ИННОВАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ЛЕМЕХОВ ПЛУГОВ

12. Коломейченко А.В., Кузнецов И.С., Кравченко И.Н. Исследования толщины и микротвердости электроискровых покрытий из аморфных и нанокристаллических сплавов // Сварочное производство. 2014. №10. С. 36-39.

13. Коломейченко А.В., Кузнецов И.С. Упрочнение электроискровой обработкой режущих кромок зерноуборочных машин // Вестник Орловского государственного аграрного университета. 2013. Т. 40. №1. С. 187-190.

14. Коломейченко А.В., Кузнецов И.С. Микротвердость электроискровых покрытий из аморфных и нанокристаллических сплавов // Труды ГОСНИТИ. 2013. Т. 113. С. 379-382.

15. Ageeva E.V., Khoryakova N.M., Ageev E.V. Morphology and composition of copper electrospark powder suitable for sintering // Russian Engineering Research. 2015. Т. 35. №1. С. 33-35.

16. Агеева Е.В., Хорьякова Н.М., Пикалов С.В., Агеев Е.В. состав, структура и свойства медного электроэрозионного порошка, полученного в среде керосина // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2015. №4. С. 4-8.

17. Аксенов Л.Б., Петров В.М., Кудряшов А.Е., Галышев А.А. Сравнительная износостойкость покрытий электроискрового легирования c применением СВС-электродов с нанодисперсными модификаторами // Металлообработка. 2010. №3. С. 1519.

18. Левашов Е.А., Погожев Ю.С., Кудряшов А.Е., Рупасов С.И., Левина В.В. Дисперсно-упрочненные наночастицами композиционные материалы на основе TiC-Ni для электроискрового легирования // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2008. №2. С. 17.24.

19. Николенко С.В., Пячин С.А., Бурков А.А. Формирование электроискровых покрытий из твердого сплава ВК8 с добавкой AL2O3 // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия и функциональные покрытия. 2011. №1. С. 58-62.

20. Бурумкулов Ф.Х., Сенин П.В., Величко С.А. Геометрические параметры и физико-механические свойства поверхностей, образованных при электроискровой обработке материалов в газовой среде: руководящий документ РД 10.003 - 2009 // Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2009. 44 с.

21. Основы научных исследований: учебное пособие / И.Н. Кравченко, А.В. Коломейченко, В.Н. Логачев [и др.]. СПб.: Изд-во Лань, 2015. 304 с.

22. Надежность технических систем. Практикум: учебное пособие / А.В. Коломейченко, Ю.А. Кузнецов, Н.В. Титов [и др.]. Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2013. 112 с.

УДК 631.316.022.4.004.67

ИННОВАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ

ЛЕМЕХОВ ПЛУГОВ

Петриков И.А., аспирант 3 года обучения направления подготовки 35.06.04 «Технологии, средства механизации и энергетическое оборудование в сельском, лесном и рыбном хозяйстве» Научный руководитель: к.т.н., доцент Титов Н.В. ФГБОУ ВО Орловский ГАУ

АННОТАЦИЯ

Разработана перспективная технология восстановления и упрочнения отечественных и зарубежных лемехов плугов с использованием металлокерамических покрытий, получаемых на режущих поверхностях лемехов карбовибродуговым методом (КВДУ). Технология включает следующие основные операции: удаление изношенной режуще-лезвийной части лемеха, изготовление новой режуще-лезвийной части и ее

упрочнение КВДУ, приваривание упрочненной режуще-лезвийной части к восстанавливаемому лемеху и ее затачивание. При КВДУ вначале на упрочняемую поверхность наносится паста, содержащая наноразмерные компоненты, которая высушивается до затвердевания. Затем между упрочняемой поверхностью с нанесенной пастой и угольным электродом установки для КВДУ зажигается электрическая дуга. При ее горении происходит как наплавка композиционного металлокерамического покрытия из компонентов пасты, так и термодиффузионное насыщение подложки углеродом за счет его диффузии вследствие сублимации угольного электрода. В состав пасты входят стальная матрица (порошки типа ПГ-10Н-01, ПГ-ФБХ6-2 и др.), карбид бора В4С, измельченный до наноразмерного состояния, и криолит Na3AlF6, улучшающий стабильность и качество горения дуги. Разработанную технологию можно использовать не только для восстановления с упрочнением изношенных лемехов плугов, но и для упрочнения новых лемехов.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

Лемех плуга, восстановление, карбовибродуговое упрочнение, технология, металлокерамическая паста, угольный электрод, изнашивание.

ABSTRACT

The promising technology restoration and strengthening domestic and foreign ploughshares was developed using cermet coatings obtained on the cutting surfaces plowshares karbovibro arc method. The technology includes the following basic steps: removing the worn part of the cutting-blade ploughshare, manufacturing of new cutting-edge cutting portion and its hardening karbovibro arc method, welding cutting-blade hardened parts to a restored ploughshare and its sharpening. When karbovibro arc method first applied to the surface hardening paste, containing nanoscale components, is dried to solidify. Then, between the hardenable surface by applying a paste and carbon electrode plants for cvah ignited electric arc. At its combustion occurs as a cladding composite cermet coating paste components, and thermal diffusion saturation of the carbon substrate due to its diffusion due to the sublimation of the carbon electrode. The structure consists of a steel matrix paste (powder-type PG-10N-01, PG-FBH6-2 et al.), boron carbide B4C ground to nano-sized state, and cryolite Na3AlF6, improves the stability and quality of the arc. The developed technology can be used not only for the restoration of hardening of worn plowshares of plows, but also for the strengthening of new plowshares.

KEYWORDS

Ploughshares, restoration, carbo vibration arc hardening, technology, cermet paste, carbon electrode, wear.

Лемеха отечественных и зарубежных плугов при эксплуатации подвергаются интенсивному ударно-абразивному изнашиванию, и как следствие, быстро теряют свое работоспособное состояние (рисунок 1). Так, например, средний ресурс лемехов плугов российского производства в зависимости от вида почв и их физического состояния составляет всего 5...20 га, лемехов плугов зарубежного производства -20...60 га [1-3]. Использование изношенных лемехов приводит к снижению качества выполняемых работ, нарушению агротехнических сроков их проведения, увеличению простоев техники, возрастанию затрат на обработку почвы и горюче-смазочные материалы, уменьшению количества полученной товарной продукции.

Одним из путей повышения долговечности лемехов плугов является применение упрочняющих технологий при их производстве или восстановлении. В настоящее время одним из перспективных способов упрочнения, позволяющим значительно повысить износостойкость и долговечность режущих поверхностей рабочих органов машин различного назначения, является их карбовибродуговое упрочнение (КВДУ) с использованием угольного электрода и металлокерамических паст [4-17]. Сущность метода КВДУ заключается в том, что вначале на упрочняемую

поверхность наносится паста, содержащая наноразмерные компоненты, которая высушивается до затвердевания. Затем между упрочняемой поверхностью с нанесенной пастой и угольным электродом установки для КВДУ зажигается электрическая дуга. При ее горении происходит как наплавка композиционного металлокерамического покрытия из компонентов пасты, так и термодиффузионное насыщение подложки углеродом за счет его диффузии вследствие сублимации угольного электрода. В состав паст входят стальная матрица (наплавочный порошок), керамические компоненты (карбиды, оксиды, бориды), измельченные до наноразмерного состояния, и криолит NaзAlF6, улучшающий стабильность и качество горения дуги. Применение наноразмерных компонентов в составе пасты значительно улучшает физико-механические свойства упрочняющих металлокерамических покрытий, полученных КВДУ.

1

б)

Рисунок 1 - Лемеха плугов ПЛН-3, 4, 5 (а) и Ьеткеп Еигой1атап1 (б): 1 - изношенный; 2 - новый

Комплекс проведенных научных исследований [18] позволил разработать и предложить ремонтному производству перспективную технологию восстановления с упрочнением лемехов плугов, позволяющую существенно повысить их износостойкость. Разработанная технология включает следующие основные операции: удаление изношенной режуще-лезвийной части лемеха, изготовление новой режуще-лезвийной части и ее упрочнение КВДУ, приваривание упрочненной режуще-лезвийной части к восстанавливаемому лемеху и ее затачивание.

Вначале производят удаление изношенной режуще-лезвийной части лемеха. При этом целесообразно использовать угловые шлифовальные машины, например, типа МШУ-2-230. Новую режуще-лезвийную часть изготавливают из листовой рессорной стали твердостью 35...40 ИКС [19]. В качестве материала для изготовления

режуще-лезвийной части можно использовать листы автомобильных рессор, утратившие упругость, но имеющие твердость не ниже 35HRC. Форма и размеры вновь изготавливаемой режуще-лезвийной части в каждом конкретном случае должны определяться в зависимости от величины износа лемеха.

Затем изготовленную режуще-лезвийную часть упрочняют КВДУ, используя при этом угольный электрод и металлокерамическую пасту. В состав пасты входит стальная матрица (порошки типа ПГ-10Н-01, ПГ-ФБХ6-2 и др.), карбид бора В4С, измельченный до наноразмерного состояния и криолит NaзAlF6. По результатам предварительно проведенных исследований такой состав пасты является наиболее оптимальным для упрочнения лемехов плугов. Пасту готовят механическим смешением входящих в ее состав компонентов с добавлением связующего вещества (50% водный раствор клея ПВА). Затем наносят шпателем на упрочняемую поверхность слоем толщиной 2,0...2,5 мм и высушивают при температуре 90...95°С до затвердевания.

Для КВДУ используют установку ВДГУ-2, разработанную и производимую ФГБНУ ГОСНИТИ. Установка содержит инверторный источник тока на 200...250А, пульт управления и вибратор с закрепленным в нем угольным электродом диаметром 6.8 мм [4, 6, 7, 9, 13]. КВДУ осуществляют на следующих режимах: сила тока - 70.80 А, напряжение - 30.35 В, частота вибрации угольного электрода - 25 Гц. Вибрация электрода позволяет снизить нагрев режуще-лезвийной части при ее упрочнении. Толщина полученного металлокерамического покрытия составляет 1,0.1,2 мм, твердость - 68.70 HRC.

Затем осуществляют приваривание упрочненной КВДУ режуще-лезвийной части к восстанавливаемому лемеху сплошным швом с двух сторон без разделки кромок. При этом используют ручную электродуговую сварку и электроды для углеродистых сталей серии УОНИ диаметром 3 мм. Сила тока при сварке составляет 130.140 А [20]. При наложении шва с тыльной стороны следует обращать внимание на то, чтобы он не превышал ширину плоскости крепления. В противном случае будет затруднена установка лемеха на стойке. После этого лицевую часть лемеха затачивают с образованием лезвия под углом 15.25° на обдирочно-шлифовальном станке.

Благодаря тому, что металлокерамическое покрытие, образующееся на упрочняемой режуще-лезвийной части, состоит из относительно мягкой и эластичной стальной матрицы и включенных в ее состав сверхтвердых керамических компонентов (фаз), образующихся при горении электрической дуги, восстановленные и упрочненные по предлагаемой технологии лемеха плугов имеют высокие твердость и износостойкость. Результаты сравнительных испытаний на изнашивание упрочненных при помощи предлагаемой пасты и неупрочненных образцов из закаленной стали 65Г показали, что после упрочнения их износостойкость возрастает в среднем в 2,8 раза. В связи с этим использование разработанной технологии позволит значительно увеличить долговечность отечественных и зарубежных лемехов плугов, эксплуатируемых в условиях интенсивного ударно-абразивного воздействия.

Разработанную технологию можно использовать не только для восстановления с упрочнением изношенных лемехов плугов, но и для упрочнения новых лемехов. Упрочнение можно осуществлять как в стационарных условиях на специализированных заводах-изготовителях сельскохозяйственной техники, так и в небольших мастерских сельскохозяйственных предприятий и даже в полевых условиях при наличии источника электроэнергии.

Библиография:

1. Лялякин В.П., Соловьев С.А., Аулов В.Ф. Состояние и перспектива упрочнения и восстановления деталей почвообрабатывающих машин сварочно-наплавочными методами // Труды ГОСНИТИ. 2014. Т.115. С. 96-104.

2. Михальченков А.М., Козарез И.В., Михальченкова М.А. Изнеос цельнометаллических и составных лемехов // Тракторы и сельхозмашины. 2014. №7. С. 39-43.

3. Титов Н.В., Коломейченко А.В., Столин А.М. и др. Повышение ресурса долот лемехов плугов электродуговой наплавкой СВС-электродами // Ремонт, восстановление, модернизация. 2016. №12. С. 19-23.

4. Титов Н.В., Виноградов В.В., Слободчиков Д.А. Импортозамещающая технология упрочнения стрельчатых лап почвообрабатывающих машин // Инновации в сельском хозяйстве. 2016. №1(16). С. 138-141.

5. Коломейченко А.В., Титов Н.В., Кондрахин Н.А. и др. Исследование технологических возможностей карбовибродугового метода упрочнения рабочих органов почвообрабатывающих машин // Техника и оборудование для села. 2015. №2. С. 24-26.

6. Титов Н.В., Петриков И.А. Перспективные способы повышения долговечности рабочих органов почвообрабатывающей техники // Материалы Международной научно-практической конференции «Особенности технического и технологического оснащения современного сельскохозяйственного производства». Орел: Изд-во ОрелГАУ. 2013. С. 201-206.

7. Титов Н.В., Коломейченко А.В., Виноградов В.В. и др. Исследование влияния режимов и параметров карбовибродугового упрочнения на толщину металлокерамического покрытия // Техника и оборудование для села. 2016. №9. С. 3437.

8. Литовченко Н.Н., Титов Н.В., Коломейченко А.В. и др. Упрочнение рабочих органов машин, работающих в абразиве // Труды ГОСНИТИ. 2013. Т.111. Ч.2. С. 086088.

9. Лялякин В.П., Титов Н.В., Литовченко Н.Н. и др. Карбовибродуговой метод упрочнения деталей машин, работающих в условиях абразивного износа, наплавкой металлокерамики (КВДНМК) // Труды ГОСНИТИ. 2014. Т.114. С. 144-149.

10. Коломейченко А.В., Титов Н.В., Виноградов В.В. Результаты производственных испытаний стрельчатых лап зарубежной почвообрабатывающей техники, упрочненных методом КВДУ // Труды ГОСНИТИ. 2015. Т.119. С. 170-175.

11. Титов Н.В., Коломейченко А.В., Виноградов В.В, Басинюк В.Л. Особенности зажигания электрической дуги при карбовибродуговом упрочнении рабочих органов сельскохозяйственных машин // Техника и оборудование для села. 2016. № 4. С. 34-38.

12. Титов Н.В. Повышение износостойкости рабочих поверхностей стрельчатых лап почвообрабатывающих машин карбовибродуговым упрочнением // Техника и оборудование для села. 2015. № 11. С. 38-41.

13. Коломейченко А.В., Титов Н.В., Виноградов В.В. и др. Исследование микроструктуры композиционных металлокерамических покрытий, полученных карбовибродуговой наплавкой // Технология машиностроения. 2016. №9. С. 5-8.

14. Титов Н.В., Коломейченко А.В. Универсальная технология восстановления и упрочнения рабочих органов почвообрабатывающих машин // Труды ГОСНИТИ. 2015. Т.121. С. 291-297.

15. Титов Н.В., Коломейченко А.В., Логачев В.Н. и др. Исследование технического состояния стрельчатых лап посевного комплекса John Deere, упрочненных карбовибродуговым методом // Техника и оборудование для села. 2015. №5. С. 30-32.

16. Коломейченко А.В., Титов Н.В., Виноградов В.В. и др. Влияние керамических компонентов пасты на твердость упрочненных карбовибродуговым методом поверхностей // Труды ГОСНИТИ. 2015. Т.118. С. 140-145.

17. Titov N.V., Kolomeichenko A.V., Litovchenko N.N. Innovative method of tillage tool hardening // Vestnik OrelGAU. 2014. №2(47). Р. 42-48.

18. Кравченко И.Н., Коломейченко А.В., Логачев В.Н. и др. Основы научных исследований. Учебное пособие. СПб.: Изд-во Лань. 2015. 304 с.

19. Коломейченко А.В., Кравченко И.Н., Титов Н.В. и др. Технология машиностроения. Лабораторный практикум: учебное пособие. СПб.: Изд-во Лань. 2015. 272 с.