthening of plowshare surface due to the method of step-by-step welding with the use of electrodes for welding of carbon steels: dis. ... of cand. technical sciences. Saint-Petersburg. Pushkin, 2007. P. 9 - 88.

3. Kozhukhova N.Y. Filler reinforcement of working bodies of tillage machines, operated on heavy soils (plowshares as an example): dis. ... of cand. technical sciences. M., 2011. P. 94 -145.

4. Mikhalchenkov A.M., Ganeev Y.M., Budko S.I. Kaposhko D.A. The method of hardening ploughshares made of medium- and high-carbon steels // Patent of Russia № 2274526. 2006. Bull. №°11.

5. Zhukov A.A., Kiseleva L.S., Swist V.N. Durability of the recovered plowshares with welding reinforcement and heat treatment // Construction, Use and Reliability of the Agricultural Machines. Collection of scientific papers. - Bryansk: Publ. Bryansk State Agricultural Academy, №°1. Vol. 6. 2007. P. 36 - 39.

6. Mikhalchenkov A.M., Tyureva A.A., Kozarez I.V., Mikhalchenkova M.A. The method of increasing the wear resistance ofplowshares // Patent of Russia № 2334384. 2008. Bull. №27.

7. Ozhegov N.M., Dobrinov A.V., Kaposhko D.A., Barmashov A.V. Methods of improving the surfacing technologies of hardening tillage machine bodies // Bulletin of St. Petersburg State Agrarian University. 2011. № 25. P. 211-217.

8. Titov N.V., Kolomeychenko A.V., Vinogradov V.V. Analysis of promising techniques of working bodies hardening of tillage machines // Machinery and Equipment for Rural Area. 2013. №10. P.33-36.

9. Lyalyakin V.P., Golubev I.G. Prospects of recondition of agricultural machinery parts// Machinery and Equipment for Rural Area. 2016. №4. P. 41-43.

10. Aulov V.F., Luzhnyh P.V., Kireynov A.V., Rybalkin A.V., Stroev A.N. The results of field tests of working bodies hardening of tillage machines // GOSNITI Proceedings. 2013. V. 113. P.°300-309.

11. Lyalyakin V.P., Soloviev S.A., Aulov V.F. Hardening and restoration of tillage machinery parts with welding-surfacing methods (review) // Svarochnoe Proizvodstvo. 2014. № 7. P. 32-36.

12. Erokhin M.N., Novikov V.S. Increasing the durability and wear resistance of the ploughshare // Vestnik of the Federal state educational institution of higher professional education "Moscow State Agroengineering University named after V.P. Goryachkin". 2008. № 3. P. 100-107.