«Повышение долговечности плужных лемехов их восстановлением термоупрочненными компенсирующими элементами» тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.03, кандидат наук Новиков Александр Александрович

• Новиков Александр Александрович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Новиков Александр Александрович

Введение

Глава 1. Термоупрочнение как способ увеличения ресурса плужных лемехов (состояние вопроса)

1.1 Общие сведения о термоупрочнении

1.2 Поверхностная закалка - характеристика

1.3 Объемная закалка (закалка на всю глубину)

1.3.1 Методы закалки без смены охладителя

1.3.2 Методы закалки со сменой охладителя

1.4 Объемно-поверхностная закалка

1.5 Упрочнение деталей отечественных почвообрабатывающих орудий термообработкой на стадии изготовления

1.6 Термическое упрочнение лемехов плужных корпусов зарубежного производства

1.7 Применение термоупрочнения при восстановлении лемехов

1.7.1 Восстановление лемехов горячим пластическим деформированием с совмещенной термообработкой

1.7.2 Способы упрочнения и упрочняющего восстановления лемехов с сопутствующей термообработкой

1.7.3 Восстановление лемехов с использованием термоупрочняющей обработки

1.8 Особенности, специфика и методы испытаний на изнашивание в

незакрепленном абразиве

Выводы по главе

Цель и задачи исследований

Глава 2. Теоретико-аналитическое обоснование технологии восстановления цельнометаллических лемехов методом термоупрочненных компенсирующих элементов

2.1 Общие предпосылки к теоретическим исследованиям. Некоторые термины и определения

2.2 Оценочные критерии восстановления деталей и их роль

2.3 Алгоритм периодического возобновления ресурса с учетом нарастания количества дефектов

2.4 Основания для разработки теоретических положений упрочняющего восстановления лемеха

2.5 Обоснование технологии восстановления лемехов методом

термоупрочненных компенсирующих элементов

Выводы по главе

Глава 3. Методика проведения экспериментальных исследований

3.1 Общие вопросы методологии проведения экспериментальных исследований и построение работы

3.2 Техника проведения лабораторных механических испытаний

3.2.1 Общие вопросы определения макротвердости

3.2.2 Усовершенствованная техника определения микротвердости после воздействия тепловых полей

3.2.3 Изучение микротвердости сварного соединения

3.2.4 Методика термической обработки

3.2.5 Техника проведения испытаний на абразивное изнашивание

3.2.6 Микроструктурный анализ

3.3 Технологические варианты восстановления лемехов методом термоупрочненных компенсирующих элементов и их натурные испытания

Выводы по главе

Глава 4. Результаты экспериментальных исследований

4.1 Сравнительный анализ технологического состояния плужных лемехов отечественного и зарубежного производства

4.2 Оценка возможности использования в качестве долот рессорных листов после их выбраковки

4.3 Влияние повторной термической обработки (ТО) на твердость предварительно термоупрочненных рессорно-пружинных сталей

4.4 Изнашивания повторно термоупрочненной стали в среде с незакрепленным

абразивом

4.5 Исследование свойств сварного соединения «термоупрочненная сталь 65Г -сталь Л53 без технологических воздействий»

4.5.1 Общие вопросы проведения эксперимента

4.5.2 Анализ полученных данных

4.6 Натурные испытания на изнашивание опытных лемехов

Выводы по главе

Глава 5. Реализация результатов исследований и их экономическая эффективность

5.1 Технология восстановления и производные технологические варианты

5.1.1 Технологический процесс восстановления

5.1.2 Влияние наплавки заглубляющей части на служебные свойства лемеха

5.2 Расчет экономической эффективности восстановления (изготовления) плужных лемехов

5.3 Оптимизация затрат на энергоресурсы при термической обработке долот

Выводы по главе

Общие выводы

Список литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему ««Повышение долговечности плужных лемехов их восстановлением термоупрочненными компенсирующими элементами»»

Введение

Актуальность работы. Высокая интенсивность изнашивания отдельных частей цельнометаллических лемехов, эксплуатируемых на легких почвах (супеси) с высокой изнашивающей способностью существенно ограничивает их ресурс по причине опережающего появления лучевидного износа носка и износа заглубляющей части. При этом суммарная площадь супесей в Нечерноземье достигает 30%, а коэффициенты повторяемости износов - лучевидного и заглубляющей части составляют 0,84 и 0,53 соответственно. Известные технологические процессы устранения отмеченных износов, не достаточно эффективны. В связи с этим необходимо провести исследования, направленные на разработку технологии восстановления лемехов, обеспечивающей повышенный по-слеремонтный ресурс и возможность неоднократной реставрации.

Решение этих вопросов лежит в плоскости использования способов, сочетающих восстановление и упрочнение.

В то же время использование способа устранения износов, присущих носовой области, не должно оказывать влияния на механические свойства и агротехнические показатели восстановленных лемехов. При этом следует выдерживать условия, заключающиеся в неоднократном их восстановлении и соблюдении положительной технологической и экономической эффективности.

Большими возможностями в этом плане обладает способ, состоящий в замене предельно изношенной части детали на новую с увеличенной износостойкостью, изготовленную из вторичных материалов. Исследования же по разработке технологий применительно к цельнометаллическим плужным лемехам малочисленны и не носят систематического характера, поэтому работа является актуальной.

Диссертационная работа выполнена на кафедре технологии материалов, надежности, ремонта машин и оборудования ФГОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет». Исследования проводились в рамках «Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013 - 2020

годы» и направления научно-исследовательских и опытно конструкторских работ «Разработка ресурсо- и энергосберегающих технологических процессов производства сельскохозяйственной продукции, технического обслуживания и ремонта сельскохозяйственной техники» ФГБОУ ВО Брянский ГАУ.

Цель исследования. Повышение долговечности плужных лемехов их восстановлением термоупрочненными компенсирующими элементами.

Задачи исследования:

1. Разработать теоретические положения к обоснованию технологии неоднократного восстановления цельнометаллических плужных лемехов использованием термоупрочненных компенсирующих элементов (ТКЭ);

2. Усовершенствовать технику лабораторных сравнительных испытаний на изнашивание в нежестко закрепленном абразиве одновременно нескольких образцов с различными видами технологических воздействий;

3. Дать оценку служебным свойствам: материалов плужных лемехов ведущих отечественных и зарубежных компаний и вторичных материалов - листов рессор, снятых с эксплуатации; сварного соединения «термоупрочненная с различных температур сталь 65Г - лемешная сталь Л53»;

4. Определить режим повторного термоупрочнения рессорно-пружинных сталей, обеспечивающий максимальную износостойкость при минимально возможных энергетических затратах;

5. Разработать технологический процесс восстановления лемехов и определить степень его эффективности при неоднократной их реновации путем проведения натурных испытаний.

Объекты исследования:

- технология восстановления плужных лемехов применением термоупрочненных компенсирующих элементов;

- процесс изнашивания в нежёстко закрепленном абразиве повторно тер-моупрочненной стали 65Г в зависимости от температуры термообработки.

Предмет исследования. Оптимизация по износостойкости и ресурсу параметров режима повторного термоупрочнения компенсирующих элементов при восстановлении долотообразной части цельнометаллических лемехов;

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

- разработана логическая схема периодического возобновления ресурса лемехов и получена система неравенств, определяющих условия для возможного количества восстановлений, в основу которой положены критерии технологической сложности, экономических издержек и механических свойств;

- лабораторно-полевыми испытаниями определены параметры повторного термического упрочнения рессорно-пружинной стали 65Г, заключающегося в закалке с температур Э = 820 - 840 °С, времени нагрева и выдержки 14 мин., обеспечивающего максимальную износостойкость и ресурс около 12 га при ИЯС53 - 54;

- выявлен характер изнашивания в незакрепленном абразиве стали 65Г при её повторной термообработке с различных температур, который подтвержден испытаниями в реальных условиях на восстановленных плужных лемехах с использованием ТКЭ в зависимости от их твердости.

Достоверность результатов обеспечена: применением известных и собственных методик механических и полевых испытаний; необходимой повтор-ностью экспериментов; применением вероятностно - статистических методов оценки полученных результатов; совпадением характера изменений изучаемых показателей механических свойств при проведении лабораторных и полевых испытаний.

Практическая значимость работы. Разработан технологический процесс восстановления плужных лемехов, заключающийся в приваривании встык к остову лемеха повторно термоупрочненного на твердость 53 - 54^Ж£ компенсирующего элемента, изготовленного из выбракованных листов рессор.

Реализация результатов исследований. Технология восстановления цельнометаллических плужных лемехов методом ТКЭ внедрена в СПК «Крас-

ный Рог» Почепского района Брянской области. По материалам настоящей работы получен патент на изобретение №2601211.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 18 научных работ, в их числе 10 работ в изданиях, рекомендованных ВАК, 1 патент, 4 статей в материалах научных конференций.

На защиту выносится:

- теоретико-аналитическое обоснование технологий восстановления лемехов использованием термоупрочненных компенсирующих элементов;

- специфика и характер процесса износа повторно термоупрочненных сталей 65Г в среде с незакрепленным абразивом в лабораторных и полевых условиях;

- способ восстановления цельнометаллических лемехов плугов устранением износов носка путем его замены на термоупрочненный компенсирующий элемент, изготовленный из вторичного сырья.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждены и одобрены на: Международных научно-практических (технических) конференциях - «Инновационные технологии и технические средства для АПК» (ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ, г. Воронеж, 2014 г.); «Научные проблемы технического сервиса сельскохозяйственных машин» (ФГБНУ ГОСНИТИ, г. Москва, 2015 г.); Евразийский конгресс «Фундаментальные основы и практический опыт при проведении сервиса и рециклинга техники» (ФГБНУ ГОСНИТИ, г. Москва, 2016 г.).

Межвузовских и региональных научно технических конференциях: -«Современные проблемы и перспективы развития АПК» (ИрГСХА, г. Иркутск, 2014 г.); «Прогрессивные технологии ремонта и технического обслуживания машин» (конференция студентов и молодых учёных ФГБНУ ГОСНИТИ, г. Москва, 2016 г.); «Вопросы транспорта и смежных отраслей» (Брянский филиал МИИТ, г. Брянск, 2014, 2016 гг.); XXVII, ХХУШ, XIX Научно-практической конференции «Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения» (ФГБОУ ВО Брянский ГАУ, г. Брянск, 2014, 2015,

2016 гг.).

Семинаре «Вопросы транспорта» (Брянский филиал МИИТ, г. Брянск, 2014 г.).

Расширенном заседании кафедры технологии материалов, надежности ремонта машин и оборудования ФГОУ ВПО Брянский ГАУ.

Результаты работы экспонировались на 16-ой Российской агропромышленной выставке «Золотая осень», (Москва, ВДНХ, 8-11 октября, 2014 г.), награждены бронзовой медалью «За разработку и внедрение в производство инновационной импортозамещающей технологии восстановления рабочих органов почвообрабатывающих машин».

Глава 1. Термоупрочнение как способ увеличения ресурса плужных

лемехов (состояние вопроса)

1.1 Общие сведения о термоупрочнение

Среди большого количества способов повышения ресурса деталей, без использования покрытий, особое место занимает упрочняющая термическая обработка [1, 2]. Такая обработка основана на структурных изменениях, связанных с нагревом металлического тела выше температур фазовых превращений и последующим охлаждением со скоростью выше критической [3, 4] - она получила название закалка [5, 6]. Её результатом является улучшение ряда механических свойств [7, 8], в том числе и повышение твердости (Н) [9, 10, 11]. В свою очередь рост Н способствует увеличению ресурса деталей, особенно эксплуатирующихся в абразивной массе, из-за снижения интенсивности их изнашивания [12, 13, 14]. Термоупрочнение (ТУ), исходя из многочисленной информации, имеет достаточно большое количество разновидностей, которые классифицируются [4, 15, 16] по различным признакам.

Деление методов ТУ следует основывать, базируясь на условиях эксплуатации детали и прежде всего вероятности её катастрофического разрушения, как правило, от динамических нагружений. Поэтому классификация должна заключаться в воздействии тепловой энергии на поверхность или на всю глубину обрабатываемого изделия или его части. Тогда термоупрочнение можно рассматривать как поверхностное и объёмное (полное) на всю глубину.

1.2 Поверхностная закалка - характеристика

Поверхностная закалка заключается в образовании твердой структуры только в поверхностных слоях детали, что обуславливается высокой скоростью их нагрева за пределы фазовых превращений и последующего охлаждения со скоростью выше критической [11, 17, 18].

При такой закалке высокую твердость приобретает поверхность детали, толщиной от 0,1 (лазерная закалка) [19, 20] до 20 мм (индукционная закалка) [21, 22]. Нередко подобное термоупрочнение оказывается эффективнее, чем

сквозная закалка по всему объему [23, 24, 25]. Например, вследствие воздействия ударных нагружений поверхностно-термоупрочненная деталь не разрушается, благодаря сохранению пластичной сердцевины, позволяющей гасить энергию удара, что невозможно при объемной закалке [17, 19, 22]. Другими положительными факторами следует считать снижение энергетических и экономических затрат на проведение термической обработки (ТО), а также обеспечение заданных свойств только поверхностным объёмам и на отдельных наиболее нагруженных участках детали [19, 22].

Виды поверхностного термоупрочнения различаются способами подвода тепла к изделию [25, 26, 27, 28]. Первый - тепло передается через поверхность от внешнего нагревателя. Второй - тепло появляется внутри металла вследствие действия электромагнитного поля. Охлаждение может производиться водным или масляным душем, а также растворами органических и неорганических соединений, не исключаются и другие способы [11, 22, 29, 30].

Для обеспечения наглядности классификация видов и способов поверхностной закалки представлена в виде схемы на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Классификация методов поверхностной закалки по способу

нагрева

Индукционный нагрев происходит вследствие теплового действия тока, индуктируемого внутри самого изделия, помещенного в переменное магнитное поле [21, 22, 23, 25, 31]. В течение короткого промежутка времени упрочняемая поверхность детали глубиной 2 - 20 мм претерпевает фазовые превращения [21, 22]. Из-за высоких скоростей нагрева и охлаждения поверхностных слоев образуется мартенситная составляющая с 58 - 62НЯС в структуре, расположенной непосредственно у поверхности. За областью преобладания мартенсита структура представляет собой троостит (38...48НЖ£) и сорбит (25...38НКС). Толщина закаленного слоя зависит от параметров режима термообработки. Преимущества метода - отсутствие обезуглероживания и окисления поверхности детали, высокая производительность, возможность регулирования и контроля режима ТО, а также автоматизации процесса [21, 32]. К недостаткам следует отнести сложность регулирования температуры нагрева без использования автоматических систем, приводящая к неравномерности прогрева обрабатываемого участка детали и сильному её перегреву [25, 31]. Применение способа также ограничивается определенной номенклатурой изделий, сложностью оборудования (необходимость индивидуальных индукторов), дороговизной процесса и нередко невозможностью и нецелесообразностью использования на ремонтных предприятиях при восстановлении деталей почвообрабатывающих орудий.

Способ контактного нагрева заключается в том, что при прохождении тока, от электрода к соприкасающейся с ним детали в месте контакта, благодаря значительной плотности тока происходит быстрый нагрев поверхностного слоя [25, 26, 32]. При этом изделие перемещается под контактным роликом и на нем образуется нагретая полоска, при охлаждении которой формируется закаленный слой. Глубина ТУ и другие показатели определяются: плотностью тока и скоростью перемещения детали под электродом [26, 33]. Метод обеспечивает глубину ТО, равную 2 - 3 мм с твердость 56 - 62НЖС и мартенситной структурой. Использование возможно только для деталей несложной конфигурации. Ввиду низкой производительности, неоднородности степени закалки на отдельных участках из-за влияния последующих проходов на предыдущие и уз-

кой номенклатуры деталей способ почти не применяется [11, 25]. Более того при проведении термоупрочнения таких изделий, как лемех, он не приемлем.

Закалку газопламенным нагревом используют, когда другие методы неприменимы, например, для крупных изделий [34, 35]. Поверхность детали нагревают газовым пламенем ^ = 2400 - 3150 °С). Последующее быстрое охлаждение обеспечивает закалку на глубину 2...4 мм с твердостью 50...56 НЯС. В тонком поверхностном слое образуется мартенсит, а в нижележащих объемах -троостомартенсит. Простота реализации технологии и отсутствие сложного оборудования обеспечили широкое распространение данного метода в средине 20 века в центральных ремонтных мастерских колхозов и совхозов, а также на ремонтных (специализированных) предприятиях. В настоящее же время газопламенная закалка вытеснена более прогрессивными методами. Недостатками считаются: трудность регулирования температуры нагрева, а следовательно, глубины закаленного слоя; высокая вероятность перегрева; возможность частичного подплавления нагреваемой области; образование участков отпуска при закалке крупногабаритных изделий; трудность автоматизации процесса, и как следствие, низкая производительность [34, 35, 36].

Сущность плазменной термообработки состоит в высокоскоростном нагреве потоком плазмы поверхностного слоя металла и быстрым его охлаждении [24, 37]. На поверхности деталей образуется термоупрочненный слой с HRC 50 - 64 и толщиной до 3,5 мм с наличием мартенсита и зонами отпуска сорбитного типа [38, 39]. Способ обладает высокой производительностью, возможностью плавного регулирования параметров режима процесса закалки и позволяет обрабатывать детали без принудительного охлаждения, за исключением изделий малого размера [40]. Его недостатками являются: 1 - необходимость тщательной зачистки поверхности; 2 - при перекрытии закаленных участков могут образовываться зоны отпуска; 3 - сложность оборудования и реализации процесса; 4 - необходимость обеспечения высокой технологичности при выполнении нагрева. Сколь-нибудь достоверных сведений о его использо-

вании при выполнении восстановительных, связанных с термообработкой работ в известных источниках не обнаружено.

Лазерное термоупрочнение основано на трансформации световой энергии генераторов света оптического диапазона в тепловую [19, 20, 41]. Для поверхностной закалки применяют газовые лазеры непрерывного действия или импульсные твердотельные лазеры [42]. Кратковременное воздействие лазерного излучения (до 10- с) вызывает разогрев небольшого объема металла (до 6 - 12 мм в диаметре и 1,5...4,5 мм в глубину), который закаливается вследствие быстрого отвода теплоты в металл. Упрочненный слой имеет мартенситную структуру твердостью до 65НЯС с сорбитно - трооститными участками. Способ достаточно производителен и позволяет обрабатывать детали сложной конфигурации. Однако при перекрытии закаленных полос образуются зоны отпуска, негативно сказывающиеся на однородности структуры [43]. Другими недостатками метода являются: плохое поглощение длинноволноволнового света сталями, что приводит к необходимости нанесения дополнительного покрытия, позволяющего увеличить процент поглощенной мощности; низкое КПД и большое потребление энергии, приводящее к значительным эксплуатационным расходам. Применение метода для упрочнения лемехов вряд ли целесообразно вследствие трудностей технологического и экономического плана.

Закалка в электролите основана на физическом явлении, называемом «эффектом катода» [27, 44, 45], связанным с сильным возрастанием сопротивления и нагреванием изделия до температур около 2000 °С [46, 47]. Нагрев производится в течение нескольких секунд. Толщина закаленного слоя при этом составляет 2 - 5 мм, твердость - до 54.60 НЯС. При реализации способа возникают трудности регулирования процесса нагрева. Детали крупных размеров не поддаются подобной закалке. Необходимо четко поддерживать неизменными состав и температуру электролита, плотность тока, а также продолжительность выдержки изделия [26, 45, 47]. Вышеизложенные недостатки не позволяют рекомендовать процесс для использования на ремонтных предприятиях.

Нагрев изделий при закалке в расплавленных металлах или солях [48, 49], осуществляется путем их погружения в расплавы с температурой, на 100 -200 °С превышающей температуру закалки. Вследствие перегрева температура поверхностного слоя стали превышает критическую, и при быстром охлаждении на ней образуется мартенсит [50]. Способ применяется при термоупрочнении малонагруженных мелких деталей простой геометрической формы. Указанный недостаток, а также низкая экологичность фактически сводят на «нет» возможности метода в ремонтном производстве [51].

Таким образом поверхностная закалка достаточно эффективный широко распространенный метод повышения твердости поверхностного слоя изделия при сохранении вязкой сердцевины. Описанные методы обеспечивают способность деталей воспринимать ударные нагрузки. Применение этих способов нельзя рекомендовать для деталей, работающих в условиях изнашивания высокой интенсивности (>200 г/га - супеси и легкие суглинки), ввиду небольшой толщины упрочненной области (0,1...3 мм). (Прежде всего, для лемехов плужных корпусов). Наличие сложного оборудования и высокие технологические требования к процессу сдерживают, а нередко делают нецелесообразным применение поверхностного ТУ в ремонтном производстве.

1. 3 Объемная закалка (закалка на всю глубину)

Ввиду недостатков, присущих методам поверхностного термоупрочнения, часто применяется объемная закалка, которая является относительно универсальным методом обработки стали и используется, когда необходимо получить высокую твердость по всему сечению детали. Такой технологический подход обеспечивает постоянное на всём протяжении эксплуатации детали сопротивление абразивному изнашиванию. Существует несколько видов классификаций этого способа: в зависимости от структуры (для доэвтектоидных сталей рекомендуется применять полную закалку [3, 4, 7, 9, 15], для заэвтектоидных -неполную [4, 15, 52]); характера обрабатываемой детали (геометрия, материал)

[9, 11], твердости, которую необходимо получить [15], и условий охлаждения [4, 16].

Как известно, определяющим фактором при закалке являются условия охлаждения нагретого выше температур фазовых превращений тела, поэтому классификация, принятая в работе, опирается на вышеуказанный признак.

Проведенный анализ позволил внести в известные классификации некоторые коррективы, заключающиеся в том, что методы закалки можно разделить на методы без смены охладителя и со сменой охладителя (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Способы объёмной закалки в зависимости от условий

охлаждения

1.3.1 Методы закалки без смены охладителя

Термоупрочнение в одном охладителе (непрерывная закалка) [4, 41, 53, 54, 55, 56] - при котором нагретое и выдержанное с температуры закалки тело остывает до температуры охлаждающей среды. Способ не требует сложного оборудования и высоких профессиональных навыков исполнителей, технологически несложен и легко подвергается автоматизации. Применяется для дета-

лей простой формы из углеродистых и низколегированных сталей. В ряде случаев такая закалка вызывает коробление и разрушение деталей в процессе работы [55]. Во избежание этого дополнительно проводят отпуск. Метод широко используется в специализированных ремонтных предприятиях при термоупрочнении деталей почвообрабатывающих машин.

В тоже время, технологии базирующиеся на термоупрочнении в одном охладителе должны учитывать специфику ремонтного производства, конкретнее специфику восстановления деталей. Отмеченное прежде всего распространяется на процесс реставрации плужных лемехов с использованием термообра-ботанных на значительную твердость заменяющих вставок, изготовленных из рессорно-пружинных сталей вторичного назначения [57]. Кроме того в предложенном виде ТО крайне недостаточно освящены вопросы повторного термоупрочнения [58].

Струйчатая закалка (местная) заключается в обрызгивании детали интенсивной струей воды и применяется, когда требуется закалить часть изделия [15, 59]. Она может сопровождаться самоотпуском [4, 60]. Технологию используют для закалки деформирующего инструмента, рабочая поверхность которого должна иметь структуру мартенсита [53]. Данный способ при больших объемах обработки экономически нецелесообразен и усложняется технологически. Его использование для восстановления деталей почвообрабатывающей техники не рационально.

Закалка под давлением применяется для предотвращения деформации, осуществляется при зажатии заготовок в штампах или на закалочных прессах [47, 61] и предназначена для специальных целей. В случае восстановления в её использовании нет необходимости.

Закалка в магнитном поле заключается в комбинированном термомагнитном воздействии на упрочняемую деталь [62] и может проводиться [62, 63]: нагревом постоянным током; нагревом переменным током. Такую обработку целесообразно использовать при поштучной обработке [62, 64] изделий из инструментальных сталей. Чрезмерно сложное оборудование и специальные

условия проведения процесса не позволяют рекомендовать способ для широкого распространения, особенно при реновации конструктивных элементов техники сельскохозяйственного назначения.

Критическое рассмотрение технологий объемной закалки позволило установить, что наибольшими возможностями для упрочнения деталей почвообрабатывающих орудий (в частности плужных лемехов) при их восстановлении обладает термообработка в одном охладителе, но необходимо проводить их адаптацию к условиям реставрации.

1.3.2 Методы закалки со сменой охладителя

Закалка в двух средах (прерывистая закалка) [4, 15, 41, 53, 54, 55] состоит в том, что детали охлаждают последовательно в двух средах [41, 55] - вначале с большей, а затем, незадолго до начала мартенситного превращения, с меньшей охлаждающей способностью. Это необходимо чтобы в процессе охлаждения не произошло выпадения феррито-цементитной смеси в интервале температур 500 - 600 °С. В дальнейшем высокая скорость охлаждения для окончания мартенситного превращения не требуется [59]. Метод позволяет избежать операции отпуска и появления закалочных дефектов. Применяется для закалки инструментов из легированных [53] и высокоуглеродистых сталей [15], отличается сложностью [54] и требует достаточно высокой квалификации персонала.

При закалке с подстуживанием нагретое до температуры мартенситного превращения изделие не сразу погружают в закалочную жидкость, а некоторое время выдерживают на воздухе [4, 15, 53, 65] для того, чтобы после окончательного охлаждения в сердцевине образовалась троосто-сорбитная структура [50, 66]. Способ ограничен применением для высоколегированных сталей [65], а также для деталей несложной конфигурации [66].

Ступенчатая закалка [4, 15, 41, 55, 65, 67] осуществляется путем переноса изделия после нагрева и выдержки при температуре закалки в жидкий расплав солей или щелочей с температурой выше начала мартенситного превращения (180 - 250 °С). После небольшой выдержки для выравнивания темпера-

туры по всему сечению детали окончательное охлаждение производят на воздухе, в масле [4, 50, 68] и даже в воде [67]. Это обеспечивает образование мар-тенситной структуры по всему объему с наличием аустенитной составляющей [4, 59, 69]. Метод применяется для высокоуглеродистых, хромистых сталей [70] и отличается технологической сложностью [69].

Изотермическая закалка [4, 25, 53, 59] - разновидность ступенчатой закалки, при которой начальное охлаждение осуществляется в соляных ваннах, расплавах металла реже - в воде и масле [71] с длительной выдержкой до образования троостита или нижнего бейнита [72]. Окончательное охлаждение проводят на воздухе. Применяется для изготовления инструментов [73] из углеродистых и легированных сталей [25, 69], для деталей с сечением до 10 мм [50, 54] или сложной конфигурации, склонных к образованию короблений [65].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Новиков Александр Александрович, 2017 год

/ \

/ \

/ Л к»

\ Ч*

Т" 2 3 5

4'

Ну

800Н

700

600

500

400

300

200

( О \

1 ( )

\

/

/ \

Г \ у ♦ ♦ • .

' 1 гтт ♦ 2 3 5

4

0,5 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 8.5т 9,5-"" 0 5 1.5 2.5 3 5 4 5 5 5 6.5 7,5 8,5 9 5

I .. мм

а)

б)

Н\> 800

700

600

500

400

300

200

—■»

/ N

Л

У

\ ♦

/ Л

1** 1 5

4

0,5 1.5 2,5 3.5 4,5 5.5 6,5 7.5

Ну 800

700

600

500

400

300

.200

г ♦

[♦ ♦

*

# > ♦ »»

*

у

г.* И ? 3

т 4

¡.5 9.5 "* 0,5 1.5 2.5 3.5 4.5 5,5 6.5 7,5 8,5 9.5 Ь. мм Ь, мм

в)

Г)

Рисунок 2 - распределение Иу по участкам сварочного шва термоупроч-ненной стали 65Г: а) 780 °С, б) 800 °С, в) 820 °С, г) 870 °С. Где1 - шов, 2 - зона сплавления, 3 - переходная зона, 4 - зона термического влияния,

5 - основной металл

-о о

Рисунок 3 - Распределение Ну по участкам сварочного шва Сталь Л53 - метал шва - термоупрочненная сталь 65Г от 1 = 840 °С. Где 1 - сталь Л53, 2 - зона термического влияния Л53, 3 - переходная зона Л53, 4 - сварочный шов, 5 - переходная зона 65Г, 6 - зона термического влияния; 7 - термоупрочненная сталь 65Г

а)

б)

в)

г)

Рисунок 4 - Распределение Ну по участкам сварочного шва Сталь Л53 - метал шва - термоупрочненная сталь 65Г от 1 °С: а) 870° б) 820° в) 800° г) 780°. Где 1 - сталь Л53, 2 - зона термического влияния Л53, 3 - переходная зона Л53, 4 - сварочный шов, 5 - переходная зона 65Г, 6 - зона термического влияния; 7 - термоупрочненная сталь 65Г

Примечание: отпечатки наносились в соответствии со схемой показанной на рисунке 3 а, приложение А

24НЯС (отжиг от 850 °С)

29,6ИЯС (1 = 740 °С)

наработки

38,4НЯС (1 = 780 °С)

Наработка Т, га Износ I, мм Геометрия

0 0

1ш 1

1 6

2 11 (

-— ' м , ,т - ■ 4 '^^и^ЙИРрчлииа! |

3 17 ~— — ■ 4 1. ^

4,5 24 с о о \ 3.2.3

5,8 32

7,5 44 $ с е о \ 3.2.3

43НЯС (без повторного термоупрочнения)

49,8ИЯС р = 800 °С)

наработки

53,7HRC (t = 820 °C)

Наработка Т, га Износ I, мм Геометрия

0 0

1,67 10

3,17 16 ЯЕЩь

4,67 20 ■

6,34 25

8,01 31

Наработка Т, га

Таблица 7 - Геометрия лемеха с термоупрочненной вставкой в зависимости от наработки

54,8НЯС (1 = 840 °С)

Наработка Т, га

Износ I, мм

Геометрия

0

0

2

17

Таблица 8 - Геометрия лемеха с термоупрочненной вставкой в зависимости от наработки

57,9НЯС (1 = 840 °С)

АКТ

внедрения технологического процесса восстановления плужных лемехов методом «термоупрочненных компенсирующих элементов»

Мы. нижеподписавшиеся

руководитель предприятия Паршико» Павел Александрович

главный инженер предприятия Рсдюкин Сергей Алексеевич

проректор по научной работе ФГБОУ ВО Брянский ГАУ, д.с.-х.н., профессор Ториков В. Е., д.т.н., профессор кафедры ТМНРМ и О Михальченков А. М., инженер Новиков А. А., составили настоящий акт о том, что сотрудниками ФГБОУ ВО Брянский ГАУ в лице Михальченкова А. М., Новикова А. А. на предприятии СИК "Красный Рог" расположенного по адресу Брянская обл., Почепский р-он, п. Озаренный, ул. Садовая 44., внедрена технология восстановления плужных лемехов методом «термоупрочненных компенсирующих элементов», включающая следующие отличительные признаки:

1. Долото лемеха изготавливается из листов, рессор, утративших свои служебные свойства (рессорно-пружинная сталь).

2. Изготовление долота производится в соответствии с нормированными размерами восстанавливаемого лемеха и соблюдением агротехнических требований.

3. Выполняется объёмная закалка долота на твердость 50 - 53НЯС от температуры 820 °С, с охлаждением в воде без использования предварительной и последующей термообработок.

Акт подписан Паршиков П. А. Редюкин С. А. Новиков А. А.

Проректор по научной работе ФГБОУ ВО Брянский ГАУ д.с.-х.н., профессор Ториков В. Е.

д.т.н., профессор Михальченков А.

АКТ

внедрения технологического процесса восстановления плужных лемехов методом «термоупрочненных компенсирующих элементов» с последующей наплавкой тыльной поверхности заглубляющей части абразивостойким сплавом на высоту 45-50 мм.

Мы, нижеподписавшиеся

руководитель предприятия Паршиков Павел Александрович

главный инженер предприятия Редюкин Сергей Алексеевич

проректор по научной работе ФГБОУ ВО Брянский ГАУ, д.с.-х.н., профессор Ториков В. Е., д.т.н., профессор кафедры ТМНРМ и О Михальченков А. М., инженер Новиков А. А., составили настоящий акт о том, что сотрудниками ФГБОУ ВО Брянский ГАУ в лице Михальченкова А. М., Новикова А. А. на предприятии СПК "Красный Рог" расположенного по адресу Брянская обл., Почепский р-он, п. Озаренный, ул. Садовая 44., внедрен технологический процесс восстановления плужных лемехов методом «термоупрочненных компенсирующих элементов» с последующей наплавкой тыльной поверхности заглубляющей части абразивостойким сплавом на высоту 45-50 мм, включающая следующие отличительные признаки:

1. Долото лемеха изготавливается из листов, рессор, утративших свои служебные свойства (рессорно-пружинная сталь).

2. Изготовление долота производится в соответствии с нормированными размерами восстанавливаемого лемеха и соблюдением агротехнических требований.

3. Выполняется объёмная закалка долота на твердость 50 - 53I IКС от температуры 820 °С, с охлаждением в воде без использования предварительной и последующей термообработок.

4. Тыльная поверхность заглубляющей части подвергается наплавке абразивостойким сплавом на высоту 45-50 мм.

Акт подписан

Паршиков П. А. Редюкин С. А. Новиков А. А.

Проректор по научной работе ФГБОУ ВО Брянский ГАУ д.с.-х.н., профессор Ториков В. Е

д.т.н., профессор Михал!

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПРАВИТЕЛЬСТВО МОСКВЫ

XVI Российская агропромышленная выставка / 16th Russian Agricultural Exhibition

ФГБОУ BUG «Брянская государственная сельскохозяйственная академия» (г.Брянск) «За разработку и внедрение в производство инновационной импортозамещающей технологии восстановления рабочих органов почвообрабатывающих машин»

МИНИСТР СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МЭР МОСКВЫ

СОБЯНИН С.С.

ФЕДОРОВ Н.В.

*8-11 октября 2014 4москва1вДНХ-'^

ШВш

Щ >. , Ж

оо

а

ъ

К

о

й а> X К а>

Й

ж ж ж ж & ж

НА ИЗОБРЕТЕНИЕ №2601211

ШТАМПОСВАРНОИ ПЛУЖНЫЙ ЛЕМЕХ ПОВЫШЕННОЙ СТОЙКОСТИ К АБРАЗИВНОМУ ИЗНАШИВАНИЮ

Патентообладатель(ли): Михальченков Александр Михайлович (Яи), Новиков Александр Александрович (ЯЫ), Локтев Алексей Алексеевич (ЯП), Михальченкова Мария Александровна (Я11)

Автор(ы): см. на обороте

Заявка №2015106708

Приоритет изобретения 26 февраля 2015 г.

Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 06 октября 2016 г.

Срок действия патента истекает 26 февраля 2035 г.

Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной собственности

ж ж ж ж ж ж

ж

ж $

ж ж ж ж а а ж ж ж а ж ж ж ж ж ж ж ш ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж

Г.П. Ивлиев

жжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжж«