Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ РЕЖУЩИХ ЧАСТЕЙ КУЛЬТИВАТОРНЫХ ЛАП

Изобретение относится к области металлообработки, касается методов поверхностного упрочнения рабочих органов сельскохозяйственной техники электромеханической обработкой с целью повышения их долговечности при абразивном износе.

Известны способы упрочнения режущих частей рабочих органов сельскохозяйственной техники [Технология ремонта машин / Под ред. Е.А. Пучина. - М.: КолосС, 2007. - 487 с.], в которых применяют наплавку одной из поверхностей режущей части износостойкими сплавами (релит, сормайт и др.), имеющими повышенную твердость, что увеличивает износостойкость поверхностей режущих частей и обеспечивает эффект самозатачивания. Однако из-за недостаточной твердости и прочности металла основы деталей происходит быстрый износ другой поверхности режущей части, что приводит к излому наплавленных износостойких покрытий и снижению долговечности рабочих органов сельскохозяйственной техники. Кроме того в процессе наплавки в основном слое металла рабочих органов сельскохозяйственной техники часто образуются Видманштеттовы структуры, отличающиеся крупной зернистостью, очень низкими значениями характеристик механических свойств, что приводит к низкой прочности сцепления наплавленных износостойких покрытий с металлической основой рабочих органов сельскохозяйственной техники.

Известен способ упрочнения режущих частей культиваторных лап электромеханической обработкой [Патент РФ №2778987 Способ упрочнения режущих частей культиваторных лап электромеханической обработкой. - Опубл.: 29.08.2022, Бюл. №25], включающий проведение электромеханической обработки поверхностей режущих частей культиваторных лап путем создания усилия прижима электрода-инструмента к поверхности режущей части и плотности тока до 10⁹ А/м² с формированием параллельных друг другу непрерывных зон упрочнения глубиной до 3 мм и шириной 3,5-7 мм, отличающийся тем, что зоны упрочнения формируют длиной 10-80 мм на расстоянии 0,5-3 мм друг от друга и под углом 20-60° к режущей части.

Обработанные по такому способу культиваторные лапы имеют увеличенную площадь упрочнения одной из поверхностей режущей части культиваторной лапы, в процессе работы самозатачиваются за счет более быстрого износа нижних не упрочненных слоев режущей части с формированием пилообразной режущей части в процессе работы изделий. Однако и этот способ повышает долговечность недостаточно. Это связано с тем, что площадь упрочнения режущих частей культиваторной лапы увеличивается недостаточно, получаемые при электромеханической обработке мартенситные структуры не обеспечивают такой износостойкости, как специальные износостойкие покрытия повышенной твердости (релит, сормайт и другие).

Технический результат предлагаемого изобретения - это повышение долговечности культиваторных лап за счет увеличения износостойкости к абразивному изнашиванию, путем увеличения площади упрочненных поверхностей режущих частей, повышения их твердости и прочности.

Указанный результат достигается тем, что вначале наплавляют износостойкий сплав на верхнюю или нижнюю поверхности режущей части культиваторной лапы. Затем выполняют электромеханическое упрочнение другой ее поверхности. Первую зону электромеханического упрочнения формируют параллельно режущей кромке и на расстоянии 1…3 мм от нее, а последующие зоны формируют на расстоянии 0,5-5 мм друг от друга.

На фиг. 1 изображена часть культиваторной лапы с упрощенной схемой предлагаемого способа упрочнения, на фиг. 2 представлен местный разрез режущей части культиваторной лапы, где 1 - зоны электромеханического упрочнения режущей части культиваторной лапы (показаны темным цветом), 2 - крепежные отверстия культиваторной лапы, 3 - зоны режущей части лапы без упрочнения, 4 - наплавленный износостойкий сплав.

Вначале наплавляют износостойкий сплав на верхнюю или нижнюю поверхности режущей части культиваторной лапы, на фиг. 2 - это нижняя поверхность режущей части лапы. После этого проводят электромеханическое упрочнение другой поверхности режущей части культиваторной лапы (на фиг. 1 и 2 - верхняя поверхность) путем создания усилия прижима электрода-инструмента к поверхности режущей части и плотности тока до 10⁹ А/м² с формированием параллельных друг другу непрерывных зон упрочнения глубиной до 3 мм и шириной 3,5-7 мм. Первую зону электромеханического упрочнения формируют параллельно режущей кромке и на расстоянии 1…3 мм от нее, а последующие зоны формируют на расстоянии 0,5-5 мм друг от друга.

Соблюдение указанных параметров значительно увеличивает площадь и степень упрочнения поверхностей режущих частей культиваторных лап. Это обеспечивает в процессе работы эффект самозатачивания за счет более быстрого, по сравнению с наплавленной износостойким покрытием поверхностью, износа упрочненных электромеханической обработкой (на рисунке это - верхняя поверхность) режущих частей культиваторной лапы.

Пример. Вначале на нижнюю поверхность лезвия культиваторной лапы, изготовленной из стали 65Г, методом газовой наплавки наносили износостойкое покрытие Релит - ТЗ (ТУ 48-42-34-70) твердостью до 2400 HV. Твердость стальной основы режущего лезвия составляла 300…400 HV. При этом на границе стальной основы и износостойкого покрытия после этого наблюдали Видманштеттовы структуры с низкой твердостью (220 HV). После этого на верхней поверхности лезвия культиваторной лапы формировали параллельные друг другу непрерывные зоны упрочнения глубиной до 3 мм и шириной 3,5-7 мм электромеханической обработкой путем создания усилия прижима электрода-инструмента к поверхности режущей части и плотности тока до 10⁹ А/м². Первую зону электромеханического упрочнения формировали параллельно режущей кромке и на расстоянии 1...3 мм от нее, а последующие зоны - на расстоянии 0,5-5 мм друг от друга. Твердость упрочненных электромеханической обработкой зон составляла 700…900 HV. Видманштеттовы структуры в зонах электромеханического упрочнения отсутствовали.

Все это обеспечивает значительное повышение долговечности за счет увеличения износостойкости культиваторных лап к абразивному изнашиванию путем увеличения площади упрочненных поверхностей их режущих частей, повышения их твердости и прочности, сохранения высокой режущей способности культиваторной лапы в процессе ее эксплуатации. Кроме того, увеличивается прочность сцепления износостойких покрытий с металлической основой культиваторных лап за счет устранения Видманштеттовых структур.

Материал и режимы наплавки износостойких покрытий на поверхности, диапазоны ширины и глубины упрочненных электромеханической обработкой зон и неупрочненных зон режущих частей культиваторной лапы и их количество связаны с ее конструктивными особенностями и с условиями трения изделий о почву в процессе работы.

Режимы электромеханической обработки (плотность тока, усилие прижатия инструмента к поверхности детали, скорость обработки, материал и форма инструмента) принимают, исходя из задач и требований технологического процесса.

Таким образом, при обработке по данному способу увеличивается площадь и твердость поверхностей режущих частей культиваторных лап, что повышает их износостойкость к абразивному изнашиванию с обеспечением эффектов самозатачивания режущей части в процессе работы. Все это позволяет повысить долговечность культиваторных лап.