автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Технология упрочнения дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин электроконтактной приваркой

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК-

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНОЛОГИИ УПРОЧНЕНИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ "Ремдеталь" (ВНИИТУВИД "Ремдеталь")

од

„,.,. _ ^ ^ На правах рукописи

Бахмудкадиев Нухкади Джалалович

УДК 621.763:631.33.024.3.004.67

ТЕХНОЛОГИЯ УПРОЧНЕНИЯ ДИСКОВЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ

ПРИВАРКОЙ

Специальность 05.20.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт

сельскохозяйственной техники

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва - 1998 г.

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте технологии упрочнения, восстановления и изготовления деталей (ВНИИТУВИД) "Ремдеталь".

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Поляченко А.В.

Научный консультант - кандидат технических наук, старшин

научный сотрудник Латыпов РА.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Курчаткин В.В. кандидат технических наук, Бабаев И А.

Ведущее предприятие - Всероссийский научно-исследовательский

институт механизации сельского хозяйства (ВИМ)

Защита диссертации состоится " ^^ " 1998 г. в ^ часов

на заседании диссертационного совета Д 120.12.04 в Московском государственном агроинженерном университете им. В.П. Горячкина.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГАУ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по адресу: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, д. 58.

Автореферат разослан "// " 1998 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, профессор

НА. Счковский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время в условиях ограниченности материальных средств в промышленном и сельскохозяйственном производстве особое значение приобретают ресурсосберегающие технологии, реализуемые без увеличения материальных затрат. Это в полной мере относится v к технологиям восстановления и упрочнения режущих рабочих органог сельскохозяйственных машин.

Одним из путей решения этой задачи является использование в такю технологиях отходов машиностроения, в частности отходов шлифованго шарикоподшипникового производства (шлама ШХ15).

Одним из перспективных способов восстановления и упрочнения режущих рабочих органов является электроконтактная приварка (ЭКП). Однако до настоящего времени возможность использования шлама ШХ15 дго получения упрочняющих покрытий ЭКП практически не исследована.

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте технологии упрочнения, восстановления и изготовления деталей (ВНИИТУВИД "Ремдеталь") в соответствии с Государственной программо? 12.05 "Разработать научные основы эффективного использования инженерно-технического сервиса машин и оборудования, новых принципов и методов восстановления деталей, различных форм организации ресурсного обес печения АПК в условиях рыночных отношений."

Цель работы. Разработать технологию упрочнения дисковых рабочш органов сельскохозяйственных машин ЭКП шлама ШХ15.

Объект исследования. Упрочняющее покрытие из шлама LUX 15, нано симогоЭКП.

Общая методика включает анализ основных свойств шлама ШХ15, не следование влияния технологических параметров режима ЭКП на формирование покрытия из шлама ШХ15 и качество соединения его с основным ме таллом, изучение физико-механических свойств покрытий из шлама ШХ15 у процесса деформирования порошкового слоя из шлама ШХ15 при форми

ровании покрытия, технологического процесса упрочнения дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин и возможность его внедрения в производство, экономической эффективности разработанных предложений. При проведении экспериментов использовали современные методы исследований, приборы и оборудование.

Научная "новизна. В работе изучены основные свойства шлама ШХ15 и впервые показана возможность использования этого шлама для получения упрочняющих покрытий без его дополнительной переработки, то есть в исходном состоянии, исследовано влияние основных технологических параметров режима ЭКП на формирование покрытия и соединение его с основой, рассмотрены особенности формирования покрытия и образования соединения между приваренным слоем и основным металлом с позиций современных представлений о механизме образования соединения в твёрдой фазе, разработана модель деформирования порошкового слоя, позволяющая увязать рост прочности соединения покрытия с основой и плотности покрытия с величиной деформации и площадью контакта между формируемым покрытием и основой, изучены физико-механические свойства покрытия из шлама ШХ15 и предложен расчётно-экспернментальныи метод определения оптимальных параметров режима ЭКП шлама к стальным деталям.

Практическая ценность работы. Разработаны поворотное устройство для осуществления ЭКП стальной ленты, проволоки и порошковых материалов при получении упрочняющих покрытий на плоских дисковых рабочих органах, способ подачи шлама в зону сварки и разработан технологический процесс упрочнения дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин ЭКП шлама ШХ15 (на примере дисков сошников зерновых сеялок)

Реализация результатов работы. Технологический процесс упрочнения дисков сошников зерновых сеялок ЭКП шлама ШХ15 внедрен в научно-производственном предприятии "Ангстрем" Тверской области.

Апробация. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на:

- научно-практической конференции "Состояние и перспективы восстановления и упрочнения деталей машин", ЦРДЗ, г. Москва, 1994 г.;

- семинаре "Современные технологии восстановления и упрочнения деталей - эффективный способ повышения надежности машин", ЦРДЗ, г. Москва, 1996 г.;

- научно-практической конференции "Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России и повышение качества техники", Россельхо-закадемия,г. Москва, 1996 г.;

- международном симпозиуме "Горная техника на пороге XXI века", МГГУ, г. Москва, 1996 г.;

- научно-практической конференции "Восстановление и упрочнение деталей - современный эффективный способ повышения надежности машин", ЦРДЗ, г. Москва, 1997 г.;

- международной конференции "International Conference Welding. Technologies, eguipment, materials. MET - 97", RTU , Riga, 1997 г.;

- семинаре "Восстановление и упрочнение деталей - современный высокоэффективный способ повышения надежности машин", ВНИИТУВИД "Ремдеталь", г. Москва, 1998 г.;

- международной конференции "Технологии ремонта машин и механизмов. Ремонт- 98", УДЭНТЗ общества "Знание" Украины, г. Киев, 1998 г.

Публикации. По результатам исследований опубликовано тринадцать статей и получен патент РФ на способ наплавки для упрочнения режущей кромки изделия.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов, библиографии и приложения. Изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 39 рисунков, 10 таблиц, библиографию из 127 наименований и приложение.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Состояние вопроса, цель и задачи исследований

На основании анализа литературных данных рассмотрены виды изнашивания дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин, методы их восстановления и упрочнения, а также возможность использования шлифовальных отходов шарикоподшипникового производства (шлама ШХ15) в технологических процессах восстановления и упрочнения деталей. Установлено, что в научно-технической литературе отсутствуют данные о применении шлама ШХ15 в технологических процессах восстановления и упрочнения деталей ЭКП.

На основании проведенного анализа научно-технической литературы сформулированы основные задачи исследований:

- исследовать основные свойства отходов (шлама) шлифования шарикоподшипникового производства;

- исследовать влияние технологических параметров режима ЭКП на формирование покрытия из шлама ШХ15 и качество соединения его с основным металлом;

- изучить процесс деформирования порошкового слоя из шлама ШХ15 при формировании покрытия;

- изучить физико-механические свойства покрытия из шлама ШХ15;

- разработать и внедрить оборудование и технологию упрочнения дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин.

2. Методика экспериментальных исследований

В этом разделе описаны основное оборудование, материалы и методические приемы, принятые при выполнении работы.

При проведении исследований к дискам из стали 65Г и образцам, вырезанным из таких дисков, приваривали шлам ШХ15. Выбор стали 65Г обу-

словлен тем, что она нашла наиболее широкое применение для изготовления дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин.

Химический состав шлама стали ШХ15 определяли в соответствии с ГОСТ 16412.0-80. Форму и размер составляющих шлама определяли с помощью растрового электронного микроскопа BS-340 фирмы 'Тесла". Перед исследованиями шлам подвергали ультразвуковой очистке с частотой 44 кГц на приборе УЗДН2Т в течение 15 мин. Объемную долю абразивных включений в шламе определяли с помощью микроскопа "Neofot-21" в поляризованном свете по методике секущих плоскостей на прессовках диаметром 11,5 мм, полученных при давлении 60...160 кН и спеченных в вакуумной печи при Т = 1400° С. Объемную долю абразивных включений находили по формуле А = (SmdSy) х 100 %, где Sbk - суммарная площадь абразивных включений в исследуемом участке, Sy - площадь исследуемого участка. Удельную поверхность шлама определяли по методу БЭТ на газохромотографе ГХ-1. Прессуемость шлама ШХ15 определяли в соответствии с ГОСТ 23148-78. Плотность прессовки определяли по формуле П = m/v, где ш - масса прессовки, V - объем.

ЭКП осуществляли на серийно выпускаемой машине точечной сварки МТ-2827 и модернизированной установке 011-1-02 "Ремдеталь" при усилиях сжатия на электродах Р = 0,6-2,4 кН, токах I = 4,5-16,4 кА, длительностях импульса тока ta = 0,02-0,1 с; скорости приварки v = 1,0 м/мин; длительностях паузы между отдельными импульсами tu = 0,08-0,12 с.

Прочность соединения покрытия из шлама ШХ15 с основой определяли по методике испытаний на срез фиксированной площадки с помощью специально разработанной оправки, позволяющей срезать покрытия толщиной > 0,3 мм. Прочность соединения т приваренного слоя с основой определяли как отношение усилия среза Рср к площади соединения F, то есть т = Pcp/F.

Величину деформации порошкового слоя определяли с помощью индикатора часового типа, закрепленного на подвижном электроде машины

МТ-2827 и рассчитывали по формуле е = (ho - h) / ho, где ho - высота порошкового слоя (прессовки) до ЭКП, h - толщина покрытия.

Оценку пористости покрытия проводили на шлифах с помощью микроскопа "Neofot-21". При этом в исследуемом образце определяли количество пор, их величину и суммарную площадь. Пористость покрытия определяли как отношение суммарной площади пор в исследуемом участке к площади исследуемого участка, которую выражали в процентах, то есть: По = Fnop/Fo6iq х 100 %, где Fnop - суммарная площадь пор, Fo&a - площадь исследуемого участка покрытия. Относительную плотность покрытия определяли по формуле: v = 1 - Fnop/Fo6u¡.

Микротвердость зоны соединения покрытия с основой определяли в соответствии с ГОСТ 9450-76, коррозионную стойкость - методами экспресс анализа путем снятия анодных и катодных поляризационных кривых растворения и длительных коррозионных испытаний в 3 %-ном растворе Nací в течение 30 суток. Испытания на ударную вязкость проводили по стандартной методике. В качестве образцов использовали пластины размером 55x8x2,5 мм с покрытием и без покрытия с U-образным надрезом глубиной 2,0 мм. Испытания проводили на маятниковом копре ИО 5003-0,3 при максимальной энергии удара маятника 300 Дж. Ударную вязкость определяли как отношение затраченной работы на разрушение образца к площади его сечения Fy, то есть KCU = A/Fy.

Испытания на износостойкость проводили двумя способами. В качестве изнашивающей среды в обоих случаях использовали электрокорунд белый марки 25А зернистостью 80... 100 мкм.

В первом случае испытания проводили на установке абразивного изнашивания ПВ-7 с помощью резинового ролика при нагрузке Ри = 20 Н и частоте его вращения пр = 72 мин1. Испытания проводили в течение одного часа. Изнашивание образцов определяли по потере массы за время испытаний.

Во втором случае проводили ускоренные лабораторные испытания абразивной износостойкости образцов в условиях, моделирующих реальные условия эксплуатации дисковых рабочих органов. Для проведения таких испытаний разработано устройство, представляющее собой сосуд цилиндрической формы (барабан), внутри которого размещают изнашивающую среду и испытываемые образцы из стали 65Г в исходном состоянии, термо-обработанные до HRC 52 ...54, упрочненные ЭКП без подачи шлама и с покрытием из шлама ШХ15. Испытаниям, как и в первом случае, подвергали образцы размером 50x20x2,5 мм. Испытания проводили в течение 150 ч при частоте вращения барабана Пб = 360 мин1. Износостойкость образцов определяли по потере массы в комплексе с изменением их геометрических размеров через каждые 25 ч.

Металлографические исследования проводили на оптических микроскопах МБВ -2, "Neofot-21", "Metam - PI", МИМ - 8 и сканирующем электронном микроскопе "Stereoskan С4-10". Микрорентгеноспектральный анализ зоны соединения покрытия с основой проводили с помощью специальной приставки к электронному микроскопу "Stereoskan С4-10".

3. Исследование основных свойств шлама шарикоподшипникового производства

Экспериментально определены основные свойства шлама ШХ15, влияющие на процессы формирования покрытия и ответственные за его физико-механические свойства при ЭКП. Установлено, что шлифовальный шлам представляет собой мельчайшие стружки, имеющие форму завитков, пружинок с 2-3 кольцами, серповидных волокон и других им подобных. При этом каждая отдельная микростружка обычно имеет много заусенцев по всей своей длине. Такая конфигурация элементарных стружек, составляющих шлам, приводит к тому, что они практически не встречаются по отдельности. Обычно они образуют конгломераты - комки, состоящие из множества достаточно прочно сцепленных между собой элементарных стружек. Оценка размеров отдельных микростружек показала, что их средняя ширина со-

ставляет 10...25 мкм, длина - 40...114 мкм, толщина - 0,6 ...1,2 мкм. Некоторые свойства шлама ШХ15 представлены в таблице 1.

Таблица 1

Свойства шлама ШХ15

№Мо п.п. Свойства шлама ШХ 15 Тип шлифовального круга

№15А №25А №91А

1. Тип абразива электрокорунд нормальный электрокорунд белый электрокорунд хро-мотитанис-тый

2. Масса навески, г до промывки 20 20 20

после промывки 15,5 17,75 18,75

3. Объемная доля абразивных включений, % 11,2-12,4 4,7-5,9 4,8- 6,0

4. Размер абразивных включений, мм 0,2670,272 0,263 -0,271 0,01460,0155

5. Текучесть нет нет нет

6. Удельная поверхность, м2/г до размола 5.52 5,52 5,52

после размола - - 1,32 -

7. Плотность в исходном состоянии, г/см3 0,09-0,14 0,08-0,11 0,08-0,11

8. Плотность прессовки, г/см3 до спекания 4,36 4,33 4,24

после спекания 6,74 6,71 6,71

9. Проба на приваривае- мость до нагрева в печи неудовлетворительно неудовлетворительно удовлетворительно. ,

после нагрева (Т=700°С) неудовлетворительно неудовлетворительно неудовлетворительно

4. Исследование особенностей электроконтактной приварки шлама шарикоподшипникового производства

Исследовано влияние основных технологических параметров режима (силы тока, усилия сжатия электродов, длительности импульса тока) на формирование покрытия из шлама ШХ15 и качество его соединения с основой из стали 65Г, показана зависимость плотности покрытия и прочности

его соединения с основным металлом от величины деформации (осадки) порошкового слоя в процессе ЭКП.

Для определения зависимости между величиной деформации и плотностью покрытия рассмотрена плоская задача деформирования порошкового слоя, рис. 1. При этом считали, что уплотнение слоя происходит в жесткой обойме, то есть без выдавливания порошка из зоны соединения. В прямоугольном сечении порошкового слоя высотой Ьо и шириной Ь выделили участки 1о и 1к=Ь, где 1о - исходная относительная плотность порошкового слоя, а к - относительная плотность сформированного покрытия, равная относительной плотности компактного материала. Соединив концы выделенных участков, получили вписанную в прямоугольное сечение равно-

бедренную трапецию той же высоты Ьо. Далее, разбив сечение порошкового слоя на К участков равной высоты X, считали, что плотность порошкового слоя по высоте X внутри каждого участка будет одинаковой и равной:

1о

Ь=1к

Рис. 1. Деформационная модель порошкового слоя

1* где! = 1,2.3,...,к. " (1)

В соответствии с этим каждый участок внутри трапеции заменяли прямоугольником высотой X и шириной Г, тем самым выделив твердую фазу материала порошка в каждом слое. После этого рассматривали последовательную деформацию прямоугольников по аналогии с деформационной моделью, предложенной Ю.В. Клименко и Э.С. Каракозовым, для случая ЭКП проволоки.

В результате установлено, что непрерывными аналогами увеличения относительной плотности (концентрации твердой фазы) в процессе ее общего увеличения на ¿V за счет уменьшения пористости, накопленной относительной ширины твердой фазы и накопленной деформации 8(1) являются соответственно относительная площадь контакта Ё и величина деформации 8. Следовательно:

У^) = ЦО = 8 (0 , отсюда : (2)

= £(0= ¿(1). (3)

В этом случае скорость роста прочности соединения между покрытием и основой может быть выражена в виде:

<1т/<И = 831(0, (4)

где X - прочность соединения в относительных единицах, равная отношению прочности при каких- либо значениях I, Р и к к максимальной прочности, 3 - площадь активного центра, зависящая от энергии <3, выносимой дислокацией при образовании активного центра, и высоты потенциального энергетического барьера и, при достижении которого в пределах одного активного центра образуются химические связи, X -частота образования активных центров, выражаемая в виде:

Я(0 = £(1)/(ЬЬ), (5)

где ё(0 - скорость деформаций в фиксированный момент времени I, Ь - модуль вектора Бюргерса, Ь - расстояние между дислокациями, причем Ь= р * (здесь р - плотность дислокаций).

При формировании порошкового покрытия и соединении его с основой ЭКП, как и при соединении компактных материалов в твердой фазе, возможны случаи : V > т, V = х и Ё > X, Ё = х . По аналогии со сваркой компактных материалов без их расплавления для формирования покрытия и соединения его с основой с помощью ЭКП наиболее технологичен случай

V = X и т, то есть когда в результате уменьшения пористости в состояние физического контакта вступает большее количество атомов, энергетически подготовленных к образованию химических связей.

В работах Ю.В. Клименко и Э.С. Каракозова показано, что для случая ЭКП проволоки площадь активного центра Б = 1,5 ■ 1013 см2. Поскольку это значение 3 близко к значению Б = 1,2 • 1013 см2, найденному из условия

V = X и Ё = х, постольку (помня, что £ = V и Б = Ё) можно записать:

V = е = Р » х , (6)

а следовательно: V = е = Р я X . (7)

Физический смысл уравнений (4, 6 и 7) заключается в том, что скорость и величина пластической деформации порошкового слоя определяют прочность соединения порошкового покрытия с металлом основы и прочность соединения частиц порошка между собой в объеме покрытия.

На основании результатов экспериментальных данных и проведенного анализа можно заключить, что при ЭКП порошковых материалов интенсивность пластической деформации порошкового слоя определяется технологическими параметрами процесса, основными из которых являются I, Р и 1ц, косвенно определяющими температуру разогрева соединяемых материалов, и свойствами порошкового материала, основными из которых является его сопротивляемость пластической деформации. В этом случае процесс

ЭКП необходимо строить так, чтобы интенсивность пластической деформации привариваемого материала в течение протекания импульса тока была постоянна. Тогда процесс формирования покрытия и соединения его с основой становится более технологичным.

Исследованы физико-механические свойства покрытий из шлама ШХ15. Установлено, что при оптимальных сочетаниях параметров режима ЭКП плотность покрытия составляет 95...97 % при прочности соединения его с основой, равной прочности одного из соединяемых материалов (в данном случае прочности покрытия), рис.2. Микротвердость покрытия составляет Нш.о = 7210...8240 Н/мм2, что приблизительно в 4 раза выше микротвердости стали 65Г в исходном состоянии и ниже микротвердости этой же стали в зоне термического влияния приблизительно на 15-17 %. Глубина зоны термического влияния в основном металле составляет 0,4 - 0,48 мм. Металлографические исследования показали, что дефекты типа пор, трещин и несплошно-стей в зоне соединения отсутствуют. Показано также, что в зоне соединения покрытия с основой наблюдаются участки как с ориентированной в плоскости контакта границей раздела, так и с общими для соединяемых металлов зернами.

600 500

(9

£ 400

5 300 о £ Т

а 200

с

100

1 =7.3 кА У> 6.9 ^ 6.5

6,0, --

5.0 /

Р= 1,5кН

Рис. 2. Влияние величины тока и длительности его протекания на X соединения покрытия из шлама ШХ 15 с деталью из стали 65Г

0,02

0,04 0,06 Время и, с

0,08

Установлено, что ударная вязкость образцов с покрытием из шлама ШХ 15 составляет КСи = 0,25 МДж/м2 и приблизительно равна КСи образ-

цов из стали 65Г, термообработанных до HRC 52...54 или упрочненных ЭКП без подачи порошка. Показано, что отслаивания покрытия в процессе испытаний на ударную вязкость не происходит. Установлено также, что коррозионная стойкость покрытия в 2.4...2.6 раза выше коррозионной стойкости стали 6"5Г. Экспериментально определено, что прочность соединения покрытия с основой на длине приваренного слоя 1 ООО мм снижается приблизительно на 55...70 МПа (на 16... 17 %), что, по-видимому, связано с окислением поверхности диска в процессе ЭКП. Плотность на такой же длине приваренного слоя практически не изменяется.

Анализ экспериментальных данных с позиций современных представлений о соединении материалов в твердой фазе, а также результаты оценки влияния основных технологических параметров режима на формирование покрытия и качество его соединения при ЭКП шлама ШХ15 к стали 65Г, позволили установить, что при I = 4,5...16,4 кА, Р = 1,5 кН, tH = 0,02...0,1 с имеет место взаимосвязь деформации S порошкового слоя с I и tH, то есть при Р = const

s = AIn tn* (А- коэффициент пропорциональности), (8) а также взаимосвязь прочности соединения X с деформацией порошкового слоя е, имеющей вид:

. X = 0,5 S/(bL) I°>16t°>4, (9)

где - S- площадь активного центра, Ь- модуль вектора Бюргерса, L- путь движения дислокации до барьера.

Вычисления по уравнению (9) с использованием экспериментальных данных X = X (I, Р, t) показывают, что меньшей s соответствует меньшая величина комплекса S/bL. Так, при tH = 0,04 с, Р = 1,5 кН, I = 5,0 кА комплекс S/bL = 4,52, а при tH = 0,08 с, Р = 1,5 кН, I = 6,5 кА комплекс S/bL = 5,98. Зная величину комплекса S/bL, можно расчетным путем оценить прочность соединения X по уравнению (9) для любого нового сочетания соединяемых материалов при получении порошковых покрытий ЭКП.

Таким образом, предложенный подход позволяет существенно снизить объем поисковых работ при определении оптимальных значений тока и длительности его протекания при изменении толщины покрытия, толщины упрочняемой (восстанавливаемой) детали или для нового сочетания соединяемых материалов.

5. Разработка практических рекомендаций

На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработан технологический процесс упрочнения дисков сошников зерновых сеялок ЭКП шлама ШХ15, который в определённой степени является типовым для дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин и включает в себя следующие операции: очистка, дефектация и правка дисков, токарная обработка, пескоструйная обработка упрочняемой поверхности, подготовка шлама ШХ15 к приварке, ЭКП шлама к упрочняемой поверхности диска, контроль качества покрытия и соединения его с деталью. При этом для осуществления возможности упрочнения дискового рабочего органа на установке 011-1-02 "Ремдеталь" разработаны поворотное устройство ( рис. 3 ), предназначенное для приварки стальной ленты, проволоки и порошковых материалов на плоские поверхности, и способ подготовки и подачи шлама в зону сварки при ЭКП.

Подготовку шлама к ЭКП осуществляют следующим образом. Шлам обезжиривают, удаляя остатки СОЖ путем его промывки в растворе "Лабо-мид-203". Затем из него формируют влажную губчатую ленту за счет прессования его деполяризованных частиц во влажной среде. Для этого шлам помещают в емкость с водой и тщательно перемешивают, после чего частицам шлама дают осесть до получения толщины осажденного слоя. После этого воду сливают до уровня, не превышающего толщину осажденного слоя и производят ручное прессование этого слоя с помощью специальной оправки. Остатки воды из емкости удаляют не снимая нагрузки. В результате получают влажную губчатую ленту. Из нее вырезают мерные заготовки шири-

ной, равные ширине роликового электрода, по форме поверхности, на которой необходимо получить покрытие.

Рис. 3. Схема поворотного устройства: 1 - кронштейн, 2- нижняя звездочка, 3- цепь, 4- верхняя звездочка, 5- столик, 6- деталь, 7- прижимная шайба, 8- гайка, 9- редуктор, 10- буртик

Проведена оценка работоспособности дисков сошников зерновых сеялок с покрытием из шлама ШХ15, нанесённым по разработанной технологии. Оценку выполняли с помощью предложенной методики ускоренных лабораторных испытаний износостойкости дисковых рабочих органов в условиях, моделирующих реальные условия их эксплуатации.

Результаты этих испытаний представлены на рис. 4. Установлено, что износ образцов имеет линейный характер, при этом износостойкость образцов с покрытием из шлама ШХ15 в 2,8...3,0 раза выше износостойкости образцов из стали 65Гв исходном состоянии, а также в 1,6...2,1 раза выше износостойкости таких же образцов, термообработанных до НИС 52,..54, и образцов, упрочненных ЭКП без подачи шлама.

Анализ внешнего вида образцов после каждой серии испытаний показал, что образцы с покрытием из шлама ШХ15 изнашиваются в основном по затылочной части лезвия диска с постепенным выходом на покрытие и существенно медленнее по режущей кромке, обеспечивая при этом самозатачивание режущей кромки. Образцы, термообработанные до НЫС 52...54

или упрочнённые ЭКП без подачи шлама, изнашиваются, практически, с одинаковой интенсивностью как по затылочной части лезвия, так и по режущей кромке с её затуплением. Аналогичная картина наблюдается и для

а б

Ríe. 4. Результаты ускоренных лабораторных испытаний образцов на абразивное изнашивание: а- изменение линейных размеров, б- изменение массы: 1 - с покрытием из шлама 1ИХ15,2-ЭКП без подачи шлама, 3- термообработка до HRC 52...54,4- сталь 65Г в исходном состоянии

образцов из стали 65Г в исходном состоянии, при этом процесс изнашивания протекает более интенсивно, чем у образцов после термообработки или упрочнения ЭКП без подачи шлама.

Натурные испытания дисков сошников зерновых сеялок, упрочнённых ЭКП шлама ШХ15, проводили в условиях Тверской области. Установлено, что упрочнённые диски изнашиваются на 0,05...0,1 мм по диаметру при наработке 140...151 га, а не упрочнённые - на 0,4...0,5 мм. Показано, что результаты натурных испытаний и испытаний, моделирующих условия эксплуатации дисков сошников, хорошо согласуются между собой.

Разработанный технологический процесс внедрен в научно-произво-дсгвенном предприятии "Ангстрем", г. Тверь.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанной технологии упрочнения дисков сошников зерновых сеялок ЭКП шлама ШХ15 только за счет исключения затрат на приобретение порошкового материала составит 2,9 руб. на один диск, а при годовой программе 20000 дисков -58000 руб.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Модернизирована установка 011-1-02 "Ремдеталь", позволяющая осуществлять ЭКП проволоки, ленты и порошковых материалов к плоским дисковым деталям.

2. Разработана и опробована методика ускоренных испытаний абразивной износостойкости, моделирующая реальные условия эксплуатации дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин, которая позволяет проводить испытания как в диапазоне скоростей реально применяемых при работе указанных деталей, так и на ускоренных режимах.

3. Изучены основные свойства шлама ШХ15, отвечающие за эксплуатационные характеристики покрытия и качество его соединения с основным металлом. Установлено, что химический состав такого шлама по содержанию Cr, Мп и Si практически не отличается от химического состава стали ШХ15 до её шлифования, а содержание углерода увеличивается приблизительно на 40 %. Показано, что шлам ШХ15 представляет собой конгломерат, состоящий из достаточно прочно сцепленных между собой микростружек различной формы длиной 40... 114 мкм, шириной 10...25 мкм и толщиной 0,6...1,2 мкм; имеет низкую плотность, которая в 68...86 раза ниже плотности стали ШХ15; обладает удовлетворительной прессуемостыо и спе-каемостью. Отмечено, что в таком шламе присутствуют абразивные включения размером 0,0146.-0,267 мкм, объёмная доля которых составляет 4,7... 12,4%.

4. Разработан способ подачи шлама в зону сварки при ЭКП, позволяющий использовать его для восстановления и упрочнения дисковых рабочих органов. Предложено получать влажную губчатую ленту из деполяризованных частиц шлама во влажной атмосфере и подавать её без потерь в зону сварки.

5. Исследовано влияние основных технологических параметров режима ЭКП ( тока, усилия сжатия электродов, длительности импульса тока) на формирование покрытия из шлама ШХ15 и качество его соединения с осно-

вой из стали 65Г. Показана зависимость плотности покрытия и прочности его соединения с основным металлом от величены деформации (осадки) порошкового слоя. Разработана модель деформирования порошкового слоя, которая позволила увязать рост прочности соединения покрытия с основой и плотности покрытия с величиной деформации и площадью контакта между формируемым покрытием и основой. Отмечено, что процесс ЭКП целесообразно строить так, чтобы интенсивность пластической деформации привариваемого материала в течение протекания импульса тока была постоянна.

6. Установлено, что при оптимальных сочетаниях параметров режима ЭКП плотность покрытия из шлама ШХ15 составляет 95...97 %, прочность соединения его с основой из стали 65Г - 525...530 МПа, микротвердость -7210...8240 Н/мм2, глубина зоны термического влияния в основном металле -0,40—0,48 мм. Показано, что дефекты типа пор, трещин и несплошностей в зоне соединения покрытия с основой отсутствуют. В зоне соединения наблюдаются участки как с ориентированной в плоскости контакта границей раздела, так и с общими для соединяемых материалов зернами. Установлено, что ударная вязкость образцов с покрытием KCU = 0,25 МДж/м2 и приблизительно равна КС U образцов из стали 65Г, термообработанных до HRC 52...54 или упрочненных ЭКП без подачи шлама. Отслаивания покрытия в процессе испытаний на ударную вязкость не происходит. Коррозионная стойкость покрытия в 2,4—2,6 раза выше коррозионной стойкости стали 65Г. Определено, что на длине приваренного слоя 1000 мм плотность пкры-тия практически не снижается, а прочность соединения снижается всего на 16-17%.

7. Предложен расчетно-экспериментальный метод оценки основных технологических параметров режима ( тока, длительности импульса тока и усилия сжатия электродов) ЭКП шлама ШХ15, позволяющий существенно снизить объем поисковых работ по определению оптимальных значений этих параметров при разработке технологии упрочнения (восстановления)

деталей в случае изменения их размеров или для нового сочетания соединяемых материалов.

8. Разработана технология упрочнения дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин ЭКП шлама ШХ15, апробированная в научно-производственном предприятии "Ангстрем" (г. Тверь) при упрочнении опытной партии дисков сошников зерновых сеялок. Отмечено, что коробления и макродеформаций дисков сошников в процессе ЭКП не происходит.

9. Установлено, что износостойкость покрытий из шлама ШХ15, полученных ЭКП по предложенной технологии, в 2,8—3,0 раза выше износостойкости стали 65Г в исходном состоянии и в 1,6...2,1 раза выше износостойкости той же стали, термообработанной до HRC 52...54 или упрочнённой ЭКП без подачи шлама. Отмечено, что лезвия дисковых рабочих органов с покрытием из шлама ШХ15 изнашиваются в основном по затылочной части с постепенным выходом на покрытие и существенно медленнее по режущей кромке, обеспечивая при этом её самозатачивание.

10. Проведены эксплуатационные испытания дисков сошников зерновых сеялок, упрочнённых ЭКП шлама ШХ15, в условиях Тверской области. Установлено, что износ упрочнённых дисков составил 0,05...0,1 мм по диаметру при наработке 140... 151 га, а не упрочнённых - 0,4...0,5 мм. Показано, что результаты эксплуатационных испытаний и испытаний, моделирующих условия эксплуатации дисков сошников, хорошо согласуются между собой.

11. Проведён расчёт экономической эффективности от внедрения разработанной технологии упрочнения дисков сошников зерновых сеялок ЭКП шлама ШХ15. Показано, что только за счет исключения затрат на приобретение порошкового материала экономический эффект составит 2,9 руб. на один диск, а при годовой программе 20000 дисков - 58000 руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Поляченко A.B., Бахмудкадиев Н.Д. Перспективы использования промышленных отходов шлифовального производства для получения изно-

состойких покрытий II Состояние и перспективы восстановления и упрочнения деталей машин. -М.: ЦРДЗ, 1994, с. 98-100.

2. Нарва В.К., Поляченко A.B., Бахмудкадиев Н.Д. и др. Электроконтактное упрочнение стальной поверхности карбидосталями с использованием отходов металлообработки II Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. - М.: 1995, № 5, с. 42-43.

3. Латыпов РА., Поляченко A.B., Бахмудкадиев Н.Д., Молчанов БА. Упрочнение режущих органов сельхозмашин электроконгактной приваркой шлама ШХ15. - Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1998, №8, с. 25-29.

4. Поляченко A.B., Бахмудкадиев Н.Д. Использование шлифовальных шламов дня восстановления и упрочнения деталей машин II Современные технологии восстановления и упрочнения деталей машин. - М.: ЦРДЗ, 1996, с. 15-17.

5. Поляченко A.B., Бахмудкадиев Н.Д. Некоторые вопросы использования шлифовального шлама стали ШХ15 для получения покрытий контактной приваркой II Горная техника на пороге XXI века. - М.: МГГУ, СТУ, 1996, с. 204-207.

6. Латыпов РА., Молчанов Б А., Бахмудкадиев НД. Влияние технологических параметров электроконтактной приварки на формирование покрытия из шлифовальных шламов шарикоподшипникового производства. -Сварочное производство, 1997, № 12, с. 10-13.

7. Молчанов Б А., Латыпов РА., Бахмудкадиев Н Д. Технологические особенности получения покрытий электроконтактной приваркой II International Conference Welding. Technologies, eguipment, materials. MET - 97. -Riga: RTU, 1997, p. 296-300.

8. Латыпов PA., Молчанов БА., Бахмудкадиев НД. Получение порошковых покрытий элеюроконтактной приваркой II Восстановление и упрочнение деталей - современный высокоэффективный способ повышения надёжности машин. - М.: ВНИИТУВИД "Ремдеталь", 1998, с. 17-23.

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНОЛОГИИ УПРОЧНЕНИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ "Ремдеталь" (ВНИИТУВИД "Ремдеталь")

ТЕХНОЛОГИЯ УПРОЧНЕНИЯ ДИСКОВЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ

Специальность 05.20.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт

На правах рукописи

Бахмудкадиев Нухкади Джалалович

УДК 621.763:631.33.024.3.004.67

ПРИВАРКОЙ

сельскохозяйственной техники

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор ПОЛЯЧЕНКО А.В.

Научный консультант: кандидат технических наук, старший научный сотрудник ЛАТЫПОВ РА.

Москва - 1998 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................. 5

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ .... 9

1.1. Анализ видов изнашивания рабочих органов сельскохозяйственных машин................................................................................. 9

1.2. Методы восстановления и упрочнения рабочих органов сельскохозяйственных машин..............................................................13

1.3. Особенности получения порошковых покрытий электроконтактной приваркой.........................................................................17

1.4. Цель и задачи исследования...........................................................26

1.5. Выводы..............................................................................................27

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.........29

2.1. Оборудование для получения покрытий электроконтактной приваркой порошковых материалов...........................................29

2.2. Выбор материалов для проведения исследований...................... 31

2.3. Определение усилия сжатия электродов........................................32

2.4. Определения химического состава шлифовальных отходов, формы и размера частиц порошка и доли абразивных включений .................................................................................................33

2.5. Определение удельной поверхности частиц.................................33

2.6. Определение прессуемости ..............................................................35

2.7. Определение прочности соединения..............................................36

2.8. Определение деформации порошкового слоя...............................40

2.9. Определение пористости и относительной плотности покрытия..........................................................................................40

2.10. Определение коррозионной стойкости.......................................40

2.11. Определение абразивной износостойкости................................44

2.12. Оптическая металлография ...........................................................49

Стр.

2.13. Измерение микротвердости ..........................................................50

2.14. Микрорентгеноспектральный анализ......................................... 50

2.15. Определение ударной вязкости.................................................... 51

2.16. Выводы............................................................................................ 52

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ ОТХОДОВ ШЛИФОВАНИЯ ШАРИКОПОДШИПНИКОВОГО ПРОИЗВОДСТВА........54

3.1. Процесс образования шламов шарикоподшипникового производства .............................................................................................54

3.2. Исследование основных свойств шлама шарикоподшипникового производства...........................................................................ээ

3.3 Выводы .............................................................................................65

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЙ ПРИВАРКИ ШЛАМА ШАРИКОПОДШИПНИКОВОГО ПРОИЗВОДСТВА .....................................................................................................68

4.1. Влияние параметров режима электроконтактной приварки на формирование покрытия из шлама шарикоподшипникового производства ...................................................................................68

4.2. Исследование физико-механических свойств покрытий из шлама шарикоподшипникового производства.................................79

4.3. Расчетно-экспериментальная оценка параметров режима электроконтактной приварки шлама шарикоподшипникового производства ..........................................................................................90

4.4. Выводы..............................................................................................93

5. РАЗРАБОТКА ПРАКТИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ.......................96

5.1. Модернизация установки 011 -1 -02 "Ремдеталь"..........................96

5.2. Разработка технологии упрочнения дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин электроконтактной приваркой шлама ШХ15............................................................................96

Стр.

5.3. Опытно-промышленное опробование разработанной технологии и результаты ускоренных эксплуатационных испытаний дисков сошников с покрытием из шлама ШХ15.......................104

5.4. Расчет экономической эффективности от внедрения технологии упрочнения дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин ....................................................................................111

5.4.1. Расчет себестоимости упрочнения одного диска сошника зерновой сеялки по статьям затрат при электроконтактной приварке шлама ШХ15.....................................................................112

5.4.2. Расчет себестоимости упрочнения одного диска сошника зерновой сеялки по статьям затрат при электроконтактной приварке порошка ПГ-УС25............................................................115

5.4.3. Себестоимость упрочнения одного диска сошника зерновой сеялки по базовому варианту (приварка порошка ПГ-УС25)

и новому варианту (приварка шлама ШХ15)..........................116

5.4.4. Расчет экономии текущих затрат...............................................117

5.5. Выводы.............................................................................................117

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.........................................................................................119

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............................................................................123

ПРИЛОЖЕНИЕ ..............................................................................................135

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в условиях ограниченности материальных средств в промышленном и сельскохозяйственном производстве особое значение приобретают технологии, отвечающие требованиям ресурсосбережения без увеличения материальных затрат на их реализацию. Это в полной мере относится и к технологиям восстановления и упрочнения рабочих органов сельскохозяйственных машин, интенсивная эксплуатация которых приводит к затуплению лезвий в результате их износа и коррозии, что ухудшает агротехнические показатели сельскохозяйственной техники, увеличивает потери и ведёт к удорожанию сельскохозяйственной продукции.

Одним из эффективных путей увеличения срока службы рабочих органов сельскохозяйственных машин является повышение износостойкости лезвий с обеспечением их самозатачивания в процессе эксплуатации. На практике получение самозагачивающихся лезвий рабочих органов, в том числе и дисковых, при их восстановлении и упрочнении методами наплавки или напыления износостойких сплавов, термообработки и т.п. реализовано в ГОСНИТИ, ВИСХОМе, ВИМе, РостНИИТМе и др. организациях. Однако, большинство применяемых технологий достаточно трудоёмки или малоэффективны. Особенно это относится к методам восстановления и упрочнения дисковых рабочих органов, имеющих небольшую толщину, например дисков сошников зерновых сеялок, дисковых ножей ботворезного аппарата свеклокомбайна и др. Кроме того, практически во всех применяемых методах наплавки для получения упрочняющих покрытий используют износостойкие сплавы или их композиции, имеющие высокую стоимость, что значительно повышает себестоимость их восстановления и упрочнения.

Перспективным способом восстановления и упрочнения дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин является электроконтактная приварка (ЭКП) порошков износостойких сплавов, которая осуществляются без расплавления основного и присадочного материалов, то есть в твёрдом состоянии, и имеет ряд преимуществ, основными из которых явля-

ются меньшая энергоёмкость и высокая производительность процесса, возможность получения покрытий из различных металлов и сплавов на их основе, незначительное термическое влияние на материал детали, высокие механические свойства соединений, отсутствие выгорания легирующих элементов и благоприятные санитарно-производственные условия работы оператора.

В настоящее время существуют технологии восстановления и упрочнения режущих рабочих органов сельскохозяйственных машин ЭКП, позволяющие получать покрытия на их рабочих поверхностях. Однако, в них также применяют дорогостоящие порошки износостойких сплавов или их композиции.

Одним из резервов снижения себестоимости восстановления и упрочнения режущих рабочих органов ЭКП является использование в качестве присадочного материала отходов машиностроения, в частности отходов шлифования шарикоподшипникового производства (шлама 1НХ15). До настоящего времени возможность использования шлама ШХ15 для получения упрочняющих покрытий ЭКП практически не исследована. Это в полной мере относится и к дисковым рабочим органам сельскохозяйственных машин. Поэтому данная работа посвящена исследованию и разработке технологии восстановления и упрочнения дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин ЭКП шлама ШХ15.

В работе изучены основные свойства шлама ШХ15 и впервые проведены исследования возможности использования его для получения покрытий без дополнительной переработки, то есть практически в исходном состоянии, изучено влияние основных технологических параметров ЭКП на формирование покрытия и соединение его с основой, рассмотрены особенности формирования покрытия и образования соединения между приваренным слоем и основой с позиций современных представлений о механизме образования соединения в твёрдой фазе и разработана модель деформирования порошкового слоя, позволяющая увязать рост прочности соеди-

нения покрытия с основным металлом и плотности покрытия с величиной деформации и плошадью контакта между формируемым покрытием и основным металлом, изучены физико-механические свойства покрытия из шлама ШХ15 и предложен расчётно-экспериментальный метод определения оптимальных параметров режима ЭКП шлама к стальным деталям. Разработаны поворотное устройство для осуществления ЭКП стальной ленты, проволоки и порошковых материалов при получении упрочняющих покрытий на плоских дисковых рабочих органах, способ подачи шлама в зону сварки и на примере дисков сошников зерновых сеялок разработана технология восстановления и упрочнения дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин ЭКП шлама ШХ 15.

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов, списка литературы и приложения.

В разделе 1 проанализированы виды изнашивания дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин, методы их восстановления и упрочнения, а также возможность использования шлифовальных отходов шарикоподшипникового производства (шлама ШХ15) в технологических процессах восстановления и упрочнения деталей. Поставлены цель и задачи исследований.

В разделе 2 рассмотрены свойства материалов, описаны установка и специальная оснастка, разработанные для проведения экспериментов по ЭКП и механических испытаний. Описаны методики исследований, использованные в работе.

В разделе 3 представлены результаты исследований основных свойств шлама ШХ15, проанализирован процесс образования шлифовальных шламов, показано влияние применяемых шлифовальных кругов на форму и размер частиц, химический состав, плотность, удельную поверхность, текучесть, прессуемость и спекаемость, проведена оценка возможности применения шлама в технологических процессах восстановления и упрочнения деталей ЭКП.

В разделе 4 представлены результаты экспериментальных исследований особенностей формирования покрытия из шлама ШХ15 и соединения его с деталью при ЭКГ1, в частности, показано влияние основных технологических параметров процесса на формирование покрытия и качество соединения его с основным металлом, представлены физико-механические свойства покрытий и изложены данные по разработке оптимальных параметров режима приварки.

В разделе 5 представлены созданное оборудование, разработанная технология упрочнения дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин, результаты опытно-промышленного опробования технологии, а также изложены данные ускоренных лабораторных и эксплуатационных испытаний и результаты расчёта технико-экономической эффективности.

В приложении помещены разработанный технологический процесс упрочнения дисковых рабочих органов (на примере дисков сошников зерновых сеялок), копии актов внедрения, эксплуатационных испытаний и решения о выдачи патента Российской Федерации на способ наплавки режущей кромки изделия.

Работа была выполнена в лаборатории № 1 Всероссийского научно-исследовательского института технологии упрочнения, восстановления и изготовления деталей (ВНИИТУВИД "Ремдеталь") в соответствии с Государственной программой 12.05 "Разработать научные основы эффективного использования инженерно-технического сервиса машин и оборудования, новых принципов и методов восстановления деталей, различных форм организации ресурсного обеспечения АПК в условиях рыночных отношений."

!. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Дисковые рабочие органы нашли достаточно широкое применение в плугах, лущильниках, сеялках, боронах, картофелеуборочных комбайнах, свеклоуборочных комбайнах и др. сельскохозяйственных машинах. Это связано с тем, что лезвия дисковых рабочих органов в несколько раз длиннее лезвий лемешных, лапчатых и других рабочих органов того же назначения. Диски менее подвержены забиванию, просты в эксплуатации и позволяют легко регулировать глубину обработки. Для изготовления дисков наиболее часто используют сталь 65Г, при этом их диаметр в зависимости от специфики выполняемой работы составляет 250 - 800 мм, а толщина - 2,5 - 8,0 мм. При изготовлении новых дисков их подвергают термической обработке до HRC 35...45 (диски сошников сеялок из-за незначительной толщины не термообрабатывают) [1-3]. Потребность сельского хозяйства страны в дисковых рабочих органах различного назначения до перестройки составляла 5,5 миллионов штук в год, на изготовление которых заводы расходовали до 16 тысяч тонн качественной листовой стали, причем приблизительно 1500 тонн этой стали безвозвратно теряется в почве при эксплуатации дисков [4].

Основные характеристики дисковых рабочих органов сельскохозяйственных машин приведены в таблице 1.1.

Известно [5-7], что в процессе работы рабочие органы сельскохозяйственных машин, в том числе и дисковые, подвергаются динамическим нагрузкам, интенсивному изнашиванию и воздействию внешней среды, поэтому в работе приведен анализ основных видов их изнашивания.

1.1. Анализ видов изнашивания рабочих органов сельскохозяйственных машин

Практическое использование процессов восстановления и упрочнения деталей базируется на знании закономерностей протекания процессов

Таблица 1.1

Характеристики некоторых дисковых рабочих органов

№ п.п. Наименование детали Материал Размер детали Угол заточки Толщина лезвия, мм Тип диска Выполняемая работа Возможность упроч-ненния ЭКП

диаметр, мм тол-шина, мм

I 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10

1. Диск сошника Сталь 65Г 350 2,5 20° 0,1-0,5 Ъгоский Посев зерновых да

2 Нож ботворза Сталь 65Г 400 4 25° 0,5 ступенчатый Срезание ботвы да

3. Диск лущильника Сталь 65Г 450 4 37° 0,1-0,5 Сферический Лущение да

4. Нож дисковый, плужный Сталь 65Г 400 4 с 2-х гторон 0,3-0,5 Плоский Вспашка да

5. Диск бороны Сталь 65Г 400 4 37° 0,3-0,5 Сферический Боронование да

изнашивания, представлениях о природе и кинетике физико-химических процессов формирования покрытия и соединения его с материалом основы [8].

Под износом принято понимать результат изнашивания, оцениваемый постепенным изменением размеров детали при трении, отделением с поверхности трения материала, остаточной деформацией. Изнашивание поверхности при трении является свойством не материала, а системы, образуемой парой трущихся под нагрузкой тел, расположенным между их поверхностями промежуточным материалом и внешней средой, характеризуемой температурой и агрессивными воздействиями. В связи с этим любой вид изнашивания обусловлен прежде всего процессом разрушения материала или конкретной детали.

Одним из наиболее распространенных видов изнашивания деталей является абразивное изнашивание, которое определяется процессами непосредственного взаимодействия рабочих поверхностей с мелкими твердыми абразивными частицами. Такой вид изнашивания характерен для условий

эксплуатации почвообрабатывающего инструмента, рабочих органов землеройных машин, узлов трения с загрязненной смазкой, породоразрушаю-щего инструмента.

Адгезионное изнашивание связанно с последовательным образованием и разрушением фрикционных связей на поверхности контактирующих тел и сопровождается разрушением материала граничной поверхности. Трение двух металлических поверхностей под нагрузкой происходит в условиях пластической деформации металла в точках контакта, развитие которой сопровождается их сближением вплоть до активации сил сцепления между атомами. В результате пластической деформации происходит сцепление двух поверхностей в отдельных выступающи�