КУЛЬТИВАТОРНАЯ ЛАПА

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к орудиям для обработки почвы и может быть использована при изготовлении и ремонте культиваторных лап паровых и междурядных культиваторов.
Известна культиваторная лапа, у которой на краю режущих лезвий нанесен наплавкой износостойкий слой [1]. Недостатком известной лапы является ее низкая стойкость.
Наиболее близкой к заявляемой является культиваторная лапа, содержащая держатель и два крыла с наплавленными износостойким слоем режущими лезвиями [2]. Недостатком известной конструкции лапы является ее низкая стойкость, т.к. в ней не регламентировано соотношение размеров наплавленного слоя с толщиной металла лапы.
Технический результат полезной модели - повышение срока службы культиваторной лапы при равномерном износе режущей части.
Технический результат достигается тем, что в культиваторной лапе, содержащей держатель и два крыла с наплавленными износостойким слоем режущими лезвиями, наплавленный износостойкий слой выполнен на наружной поверхности режущих лезвий, толщина наплавленного слоя составляет 0,04-0,85 от толщины крыла, а ширина составляет 2-30 от толщины наплавленного слоя, причем наплавленный слой наряду с другими легирующими элементами содержит по массе 1,0-6,5% углерода и 2,5-45,0% хрома.
На фиг.1 изображена культиваторная лапа, вид сверху; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1. Культиваторная лапа состоит из держателя 1 и двух крыльев 2 толщиной δ с наплавленным слоем 3 толщиной h и шириной ℓ, расположенный на наружной поверхности вдоль края крыльев (лезвий).
Нанесение на наружную поверхность лезвия износостойкого слоя обеспечивает его самозатачивание. Самозатачивающееся лезвие состоит из двух слоев, материалы которых значительно отличаются по износостойкости. Режущий слой в заявленной лапе выполнен из более износостойкого наплавленного металла. Второй слой, выполненный из относительно мягкого, вязкого материала (например, стали 65Г), является несущим; его назначение - предохранять режущий слой от поломок. Как правило, лапы культиваторов изготавливают из стали 20, стали 65Г и аналогичных сталей. Эти стали хорошо поддаются штамповке, горячей ковке и механической обработке твердосплавным режущим инструментом, при этом они обладают относительно невысокой износостойкостью по сравнению с более легированными сталями и сплавами. Во время работы лезвия износостойкий слой должен постоянно выступать на лезвии и резать почву (сорные растения или другие сельскохозяйственные материалы). В процессе работы лапы самозатачивающееся лезвие должно сохранять достаточную остроту профиля. Сама форма профиля двухслойного лезвия, получающаяся при изнашивании, как показали исследования, зависит от износостойкости материалов слоев и соотношения толщины крыла культиваторной лапы и размеров наплавленного износостойкого шва.
Установлено, что оптимальное самозатачивание лезвия обеспечивается при толщине наплавленного слоя h равной 0,04-0,85 от толщины крыла δ. Если это соотношение будет меньше, то основной металл лезвия будет изнашиваться медленнее, начнет затупляться лезвие, что приведет к снижению качества и производительности обработки почвы. При превышении верхнего значения соотношения, наоборот, из-за малой толщины основной металл лезвия будет изнашиваться быстро, обнажится износостойкий слой и он начнет крошиться.
Отсутствие выкрашивания наплавленного слоя лезвий и оптимальное самозатачивание обеспечивается при ширине наплавленного слоя ℓ. равной 2-30 от толщины h наплавленного слоя. При меньшем значении соотношения ширина наплавленного слоя резко уменьшается, что приводит к снижению стойкости лапы. При превышении верхнего значения наблюдается более интенсивный износ основного металла лезвия, по сравнению с ненаплавленным, излишне обнажается износостойкий слой, что приводит к его выкрашиванию.
Наплавка износостойкого слоя на наружную поверхность лезвий повышает износостойкость лапы за счет того, что при этом наблюдается равномерный износ нижней части лезвия под подрезанным слоем почвы, а верхний поднятый слой скользит по износостойкому слою. За счет равномерного износа сохраняется острота режущей кромки и ее стойкость на излом и выкрашивание.
Выполнение износостойкого наплавленного слоя на лезвиях из сплава с содержанием по массе 1,0-6,5% углерода и 2,5-45,0% хрома, обеспечивает улучшенное самозатачивание (сохранение оптимального профиля лезвия) за счет ускоренного изнашивания металла крыла и замедленного изнашивания наплавленного режущего слоя. При меньшем содержании углерода и хрома ускоряется процесс изнашивания наплавленного слоя, а при большем - резко увеличивается хрупкость наплавленного металла и повышается его склонность к выкрашиванию.
При выполнении культиваторной лапы с остро заточенными лезвиями и последующей наплавкой на наружную часть лезвий износостойкого шва, возможно упрочнение (подкалка) основного металла, что снижает скорость процесса самозатачивания на этом участке. В этом случае износостойкий наплавленный слой может быть выполнен на некотором расстоянии от края лезвия, как правило, не превышающем ширину износостойкого наплавленного слоя.
Пример. Культиваторная лапа выполнена горячим прессованием из стали 65Г и состоит из держателя 1 и двух крыльев 2 толщиной 6 мм с наплавленным слоем 3 толщиной 2 мм, что составляет 0,33 от толщины крыла и шириной 25 мм, что составляет 12,5 от толщины наплавленного слоя. Наплавленный слой расположен на наружной поверхности вдоль края крыльев (лезвий). Наплавка выполнена плазменно-порошковым способом сплавом следующего состава, масс.%: углерод 2,5; хром 20,5; молибден 1,5; кремний 1,1; марганец 1,2; железо - остальное. При эксплуатации такой лапы в первую очередь изнашивается основной металл - сталь 65Г, обнажается наплавленный слой, в результате проявляется эффект самозатачивания. В связи с установлением соотношения между толщиной крыла и размерами наплавленного слоя, при рекомендованном содержании в наплавленном металле углерода и хрома, наблюдается сохранение самозатачивания лапы до полного износа наплавленного слоя. Срок службы лап возрастает в 2-4 раза при равномерном изнашивании и отсутствии выкрашивания, снижается расход топлива, улучшается качество обработки почвы.
Источники информации:
1. Патент РФ №2216138 МПК А01В 35/20. Опубл. 20.11.2003
2. Патент РФ №2070363 МПК А01В 35/00. Опубл. 20.12.1996