Упрочнение нитроцементацией рабочих органов кормоприготовительных машин

УПРОЧНЕНИЕ НИТРОЦЕМЕНТАЦИЕЙ РАБОЧИХ ОРГАНОВ КОРМОПРИГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН

В.И. Колмыков, В.В. Серебровский, А.Ю. Молодкин

Аннотация. Представлены результаты обследования изношенных рабочих органов молотковых зернодробилок, проанализирован механизм изнашивания молотков, предложен способ упрочнения молотков зернодробилок нитроцементацией.

Ключевые слова: нитроцементация, рабочие органы, молотковые зернодробилки, способ упрочнения

Кормовая база - основа развития животноводства. Особое внимание в структуре кормовых рационов животных и птицы отводится концентрированным кормам (дробленому зерну), доля которых составляет 60% и более. Усвоение этих кормов и снижение их потерь зависит от качественного измельчения зерна.

Основными машинами в технологическом процессе приготовления концентрированных кормов являются измельчители ударного действия - молотковые дробилки. Простота устройства, высокая надежность в работе, динамичность рабочих режимов и высокая производительность обусловили широкое распространение этих машин на предприятиях агропромышленного комплекса страны.

Однако наряду с названными выше достоинствами, молотковым дробилкам свойственны и некоторые недостатки, основным из которых является высокая интенсивность изнашивания рабочих органов-молотков. Исследованиями установлено, что нарушение рабочего процесса из-за износа молотков, например в дробилках К ДМ-2, наступает после 100-140 часов работы. При этом уменьшается производительность, увеличивается доля крупной фракции в дробленом зерне и повышается энергоемкость процесса измельчения.

Рабочими органами большинства зернодробилок являются пластинчатые молотки, материалом для изготовления которых служит сталь 30 ХГСА с закалкой и последующим отпуском до твердости HRC 42...47. В процессе эксплуатации молотки интенсивно изнашиваются, так как работают в зерновой массе, загрязненной абразивными частицами, при воздействии динамических (ударных) нагрузок. При изнашивании молотков расстояние между внешними кромками и решетом (декой) дробилки увеличивается, при этом снижается степень измельчения и нарушается уравновешенность ротора, что вызывает сильную вибрацию дробилки и может привести к аварии. На гранях молотков вследствие интенсивного абразивного изнашивания образуются фаски, из-за чего снижается степень измельчения зерна вплоть до того, что при больших износах дробление прекращается.

Наши исследования свидетельствуют о преобладании коррозионно-механического изнашивания - процесса, характеризующегося одновременным протеканием пластической деформации поверхностного слоя материала и его физико-механическим взаимодействием со средой при трении. У подавляющего большинства исследованных молотков обнаруживаются следы механического взаимодействия их поверхностей с твердыми частицами (отделение частиц износа), из чего можно заключить, что абразивное изнашивание является ведущим процессом.

Известно [1,2], что радикально повысить абразивную износостойкость стали можно, значительно увеличив ее твердость путем создания поверхностных слоев, насыщенных частицами твердой фазы (карбидами, нитридами и т.п.). Нами предложен способ нитроцементации низколегированных сталей в пастообразном карбюризаторе следующего состава (% масс): желтая кровяная соль - 15...25; аммиачная селитра - 10...15; угле-

кислый натрий - 8...12, сажа - остальное. Компоненты в сухом виде тщательно перемешивали и разводили дест-риновым клеем до консистенции густой пасты. Упрочняемые изделия покрывали пастой (толщина покрытия

1.0...1.5 мм), высушивали и проводили нитроцементацию в закрытом контейнере с наполнителем в виде чугунной стружки. Температура нитроцементации -

820...900°С, длительность - 6...10 ч. Микроструктуры диффузионных слоев, полученных при различных температурах, представлены на рисунке 1, влияние температуры и длительности процесса на глубину нитроцементации стали 30ХГСА - на рисунке 2.

Рисунок 1 - Микроструктуры диффузионных слоев нитроцементованной стали 30ХГСА: а) температура

900°С; б) температура 850 °С

1.ММ

1/

{>

850 860 880 [ц. С

д1---1-----1----1----1

б 7 8 9 і. ч

Рисунок 2 - Зависимость глубины диффузионного слоя стали 30ХГСА от температуры (1) и длительности (2) нитроцементации

Влияние режимов нитроцементации на износостойкость стали 30 ХГСА изучали в условиях сухого трения по кварцевому абразиву на машине ХЧ-Б, удельная нагрузка 3МПа. После нитроцементации образцы закаливали с температуры 880°С в масле, отпуск при 180 °С 1ч. Результаты эксперимента представлены на рисунке 3.

И.г/ч л с

^ 1 20

о

X п 15

к

10

5

V

\

N

\ К „

"г 7 к* —^

800 820 840 860 880 1а, *С

Рисунок 3 - Зависимости твердости нитроцементованной стали 30ХГСА (1) и интенсивности абразивного изнашивания (2) от температуры нитроцементации

Как видно из представленных данных, нитроцементация, повышая твердость поверхностного слоя стали 30ХГСА и способствуя образованию в нем большого

количества карбидной фазы, приводит к резкому снижению абразивного износа. По сравнению с молотками зернодробилок, упрочненных традиционным методом (закалка + низкий отпуск), молотки, подвергнутые нитроцементации в пастообразном карбюризаторе с последующей закалкой, оказались в 10...12 раз более износостойкими. Поэтому предлагаемый метод можно рекомендовать для упрочнения молотков, а также других деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания.

Список использованных источников

1 Хрущов М.М., Бабичев М.А. Абразивное изнашивание. - М., 1970.

2 Колмыков В.И., Переверзев В.М., Воротников В.А. Эффективность упрочнения стали карбидами при химикотермической обработке // Технология и оборудование для новых прогрессивных методов химико-термической обработки деталей тракторов и с.-х. машин. - Волгоград НТО Маш-пром, 1988. - С. 61-64.

Информация об авторах

Колмыков Валерий Иванович, доктор технических наук, профессор кафедры технологии металлов и ремонта машин ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА».

Серебровский Вадим Владимирович, доктор технических наук, профессор кафедры информатики и электроэнергетики фГБОУ вПо «Курская ГСХА».

Молодкин Артем Юрьевич, аспирант ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА».