Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЛАПЫ КУЛЬТИВАТОРА С ОДНОВРЕМЕННЫМ УПРОЧНЕНИЕМ ЕЕ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Изобретение относится к способам восстановления изношенных деталей с применением сварки и может быть использовано при восстановлении рабочих органов почвообрабатывающих машин, преимущественно лап культиваторов.

В ремонтном производстве известен способ восстановления лап культиваторов, включающий удаление изношенной рабочей части лезвия лапы газопламенной резкой, изготовление новой рабочей части в виде профильной пластины из стали 65Г, сварку пластины с восстанавливаемой лапой и упрочнение лапы газопламенным напылением износостойкими металлическими порошками [Журнал «Техника в сельском хозяйстве», 1986.- №8, с. 51-52].

Однако процесс удаления изношенной рабочей части лезвия лапы газопламенной резкой приводит к выгоранию легирующих элементов и углерода, вызывая, тем самым, изменение структуры стали, изменение формы и деформацию лапы. Операция сварки лапы с пластиной усложняется за счет сложного профиля последней. Кроме этого способ не обеспечивает высокой износостойкости восстановленных деталей.

Известен способ наплавки износостойких покрытий, в котором в качестве наплавляемого материала используют износостойкий материал большей плотности, чем основной металл детали, а проплавление детали осуществляют по линиям армирования на всю глубину с созданием сжимающих напряжений при охлаждении [Патент РФ 2184639, В23К 9/04, опубл. в Б.И. №19, 2002].

Однако при использовании данного способа проплавление детали по линиям армирования на всю глубину приводит к дополнительному расходу электроэнергии и выгоранию легирующих элементов. Кроме этого использование при наплавке износостойкого электродного материала также приводит к существенным потерям дорогостоящих легирующих элементов.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ восстановления деталей почвообрабатывающих машин, включающий удаление изношенной рабочей части детали отрезным шлифовальным кругом, изготовление новой рабочей части в виде угловой пластины из низкоуглеродистой стали и ее заточку с образованием лезвия, упрочнение угловой пластины электролизным борированием и ее приваривание к восстанавливаемой детали [Патент РФ 2241586, В23Р 6/00, опубл. в Б.И. №34, 2004 - прототип].

Однако при использовании данного способа не обеспечивается высокая ударная вязкость восстановленных лап культиваторов, работающих при значительных статических и динамических нагрузках в условиях интенсивного абразивного изнашивания, что приводит к снижению их износостойкости.

Задачей изобретения является повышение долговечности восстановленных лап культиваторов.

Техническим результатом изобретения является повышение ударной вязкости и износостойкости восстановленных лап культиваторов.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются за счет того, что в заявляемом способе восстановления лапы культиватора с одновременным упрочнением ее рабочей поверхности, включающем удаление изношенной рабочей части восстанавливаемой лапы в виде угловой пластины отрезным шлифовальным кругом, изготовление новой угловой пластины и заточку с образованием лезвия, упрочнение и приваривание ее к восстанавливаемой лапе культиватора, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ угловую пластину изготавливают из рессорно-пружинной стали и приваривают ее к восстанавливаемой лапе культиватора перед упрочнением, причем осуществляют электровибродуговое упрочнение угловой пластины с использованием пасты, содержащей порошок типа ПГ-10Н-01, карбид вольфрама и криолит, которую наносят на противоположную, относительно лезвия, поверхность угловой пластины и после затвердевания расплавляют электрической дугой с использованием графитового электрода, при этом сила тока составляет 90…95 А, а напряжение -55…60 В.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале производят удаление изношенной рабочей части восстанавливаемой лапы в виде угловой пластины отрезным шлифовальным кругом. При этом используют шлифовальную машину типа МШУ-2-230 и шлифовальный круг A24SBF по ГОСТ 23182-78. Новую угловую пластину изготавливают путем изгиба под требуемым углом полосовой рессорно-пружинной стали, например, марок 60С2 или 50ХГА при помощи кривошипно-механического пресса типа КД 2128К. Использование для изготовления угловой пластины рессорно-пружинной стали позволяет повысить износостойкость ее верхней лезвийной части, которая не подвергается упрочнению. Далее угловую пластину затачивают с образованием лезвия под углом 10…15° на универсально-заточном станке типа 3Д642Е.

Затем заточенную угловую пластину приваривают к восстанавливаемой лапе культиватора сплошным швом, используя при этом ручную электродуговую сварку и электроды типа Т-590. Сила тока при сварке составляет 130…140 А, напряжение - 50…60 В. Приваривание угловой пластины к восстанавливаемой лапе перед ее упрочнением способствует получению более качественного сварного соединения, что также позволяет повысить долговечность восстановленных и упрочненных деталей в эксплуатации.

После приваривания осуществляют электровибродуговое упрочнение угловой пластины, используя при этом пасту, которую готовят путем смешения следующих компонентов: порошок типа ПГ-10Н-01, являющийся матрицей - 40…45%, карбид вольфрама W₂C - 50…55%, криолит Na₃AlF₆ - 5…10%. Связующей жидкостью для этих компонентов является 20% водный раствор натриевого жидкого стекла Na₂SiO₃. Пасту наносят шпателем на противоположную, относительно лезвия, поверхность угловой пластины. Толщина слоя накладываемой пасты - 2,5…3,0 мм, после нанесения она высушивается до затвердевания. При температуре 90…95°С время затвердевания не превышает 8…10 мин. Для электровибродугового упрочнения используют установку ВДГУ-2, разработанную и производимую ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии. Установка содержит инверторный источник тока, пульт управления и вибратор с закрепленным в нем графитовым электродом диаметром 6…10 мм. Между графитовым электродом и упрочняемой поверхностью с нанесенным слоем пасты зажигают электрическую дугу прямого действия обратной полярности, в результате чего на упрочняемой поверхности из компонентов пасты образуется металлокерамическое покрытие. Процесс ведут на следующих режимах: сила тока - 85…95 А, напряжение - 55…60 В, частота вибрации графитового электрода - 100…120 колебаний в секунду. Вибрация графитового электрода позволяет получить более плотное и прочное металлокерамическое покрытие. Одновременно с образованием покрытия при горении электрической дуги происходит легирование упрочняемой поверхности компонентами пасты вследствие термодиссоциации ее компонентов, а также углеродом за счет его диффузии вследствие сублимации графитового электрода. Перемещение графитового электрода по упрочняемой поверхности позволяет упрочнить всю угловую пластину. Толщина полученного металлокерамического покрытия составляет 0,8…0,9 мм, глубина упрочнения -1,5…1,6 мм, твердость - 85…88 HRC.

Благодаря тому, что металлокерамическое покрытие, образующееся на упрочняемой поверхности, состоит из относительно мягкой и эластичной стальной матрицы и включенных в ее состав сверхтвердых керамических компонентов, образующихся при горении электрической дуги, восстановленные лапы культиваторов имеют высокую ударную вязкость. Кроме этого полученная структура покрытия, а также термодиффузионное насыщение (легирование) упрочняемой поверхности компонентами пасты и углеродом приводят к существенному увеличению износостойкости и долговечности восстановленных лап культиваторов (таблица).

Как видно из таблицы, предлагаемый способ восстановления лапы культиватора с одновременным упрочнением ее рабочей поверхности позволяет в среднем в 1,8 раза увеличить ударную вязкость лапы культиватора и в 2,4 раза - ее износостойкость. В результате долговечность восстановленных лап культиваторов увеличивается не менее чем в 2 раза.