СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ СТРЕЛЬЧАТЫХ ЛАП ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИН
METHOD FOR RESTORATION AND HARDENING OF DUCKFOOT SHOVEL OF TILLAGE MACHINES

Изобретение относится к способу восстановления изношенных деталей с применением сварки и может быть использовано при восстановлении рабочих органов почвообрабатывающих машин, преимущественно стрельчатых лап, устанавливаемых на различные почвообрабатывающие агрегаты (культиваторы, глубокорыхлители и т.д.).
Повышение ресурса пахотных орудий является одной из основных проблем при обработке почвы. Для этой цели используются различные варианты восстановления и упрочнения поверхности рабочих органов почвообрабатывающих машин, которые работают в условиях повышенного абразивного изнашивания. Известен способ упрочнения деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания, при котором в качестве наплавляемого износостойкого материала используют металлокерамический композит, содержащий консолидированные сплавы карбидов, боридов, нитридов и армирующие керамические сверхтвердые включения из карбида бора, корунда и карбокорунда, который наносят на деталь с одновременным легированием упрочняемой поверхности бором, азотом и углеродом наплавкой с использованием графитового электрода, при этом после наплавки производят нагрев детали в печи до температуры фазовых превращений с выдержкой и последующей ее закалкой и низким отпуском (Патент РФ RU 2532602 С2, 20.07.14).
Недостатками этого способа являются высокие трудоемкость и стоимость восстановления. При этом наблюдается появление обезуглероживания материала детали из-за нескольких нагревов в электрической печи.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ восстановления культиваторных лап который включает удаление изношенной рабочей части лапы, изготовление угловой пластины из рессорно-пружинной стали и ее приваривание к восстанавливаемой лапе, в качестве износостойкого материала используют пасту, содержащую порошок на никелевой основе ПГ-10Н-01, карбид вольфрама и криолит, наносимую на противоположную, относительно лезвия, поверхность угловой пластины и после затвердевания расплавляют электрической дугой с использованием вибрирующего графитового электрода (Патент РФ RU 2540316 C1, 10.02.15) (прототип).
Недостатком данного способа является недостаточная прочность нанесенной поверхности из-за возникновения пор, появление которых неизбежно при вибрации электрода.
Задачей изобретения является повышение долговечности восстановленных и упрочненных стрельчатых лап почвообрабатывающих машин.
Техническим результатом изобретения является повышение твердости и износостойкости восстановленных и упрочненных стрельчатых лап почвообрабатывающих машин в условиях интенсивного абразивного изнашивания.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются следующим образом.
Первым этапом является удаление изношенной рабочей части восстанавливаемой лапы, с формированием тела детали в виде угловой пластины с неравными размерами крыльев, с использованием угловой шлифовальной машинки типа МШУ-150/1200, и круг отрезной марки KRAFTOOL 36250-150-2.5 150×2,5×22,23 А46Т 8F по ГОСТ Р 52588-2006 или аппарата для воздушно-плазменной резки. Неравные размеры образуются в результате неодинакового износа, вызванного особенностями работы лапы в зависимости от расположения детали на раме орудия или неправильной установки.
Вторым этапом является изготовление компенсирующей пластины из рессорно-пружинной стали (например, марок 50 ХГ или 55С2). Она состоит из двух элементов, соединенных между собой при помощи сварки. Каждая из частей имеет форму и размер, которые формируются по заранее изготовленному лекалу, соответствующему форме и размерам новой стрельчатой лапы, в зависимости от величины износа рабочей части лапы с каждой стороны.
Также для изготовления пластин могут использоваться автомобильные рессоры, потерявшие упругость, но имеющие твердость не ниже 36 HRC.
На третьем этапе осуществляется соединение частей компенсирующей пластины между собой и приваривание ее к восстанавливаемой лапе при помощи ручной дуговой сварки. Сварка ведется сплошным швом с двух сторон без разделки кромок электродами для сварки углеродистых сталей марки УОНИ диаметром 3 мм при силе тока 135-145 А. После приварки, компенсирующая пластина затачивается с образованием лезвия на универсально-заточном станке типа 3 А64Д.
2
3
Поверхность компенсирующей пластины упрочняется за счет наплавки износостойкого материала на всей площади пластины. В качестве износостойкого материала используется композиция, состоящая из 52-57% порошка на железной основе типа ПГ-С27 с размерами частиц 100 мкм, 40-45% карбида вольфрама в виде сплава ВК-6 с размерами гранул 25 мкм и 1-3% нанопорошка оксида алюминия AlO с размерами частиц 80 нм.
Наплавка износостойкого материала осуществляется на установках для плазменной наплавки при обратной полярности и дугой прямого действия, когда она горит между неплавящимся электродом и наплавляемой поверхностью. В качестве плазмообразующего газа используется аргон (Ar). Наплавляемый порошок засыпается в питатель и с помощью транспортирующего газа подается в сопло плазмотрона, а затем и в зону горения дуги, где он расплавляется и переносится на поверхность компенсирующей пластины, образуя слой высокой твердости. Транспортирующим газом может быть любой газ и с помощью регулирования его подачи устанавливается расход порошка.
Наплавку ведут на следующих режимах: сила тока 250-290 А, напряжение 45 В, скорость наплавки 3,5-4,5 м/ч, подача порошка 45 г/мин, расход аргона 15 л/мин, расстояние от плазмотрона до детали 60-70 мм. Толщина наплавленного слоя составляет 1,8…2 мм, его твердость - 77…79 HRC.
2
3
Благодаря тому, что наплавленный слой, полученный на восстанавливаемой и упрочняемой стрельчатой лапе имеет железную основу и, в составе, присутствуют карбид вольфрама и наноразмерный AlO, восстановленные и упрочненные лапы имеют высокие твердость и износостойкость в условиях интенсивного абразивного изнашивания. Это связано с тем, что образуется мелкозернистая ледебуритная структура дендритно-ячеистого типа с включениями твердого карбида вольфрама, обладающая наилучшей сопротивляемостью при абразивном износе. Оксид алюминия, в данном случае, будет являться модификатором, из-за которого будут образовываться дополнительные центры кристаллизации, тем самым измельчая образующуюся структуру наносимого слоя.
Применение плазменной наплавки для упрочнения стрельчатых лап почвообрабатывающих машин позволяет повысить твердость наплавленного слоя рабочей поверхности лапы в среднем на 35-40% по сравнению с традиционными способами восстановления и является равноценным по сравнению с прототипом, исключая указанный недостаток. Износостойкость лапы в условиях интенсивного абразивного изнашивания увеличивается на 40-50%. В результате долговечность восстановленных и упрочненных стрельчатых лап почвообрабатывающих машин при обработке почв, обладающих высокой изнашивающей способностью, увеличивается в среднем в 2,1-2,3 раза.