СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ СТРЕЛЬЧАТЫХ ЛАП ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИН Российский патент 2020 года по МПК B23P6/00 A01B15/04 B23K9/04 

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.

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 Al₂O₃ 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.

Благодаря тому, что наплавленный слой, полученный на восстанавливаемой и упрочняемой стрельчатой лапе имеет железную основу и, в составе, присутствуют карбид вольфрама и наноразмерный Al₂O₃, 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.

Изобретение относится к восстановлению изношенных деталей с применением сварки и может быть использовано при восстановлении стрельчатых лап почвообрабатывающих машин. Удаляют изношенную рабочую часть стрельчатой лапы в виде угловой пластины, изготавливают из рессорно-пружинной стали компенсирующую пластину, состоящую из двух отдельных элементов, и приваривают ее к восстанавливаемой стрельчатой лапе. Компенсирующую пластину упрочняют наплавкой износостойкого материала по всей площади. В качестве износостойкого материала используется композиция, состоящая из порошка на железной основе типа ПГ-С27, карбида вольфрама в виде сплава ВК-6 и нанопорошка оксида алюминия Al₂O₃. Для упрочнения стрельчатой лапы применяется плазменная наплавка. Сила тока составляет 250-290 А, скорость наплавки 3,5-4,5 м/ч. Изобретение позволяет повысить твердость и износостойкость восстановленных и упрочненных стрельчатых лап почвообрабатывающих машин в условиях интенсивного абразивного изнашивания. 1 пр.

Способ восстановления и упрочнения стрельчатых лап почвообрабатывающих машин, включающий удаление изношенной рабочей части стрельчатой лапы в виде угловой пластины, изготовление компенсирующей пластины из рессорно-пружинной стали и ее приваривание к восстанавливаемой стрельчатой лапе, упрочнение поверхности компенсирующей пластины путем наплавки износостойкого материала, отличающийся тем, что компенсирующую пластину выполняют из двух отдельных, сваренных между собой элементов, а упрочнение поверхности компенсирующей пластины проводят плазменной наплавкой при силе тока 250-290 А и скорости наплавки 3,5-4,5 м/ч, при этом в качестве износостойкого материала используют композицию, состоящую из порошка на железной основе типа ПГ-С27, карбида вольфрама в виде сплава ВК-6 и нанопорошка оксида алюминия Al₂O₃.