Восстановление деталей сельхозтехники

Как обеспечить долговечность сельскохозяйственной техники? Этот вопрос часто становится краеугольным камнем деятельности современного отечественного агрария.

Современное сельхозпроизводство практически невозможно представить без применения как на полях, так и на фермах высокоэффективных сельхозмашин, орудий, инвентаря и инструментов. Проблема обеспечения требуемой долговечности техники в сельхозпроизводстве всегда остается актуальной. Учитывая это требуется уточнение основных приоритетных направлений развития предприятий сельскохозяйственного машиностроения.

Вместе с такими важными задачами, как использование новейших материалов и высококачественных комплектующих техники, которые решают на предприятиях и в проектно-конструкторских организациях отрасли, продолжается работа по развитию современной элементной базы и оптимизации конструкций рабочих органов для реализации основных производственных процессов АПК.

Направления повышения долговечности рабочих органов сельскохозяйственных машин, используемых в машиностроении и ремонте, можно разделить на следующие группы:
- Обоснование совершенных конструкций;
- Оптимизация геометрии режущих кромок лезвий для обеспечения их самообострения;
- Поиск и обоснование новых материалов для их изготовления;
- Использование различных методов химико-термической и термической обработок;
- Нанесение укрепляющих и износостойких покрытий.
Важное значение для производства высоконадежной сельхозтехники имеет реализация принципа смообострения при изготовлении их рабочих органов. Принцип самообостряющий характеризуется избирательным износом деталей и обеспечивает сохранение заостренной конфигурации режущей кромки детали в процессе работы. По рационального обоснования толщины твердого и мягкого слоев удается поддерживать заостренный профиль режущей кромки на одном уровне. При этом твердый слой режущей кромки отрабатывается медленнее, чем мягкий. Для удлинения периода долговечности деталей можно использовать нижнее или верхнее укрепление лезвия.

Установлено, что одна из наиболее срабатываний деталей плугов - лемех. Известно, что сопротивление лемеха составляет 50-70% сопротивления корпуса плуга. То есть от состояния лемеха, толщины режущей кромки и угла заострения зависит общее сопротивление плуга. Чаще применяют долотообразные орала. Изготавливают их из специальной лемешной стали Л-53, Л-65. Носок и лезвие лемеха закаляют и отпускают на ширину 15-20 мм. Лезвие лемеха обостряют до толщины 1 мм и угла не более 40 °. Лемех, сработанный к ширине менее 108 мм (проверяют с помощью специального шаблона), восстанавливают оттягиванием к нормальной профиля с отклонением по ширине не более 5 мм, а по длине - не более 10 мм благодаря металла тыльной стороны (магазина). Оттягивание выполняют не более четырех-пяти раз. Поверхность оттянутого лемеха должна быть ровная, без трещин. Отклонение его стенки от плоскостности допускается не более 2 мм, выпуклость рабочей поверхности лезвия - до 4 миллиметров.

После оттягивания лемех обостряют с лицевой стороны, затем нагревают до 700 ... 800 ° С и закаливают на ширину 20-25 мм в соленой 10%-ной воде при температуре 40 ° С в течение 6 с со стороны лезвия до твердости 440-650 НВ и отпускают по t = 350 ° С с охлаждением на воздухе. Для повышения устойчивости против износа лезвие лемеха изготавливают самозатачивающихся, наплавляемая его тыльная сторона твердым сплавом "Сормайт № 1". Перед наплавкой в лемеха оттягивают полосу шириной 25-30 мм со стороны лезвия и участок шириной 55-65 мм у носка. Толщина наплавленного слоя должна составлять 1,4-2 мм. В ремонтных мастерских предприятий АПК наплавки осуществляют ацетилено-кислородным пламенем проволокой диаметром 6 мм с "Сормайту № 1". Когда срабатывания составляет 18-22 мм (ширина лемеха - менее 92-90 мм), лемех восстанавливают приваркой дополнительной полосы, изготовленной из бракованных лемехов или с полосовой, специального профиля, стали 45. Для этого предварительно отрезают сработанную часть лемеха с помощью воздушно-плазменной или воздушно-газовой горелки.

Основным орудием для сплошной и междурядной уничтожения сорняков, для предпосевной обработки и рыхления почвы используют культиваторы, которые оснащаются стрельчатыми лапами с хвостовиками. Только стрельчатых лап стандарт предусматривающий 21 типоразмер, включая как обычные лапы, так и наплавленные износостойким материалом. Основным критерием предельного износа лап является уменьшение ширины крыла в средней части до 36-38 мм и достижения линейного срабатывания носка до 30 мм. Предельная толщина режущей кромки лезвия должна составлять 0,8-1 мм. Следует отметить, что линейное срабатывания лапы к обострению составляет 2-5 мм. Исходя из этого, перед предприятиями сельхозмашиностроения стоит задача продления срока использования культиваторных лап без их замены способом самообострения.
Лапы культиваторов изготавливают из стали 65Г с твердостью режущей кромки 44-54 HRC. Проводили также экспериментальные исследования культиваторных лап, которые были изготовлены из двухслойной листа толщиной 5-6 мм. Основа листа была изготовлена из стали 65Г, а износостойкий слой - из стали Х6Ф1 твердостью HRC 20. Технологию разработали сотрудники ВИСГОМу и Института черной металлургии. Известны также способы повышения долговечности лап благодаря укреплению тыльной стороны цементацией, цианированием и закаливанием. Но они не нашли своего применения в производстве.
Ученые ИЭС им. Патона установили возможность наращивания стальных деталей с толщиной режущей кромки 1-1,5 мм легированными износостойкими сплавами "Сормайт-1", ТС-1, ДХ и псевдосплав ПС-14-80, ПС-14-60. На заводах с массовым производством рабочих органов почвообрабатывающей техники "Красная звезда" (Кировоград) и "Красный Акай" (Ростов-на-Дону) нашло свое применение индукционное наплавки деталей сормайтом, релита и псевдосплав смесей на основе сормайту.
Для укрепления и нанесения защитных покрытий весьма перспективным является метод электроэрозионного легирования (ЕЕЛ). Технологическая суть ЕЕЛ заключается в переносе легирующего материала анода на легированную поверхность с искрового разряда в воздушной среде. Благодаря значительной гамме металлов, которые можно использовать при ЕЕЛ, участия межэлектродного среды в процессе формирования поверхностных слоев этим методом можно в широких пределах изменять механические, термические, электрические, термоэмиссионная и другие свойства рабочих поверхностей деталей при их изготовления и ремонта.

Плазменное напыление рабочих органов порошками системы оксид алюминия-никеля обеспечило повышение износостойкости деталей вдвое-втрое по сравнению с серийными.
Недавно ученые Национального университета биоресурсов и природопользования для повышения долговечности режущих элементов почвообрабатывающих машин предложили эффективное направление, в котором предусмотрено управление их износом благодаря дискретном укреплению лезвий по длине или по площади. Испытания показали, что благодаря оптимальному размещению укрепляющих наплавляемого точек, долговечность лемеха плуга, изготовленного из стали Л53, повышается в 4,5-4,8 раза.
Для индукционного и газопорошковой наплавки режущих элементов используют порошки на основе железа: ПГ-УС25, ПГ-С27, ПГ-ФБХ-6-2. Для газопорошковой и плазменно-порошковой наплавки режущих элементов рабочих органов машин интересны порошки на основе никеля и кобальта. Страны СНГ могут предложить такие смеси: УС-25, сталинит, сормайт; шихты ДХ, КБ. Зарубежные фирмы выпускают самофлюсовальные порошки Cabot (США), "ИТР" (Австрия).
Обеспечить надлежащую точность поверхности во время изготовления и ремонта деталей способны холодные методы восстановления. В современном производстве и ремонте большинства изделий автотракторной сельхозтехники для обеспечения надлежащих эксплуатационных свойств используют гальваническое железнение и хромирование. Эти методы воздействия на поверхностный слой позволят избежать негативных явлений, возникающих при использовании горячих способов. К таким покрытий выдвигают целый ряд требований. В них должны быть: хорошая адгезия, наличие или отсутствие пор в покрытии (в зависимости от условий эксплуатации), низкая шероховатость поверхности (при условии возможности достижения значительной толщины покрытия).

Для ремонтного производства, в частности сельхозмашин, главное значение имеет аннулирования механической обработки детали до и после ее восстановления хромированием.
Некоторые из этих методов уже успешно используют на передовых ремонтных предприятиях для механической обработки деталей, например, чистовая обработка деталей из холодной пластической деформацией. Суть этого метода заключается в том, что под влиянием деформирующего элемента (шар, ролик) по взаимному относительного перемещения инструмента и детали неравенства обрабатываемой поверхности пластически деформируются. Такая обработка высокопроизводительная и дает возможность получить поверхность с шероховатостью 9-12 классов в сочетании с укреплением поверхностного слоя. Этот метод применим для всех металлов, которые деформируются в холодном состоянии: незакаленная стали, цветные металлы и чугуны. Для обработки пластической деформацией наружных цилиндрических поверхностей и отверстий применяют инструменты и деформируемые элементы различных конструкций. Чтобы обеспечить высокую точность обработки отверстий, применяют жесткие шариковые и роликовые розкаточники. При обработке деталей пластической деформацией достигают 40-70% относительного укрепления, микротвердость поверхности повышается на 25-54% при глубине деформации 0,08-0,18 мм, усталостная прочность возрастает в среднем на 15 процентов.

Важное значение имеет удлинение срока службы корпусных деталей из чугуна, задающих конфигурацию машины и взаимное размещение других деталей. Одним из дефектов корпусных деталей, которые труднее устранить, есть трещины. Существует целая гамма различных способов устранения трещин, среди которых, по нашему мнению, практическое применение в современных условиях экономики Украины имеет газовая сварка.
Газовая сварка чугуна осуществляют нейтральным пламенем или с небольшим избытком ацетилена; сварочные горелки выбирают так, чтобы обеспечить мощность пламени из расчета расхода 100-120 л / ч ацетилена на 1 мм толщины металла. В зависимости от объема сварочных работ, можно применять горелки № 3, 4 или 5. Присадочных материалов могут быть чугунные прутки диаметром 6-8 м. Расплавление чугун усиленно поглощает кислород из воздуха и покрывается окислительной пленкой. Поскольку температура плавления чугуна 1200 ° С, т.е. ниже температуры плавления его оксидов (1400 ° С), при сварке следует применять флюсы, а именно: 1) бура (Na2B4O7) 2) смесь, состоящая из 50% буры, 47 % бикарбоната натрия (NaHC03) и 3% оксида кремния (Si02), 3) смесь 56% буры, 22% карбоната натрия (Na2C03) и 22% карбоната калия (К2СО3). Флюс вносят в места сварки способом погружения в него нагретого конца присадочной прутка.
При сварке с подогревом корпусных деталей из серого чугуна применяют специальные электроды, например ОМЧ-1. Для покрытия электродов применяют смесь, состоящую из мела (25%), полевого шпата (25%), графита (41%), ферромарганца (9%), жидкого стекла (30-35%). Толщина покрытия за диаметра электродов от 6 до 10 мм берется в пределах 0,5-1,1 мм. Длина дуги должна равняться диаметру электрода. По диаметра электрода 6 мм рекомендуется ток 250 А, 8 мм - 350 А и 10 мм - 450 А. Сварка чугуна без предварительного подогрева осуществляют электродами из малоуглеродистой стали, медными электродами или электродами из монель-метала (сплав меди с никелем).

Малоуглеродистыми электродами служат прутки из стали 10 или 08КП с покрытием (электроды типа Е-34). Сваривают электродами диаметром 3-4 мм за силы тока примерно 30-40 А / мм диаметра металлического стержня электрода). Сваривают участками с перерывами, давая детали возможность охлаждаться до 50 ... 60 ° С. Из медных электродов самыми являются электроды ОЗЧ-1. Они состоят из медного сердечника и покрытия: мрамор - 27%, ферротитан - 6, ферромарганец - 2,5, ферросилиций - 5%, плавиковый шпат - 7,5, кварцевый песок - 4,5 и железный порошок - 50%, содержащий не менее 96% металла. Растворимое стекло берут в количестве 30% к суммарной массы компонентов. Толщину покрытия на сторону за диаметра электродов от 3 до 5 мм берут 0,9-1,6 мм, силу тока - 90-200 А. Сварка электродами ОЗЧ-1 осуществляют только постоянным током при обратной полярности.
Обобщая изложенное, можно сказать, что обеспечение надежности сельхозтехники зависит от уровня изучения и совершенства каждого из представленных методов и направлений. Совершенствование сельхозмашин, развитие технологий восстановления их работоспособности способствует дальнейшему развитию, усложнению систем и методов повышения их надежности. Повышение долговечности нераздельно связано с проблемой износостойкости машин, агрегатов и особенно рабочих органов, от которых зависит качество технологического процесса. Успешное решение этих задач зависит от знания закономерностей трения и износа, которые определяются не только свойствами материала деталей, подвергающихся трению, но и условиями их использования.