23 | 10 | 2017
Учебные материалы
Для преподавателей
Работы студентов
Справочная и техническая литература
Статьи по темам

Износостойкость и структура твёрдых наплавок

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голосов)

Износостойкость и структура твердых наплавок рабочих органов сельскохозяйственных машин

Ya. Ph. Rakin, D. Yu. Isakov. WEAR AND TEAR RESISTANCE AND STRUCTURE OF FIRM BRAZES OF WORKING BODIES OF FARM MACHINES

Well-known methods of improvement of wear and tear resistance of working parts(details) of farm machines. Results of comparative tests of the most efficientfirm alloys are given. The ways of research adapted to soil-climatic conditions are outlined.

Analysis, methods, wear and tear resistance, farm machines, details, firm alloys, a braze, tests.

Проанализированы известные методы повышения износостойкости рабочих органов (деталей) сельскохозяйственных машин. Приведены результаты сравнительных испытаний наиболее эффективных твердых наплавок. Намечены пути исследований применительно к почвенно-климатическим условиям Новгородской области.

Анализ, методы, износостойкость, сельскохозяйственные машины, детали, твердые сплавы, наплавка, испытания.

Повышение износостойкости рабочих органов (деталей) сельскохозяйственных машин (корпусов плуга, культиваторных лап, дисков борон, лущильников и др.) является актуальной задачей.

Над решением этой проблемы ведутся фундаментальные и прикладные исследования в лаборатории износостойкости института машиноведения АН РФ, в отраслевых НИИ, в том числе в Государственном всероссийском НИИ ремонта и эксплуатации МТП (ГОСНИТИ).

Известно несколько способов повышения износостойкости и межремонтного ресурса рабочих органов. Основными из них являются: подбор исходного материала детали, начальной толщины лезвия и угла заточки; упрочняющая технология (закалка); совершенствование геометрии и технологии изготовления самозатачивающихся рабочих органов (лемехов плуга, культиваторных лап, ножей бульдозера, щелерезов и др.).

Проведенные в ГОСНИТИ исследования культиваторных лап показали, что правильным подбором материала, начальной толщины лезвия и угла заточки можно увеличить межремонтный срок лап с однородным лезвием не более чем в 1,5–2 раза.

Примерно такие же результаты были получены при испытании закаленных лап.

Поэтому в последнее время разработки направлены на совершенствование геометрии и технологии изготовления самозатачивающихся деталей.

Для обеспечения самозатачивания необходимо, чтобы лезвие состояло из двух слоев: износостойкого – режущего и несущего, придающего лезвию прочность и жесткость. От износостойкости материала режущего слоя и его толщины зависит износ лезвия по ширине, а следовательно, срок службы детали. Поэтому для режущего слоя необходим материал, обладающий высокой износостойкостью и в первую очередь абразивной износостойкостью. Наиболее широко распространенный абразив – это кварцевый песок. Он входит в состав грунтов, почв, пыли и является главным агентом, вызывающим износ рабочих деталей сельскохозяйственных, транспортных и других машин.

С целью определения относительной износостойкости наплавок для лемехов плугов в ГОСНИТИ В. Н. Винокуровым [1] были проведены полевые испытания. На лезвиях лемехов крепились образцы из наплавочных материалов, имевшие форму лезвия. Состав испытанных материалов и их относительная износостойкость (относительно лемешной стали Л53 незакаленной) приведены в таблице.

Результаты испытаний на абразивное изнашивание обычно выражаются в виде относительной износостойкости ε:

ε = , (1)

где ∆lэ – линейный износ эталона;

∆ln – то же испытуемого металла.

Если износ определяется по потере веса испытуемыми образцами, относительная износостойкость будет выражена:

ε = , (2)

где ∆Gэ – весовой износ эталона;

∆Gn – то же испытуемого металла.

Таблица 1

Результаты испытаний наплавок на плужных лемехах

Наименование

наплавки

Твёрдость

НRС

Химический состав, %

Относитель-ная износо-стойкость, ε

С

Сr

Ni

Mn

Si

W

B

Fe

Сталь Л53 (эталон)

1,0

Т620*

51

4,90

20,00

1,3

2,3

1,10

остальное

5,9

Сплав Южакова

47

2,50

4,30

1,5

0,37

остальное

6,0

БХ

52

0,12

35,00

6,75

остальное

6,5

Сталлит**

51

2,00

28,00

1,0

2,5

4,5

2

6,8

Сталинит

54

10,00

18,00

15,0

остальное

6,9

Сормайт1

50

3,10

28,00

3,0

1,5

3,5

остальное

7,7

КБХ

52

2,55

24,94

0,96

остальное

8,8

Релит

50

4,00

96,0

 

остальное

17,5

* 0,57% Тi

** 60% СО

Относительную износостойкость определяют исходя из потери массы (веса) тогда, когда удельные веса испытуемого материала и эталона практически одинаковы. В противном случае пользуются формулой (1), измеряя линейный износ микрометром.

Наибольшее применение в ремонтной практике нашли твердые наплавочные сплавы сормайт, сталинит, КБХ, релит. Материалы, входящие в указанные наплавочные сплавы, кроме релита, относятся к системе железо – углерод – хром. Результаты исследований образцов этих наплавочных сплавов выявили их структуру, состоящую из избыточных карбидов хрома и ледебуритной эвтектики. Введение в сплав КБХ около 1% бора несколько повышает твёрдость и износостойкость и заметно снижает ударную вязкость. Структура сплавов характеризуется наличием избыточных карбидов, (FеС), боридов (ВС) и эвтектики. Наибольшей износостойкостью обладает релит (см. таблицу), представляющий собой смесь карбидов вольфрама WC и W2C, различающиеся крупностью зерна. Структура мелкозернистого релита отличается более тонким строением, состоит из карбидов W2C в ледебурите. Карбиды имеют форму пластин и игл. Количество пор незначительно, раковин на поверхности шлифа нет.

Твёрдые сплавы в виде прутка или шихты наплавляют на лицевую или тыльную сторону лап или лемеха электрической дугой угольным электродом диаметром 12–15 мм при силе тока 200–250 А, индукционным методом ТВ4, ацетилено-кислородным пламенем.

Самозатачивание характеризуется углом α наклона фаски на несущем слое. Угол α зависит от отношения λ = h2/h1, где h1 – толщина наплавленного слоя; h2 – толщина несущего слоя. В процессе экспериментов лапы с различным их значением λ изнашивались до тех пор, пока режущая часть не принимала стабильную форму, таким образом естественным путём получая угол самозатачивания α. Для лап, например, наплавленных сормайтом с тыльной стороны, относительные значения λ = 1–1,5, то есть при толщине наплавленного слоя h1 = 0,3–0,5 мм основной (несущий) слой лезвия должен иметь толщину на режущей кромке h2 = 0,6–0,8 мм.

Угол самозатачивания зависит от типа обрабатываемых почв; так, при обработке супесчаных чернозёмов он больше, чем глинистых чернозёмов. Если наплавлять лапы более износостойким материалом, чем сормайт, то при изнашивании работоспособный профиль получается при большом значении λ. Например, при наплавке релитом оптимальный угол самозатачивания при λ = 3. Лезвия с таким соотношением толщин имеют угол самозатачивания α = 32º при обработке суглинистых почв.

Широкие хозяйственные испытания самозатачивающихся деталей в различных почвенных зонах показали, что самозатачивание происходит не на всех почвах. Устойчивый эффект самозатачивания получается, как правило на почвах, не засорённых камнями и крупным песком. В связи с этим нами намечены исследования по выбору твёрдых наплавок, сочетающих свойства высокой износостойкости и ударной вязкости, применительно к почвенно-климатическим условиям Новгородской области.

––––––––––––––––––––

1.  Винокуров В. Н. Полевые методы изучения износостойкости наплавок для почворежущих деталей сельскохозяйственных машин // Износостойкие наплавочные материалы и методы их наплавки. Ч. 2: материалы семинара МДНТП им. Ф. Э. Дзержинского. М., 1966. С. 31–37.

2.  Хрущов М. М. Определение износостойкости твёрдых наплавок / М. М. Хрущёв, М. А. Бабичев и др. // Вестник машиностроения. 1965. № 2. С. 12–15.

3.  Грошев Л. М. Надёжность сельскохозяйственной техники. Л. М. Грошев, Н. Ф. Дмитриченко, Т. И. Рыбак. Киев, 1990. 191 с.

Учён. зап. Института СХПР НовГУ. 2007. Т. 15, в. 1.


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить