Результат интеллектуальной деятельности: Способ термоупрочнения лезвий почвообрабатывающих орудий

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к изготовлению рабочих органов почвообрабатывающих орудий.

Известен способ упрочнения металлических поверхностей (RU, патент на изобретение №2025509), заключающийся в нагреве поверхности электрической дугой обратной полярности угольным электродом до температуры плавления и последующем охлаждении до температур фазовых превращений, при которых осуществляют пластическую деформацию поверхности охлаждаемым инструментом. Для увеличения твердости до HRA78-80 (HRC 52-58) изделие подвергают обработке холодом.

Недостатком данного способа является то, что при упрочнении лезвий рабочих органов почвообрабатывающих орудий пластическая деформация, производимая после плавления и остывания до температуры фазовых превращений, нарушает геометрию биметаллического лезвия, что приводит к нарушению условий самозатачивания, которое обеспечивается наличием одностороннего твердого износостойкого слоя в сочетании с мягкой основой рабочего органа. Другим недостатком является то, что обработка холодом требует наличия дополнительных холодильных агрегатов, что приводит к дополнительным затратам и повышению стоимости почвообрабатывающих орудий.

Известен способ (SU, авторское свидетельство №1171538), в котором упрочнению подвергают поверхность тыльной стороны лезвия лемеха путем нагрева электрической дугой обратной полярности током 180-200 А при помощи неплавящегося угольного электрода диаметром 8-10 мм и последующего охлаждения со скоростью 400-500°С/с, например, проточной водой.

Недостатком этого способа является низкая степень стабилизации профиля лезвия в процессе изнашивания, обусловленная невозможностью получения на острие лезвия твердого слоя с толщиной, полностью обеспечивающей условия самозатачивания, так как при равномерном горении электрической дуги плавление острия лезвия происходит значительно интенсивнее, чем плавление утолщенной части, что приводит к сквозному проплавлению металла и исчезновению мягкого слоя на острие лезвия.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ упрочнения лезвий рабочих органов почвообрабатывающих орудий (RU, патент на изобретение №2420601) включающий нагрев поверхности тыльной стороны лезвия электрической дугой обратной полярности с использованием угольного электрода и последующее охлаждение, при этом нагрев производят импульсным током, а перемещение электрода производят по криволинейной траектории, образованной линейным перемещением параллельно острой кромке лезвия и вращением вокруг вертикальной оси с угловой частотой, определяемой из соотношения: 3 V/R<w<9 V/R, при этом длительность и амплитуду импульсов тока за один оборот электрода увеличивают при удалении от острой кромки лезвия и уменьшают при приближении к нему.

Недостатком данного способа является относительная невысокая твердость упрочненного слоя, ввиду характеристик применяемого материала.

Технической задачей данного изобретения является получение заданной стабильной глубины чистого отбеленного слоя в режущей части рабочих органов почвообрабатывающих орудий из высокопрочного чугуна ВЧ 70, повышение твердости, регламентирование ширины переходной зоны.

Технический результат - повышение износостойкости и эксплуатационных характеристик лезвий рабочих органов почвообрабатывающих орудий.

Указанный технический результат достигается способом термоупрочнения лезвий почвообрабатывающих орудий, включающий нагрев поверхности тыльной стороны лезвия почвообрабатывающих орудий электрической дугой обратной полярности, перемещение электрода осуществляют по криволинейной траектории, образованной линейным перемещением параллельно острой кромки лезвия почвообрабатывающих орудий и вращением вокруг вертикальной оси, при этом лезвия почвообрабатывающих орудий выполняют из высокопрочного чугуна ВЧ 70, нагрев поверхности тыльной стороны лезвия осуществляют вольфрамовым электродом, подключенным к источнику постоянного тока, при этом диаметр вращения электрода вокруг вертикальной оси задают равным ширине лезвия, за один оборот электрода вокруг вертикальной оси линейное перемещение составляет 3 мм, толщина лезвия равна не менее 6 мм, частота вращения ω выражается зависимостью:

ω=k 23 мин^-1,

где k=1,5 при ширине лезвия 2,0≤δ≤4,0 см,

k=1,0 при ширине лезвия 4,1≤δ≤6,0 см,

k=0,8 при ширине лезвия 6,1≤δ≤8,0 см.

Отличительные существенные признаки, влияющие на достижение заявленного технического результата:

- почвообрабатывающие орудия выполнены из высокопрочного чугуна ВЧ 70, нагрев поверхности тыльной стороны лезвия осуществляют вольфрамовым электродом постоянным током;

- диаметр вращения электрода вокруг вертикальной оси задают равным ширине лезвия;

- за один оборот электрода вокруг вертикальной оси линейное перемещение составляет 3 мм;

- частота вращения ω выражается зависимостью:

ω=k 23 мин^-1,

где k=1,5 при ширине лезвия 2,0≤δ≤4,0 см,

k=1,0 при ширине лезвия 4,1≤δ≤6,0 см,

k=0,8 при ширине лезвия 6,1≤δ≤8,0 см.

Нагрев в режущей части рабочих органов из высокопрочного чугуна вольфрамовым электродом постоянным током и перемещение электрода производят по криволинейной траектории, образованной линейным перемещением параллельно острой кромки лезвия и вращением вокруг вертикальной оси позволяет совершать упрочнение всей поверхности лезвия.

Линейное перемещение 3 мм за один оборот электрода вокруг своей оси позволяет упрочнить высокопрочный чугун ВЧ 70.

Частота вращения ω подбиралась в зависимости от ширины лезвия, с учетом его возможности охлаждения поверхности на массу не нагретого слоя.

Примеры конкретных выполнений.

Пример 1. Упрочнялись лезвия рабочих органов из высокопрочного чугуна ВЧ 70 почвообрабатывающих орудий шириной 2,0 см, лезвие упрочнялось с тыльной стороны электрической дугой постоянного тока обратной полярности с помощью вольфрамового электрода, перемещение электрода производили по криволинейной траектории, образованной линейным перемещением параллельно острой кромки лезвия и вращением вокруг вертикальной оси, диаметр которой был равен ширине режущей части и составлял 2,0 см. Толщина лезвия составляла 6 мм. При этом за один оборот электрода вокруг своей оси линейное перемещение составляло 3 мм, а частота вращения определялась по формуле: ω=k⋅23=1,5⋅23=34,5 мин^-1.

Пример 2. Упрочнялись лезвия рабочих органов из высокопрочного чугуна ВЧ 70 почвообрабатывающих орудий шириной 4,0 см, лезвие упрочнялось с тыльной стороны электрической дугой постоянного тока обратной полярности с помощью вольфрамового электрода, перемещение электрода производили по криволинейной траектории, образованной линейным перемещением параллельно острой кромки лезвия и вращением вокруг вертикальной оси, диаметр которой был равен ширине режущей части и составлял 4,0 см. Толщина лезвия составляла 6 мм. При этом за один оборот электрода вокруг своей оси линейное перемещение составляло 3 мм, а частота вращения определялась по формуле: ω=k⋅23=1,5⋅23=34,5 мин^-1.

Пример 3. Упрочнялись лезвия рабочих органов из высокопрочного чугуна ВЧ 70 почвообрабатывающих орудий шириной 4,1 см, лезвие упрочнялось с тыльной стороны электрической дугой постоянного тока обратной полярности с помощью вольфрамового электрода, перемещение электрода производили по криволинейной траектории, образованной линейным перемещением параллельно острой кромки лезвия и вращением вокруг вертикальной оси, диаметр которой был равен ширине режущей части и составлял 4,1 см. Толщина лезвия составляла 8 мм. При этом за один оборот электрода вокруг своей оси линейное перемещение составляло 3 мм, а частота вращения определялась по формуле: ω=k⋅23=1,0⋅23=23 мин^-1.

Пример 4. Упрочнялись лезвия рабочих органов из высокопрочного чугуна ВЧ 70 почвообрабатывающих орудий шириной 6,0 см, лезвие упрочнялось с тыльной стороны электрической дугой постоянного тока обратной полярности с помощью вольфрамового электрода, перемещение электрода производили по криволинейной траектории, образованной линейным перемещением параллельно острой кромки лезвия и вращением вокруг вертикальной оси, диаметр которой был равен ширине режущей части и составлял 6,0 см. Толщина лезвия составляла 8 мм. При этом за один оборот электрода вокруг своей оси линейное перемещение составляло 3 мм, а частота вращения определялась по формуле: ω=k⋅23=1,0⋅23=23 мин^-1.

Пример 5. Упрочнялись лезвия рабочих органов из высокопрочного чугуна ВЧ 70 почвообрабатывающих орудий шириной 6,1 см, лезвие упрочнялось с тыльной стороны электрической дугой постоянного тока обратной полярности с помощью вольфрамового электрода, перемещение электрода производили по криволинейной траектории, образованной линейным перемещением параллельно острой кромки лезвия и вращением вокруг вертикальной оси, диаметр которой был равен ширине режущей части и составлял 6,1 см. Толщина лезвия составляла 8 мм. При этом за один оборот электрода вокруг своей оси линейное перемещение составляло 3 мм, а частота вращения определялась по формуле: ω=k⋅23=0,8⋅23=18,4 мин^-1.

Пример 6. Упрочнялись лезвия рабочих органов из высокопрочного чугуна ВЧ 70 почвообрабатывающих орудий шириной 8,0 см, лезвие упрочнялось с тыльной стороны электрической дугой постоянного тока обратной полярности с помощью вольфрамового электрода, перемещение электрода производили по криволинейной траектории, образованной линейным перемещением параллельно острой кромки лезвия и вращением вокруг вертикальной оси, диаметр которой был равен ширине режущей части и составлял 8,0 см. Толщина лезвия составляла 8 мм. При этом за один оборот электрода вокруг своей оси линейное перемещение составляло 3 мм, а частота вращения определялась по формуле: ω=k⋅23=0,8⋅23=18,4 мин^-1.

Таким образом, заявленный способ термоупрочнения позволяет повысить износостойкость и эксплуатационные характеристики лезвий рабочих органов почвообрабатывающих орудий.