CC BY
23
УДК 621.048.6:785.545
ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОИСКОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ ДИСКОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН
ГАДАЛОВ В.Н.,
доктор технических наук, профессор, «Юго-западный государственный университет», тел. 8 (908) 128-49-70, gadalov- [email protected].
САВЕЛЬЕВ В.И.,
аспирант, «Юго-западный государственный университет», тел. 8(930)851-05-49, 8(929)035-91-14, [email protected].
Реферат. Данная работа направлена на повышение ресурса (долговечности) дисковых рабочих органов. Диски, изношенные до предельного диаметра, подлежат восстановлению, а не дошедшие до предельного размера, затачиваются на ближайший ремонтный размер. Так, например, в хозяйствах изношенные диски сошников затачиваются на следующие ремонтные размеры: 342+0,5; 334+0,5; 326+0,5 (мм). Недостаток такой технологии заключается в том, что при этом допускается слишком большой диапазон между соседними ремонтными размерами, а это приводит к значительному снижению ресурса рабочих органов. Нами предлагается ряд мероприятий по повышению ресурса дисковых рабочих органов с учетом погрешности установки диска при заточке.
Ключевые слова: легирование, упрочнение, электроисковое легирование, диск, сельскохозяйственные машины.
THE USE OF ELECTRIC SPARK TO HARDEN DISK WORKING ORGANS OF AGRICULTURAL MACHINERY
GADALOV V.N.,
Doctor of Technical Sciences, Professor, "Southwestern State University", tel. 8 (908) 128-49-70, [email protected].
SAVELEV V.I.,
graduate student, "Southwest State University", тел. 8(930)851-05-49, 8(929)035-91-14, vl [email protected].
Essay. This work is aimed at improving the life (durability) of disk working organs. Disks worn to the limit diameter, are subject to recovery and not have reached maximum size, sharpened for the next repair size. For example, farms worn coulter discs sharpened for the following repair sizes: 342 + 0.5; 334 + 0.5; 326 + 0.5 (mm). The disadvantage of this technology is that this is permitted is too large between the adjacent repair range in size, and this leads to a significant reduction of working bodies resource. We propose a series of measures to improve resource disk working bodies in view of the installation disk error during sharpening.
Keywords: alloying, hardening, spark, disk farm.
Введение. В ряде регионов России и в частности Курской губернии существует проблема недостаточного количества почвообрабатывающих и посевных машин. Это связано со сложной экономической ситуацией сложившейся в стране, обусловленными экономическими санкциями по отношению к России ряда западных стран Европы и США. Не хватает денег на покупку новых современных машин и так же на качественный их ремонт и восстановление отдельных изношенных деталей и узлов. В связи с вышеприведенным сроки обработки и посева сельскохозяйственных культур затягиваются, а значительная часть посевных работ выполняется не в агротехнические сроки. У этих сельскохозяйственных машин наиболее интенсивно изнашиваются рабочие органы, в частности диски, которые имеют относительно небольшой ресурс работы. Например, ресурс дисков сошников в пересчете на одну сеялку составляет от 150 до 400 га в зависимости от почвенных условий. Наиболее интенсивное изнашивание дисков происходит на песчаных, супесчаных, а также щебнистых, каменистых почвах. В связи с этим выработка мер, направленных на повышение ресурса рабочих органов сеялок, является актуальной задачей, требующей неотложного решения.
Данная работа направлена на повышение ресурса (долговечности) дисковых рабочих органов. Диски,
изношенные до предельного диаметра, подлежат восстановлению, а не дошедшие до предельного размера, затачиваются на ближайший ремонтный размер. Так, например, в хозяйствах изношенные диски сошников затачиваются на следующие ремонтные размеры: 342+0,5; 334+0,5; 326+0,5 (мм).
Недостаток такой технологии заключается в том, что при этом допускается слишком большой диапазон между соседними ремонтными размерами, а это приводит к значительному снижению ресурса рабочих органов.
Нами предлагается ряд мероприятий по повышению ресурса дисковых рабочих органов с учетом погрешности установки диска при заточке.
Результаты исследований. Рекомендуемое количество ремонтных размеров дисковых рабочих органов колеблется от 6 до 8; для дисков сошников - шесть (346+0,5; 342+0,5; 338+0,5; 334+0,5; 330+0,5; 326+0,5), для дисков лущильников - восемь (445,77+1; 441,5+1; 437,3+1; 433,1+1; 428,9+1; 424,7+1; 420,5+1; 416,3+1) (мм).
Дисковые рабочие органы, изношенные до предельного диаметра, могут быть восстановлены до но
минального размера на предприятиях технического сервиса следующим образом. После очистки и дефек-тации изношенные диски сошника, имеющие диаметры менее 326 и более 310 мм, а диски лущильника - менее 416 и более 400 мм, обтачиваются на токарном станке, диски сошника до диаметра 310 мм, а диски лущильника до 400 мм с оставлением фаски соответственно 0,7 х 45° и 2,2 х 45°.
Из листовой стали изготавливаются пластины в виде 1/3 части кольца шириной 20 мм для диска сошника и 1/4 части кольца шириной 25 мм для диска лущильника.
Принцип работы установок состоит в следующем (рисунок 1в): от источника постоянного тока через то-коограничивающий резистор (Я) заряжается накопительный конденсатор (С). Конденсатор накапливает электрическую энергию, которая мгновенно освобождается в момент межэлектродного промежутка. Коммутация электрической цепи осуществляется вибрирующим электродом. Проверку работоспособности, настройку и порядок работы на установках необходимо проводить в соответствии с руководством по эксплуатации. Рабочее место для проведения ЭИЛ показано на рисунке 1.
6
Рисунок 1 - Рабочее место для проведения электроискового легирования: 1 - стол; 2 - электромагнитный вибратор; 3 - призма; 4 - плита 7208-0008 ГОСТ 1652870; 5 - контактная пластина с соединительным проводом к клемме «Изделие»; 6 - пульт управления и блок питания установки «ЭФИ-45»
Вопросы эффективности упрочнения на установке «ЭФИ-45» с ручным вибратором.
ЭИЛ осуществляется твердыми сплавами ТК, ВК и д.р. Например ВК6М, порошковыми самофлюсующимися проволоками на железной и никелевой основах марок ПГ - ФБХ6-2 и ПГН-10-01 соответственно [4].
Перспективным направлением в области упрочнения поверхностей являются электроисковые покрытия [1,2,5-13]. Метод направлен на обрабатываемую поверхность и представляет собой совокупность эрозионного, термического и термохимического процессов.
Существующие точки зрения на первопричинность образования искрового разряда при ЭИЛ носят дискуссионный характер. Но дальнейшие представления эволюции эрозионного процесса сводятся к единой модели, которая в целом поддерживается многими исследованиями и заключается в следующем. В зоне взаимодействия искрового разряда с проводником возникает
локальная область высокого давления за счет абляции и теплового выброса. Возрастающее давление приводит к повышению температуры фазово-структурных превращений материала, поэтому, несмотря на высокую температуру, образующиеся продукты эрозии включают кроме пароплазменной и жидкокапельной фаз твердо-кристаллические частицы. По мере разлета продуктов эрозии и падения локального напряжения в твердокри-сталлических и жидкокапельных частицах нарушается баланс между внутренней и поверхностной энергиями, в результате происходит оплавление твердых частиц, а они в свою очередь дробятся на более мелкие фрагменты. Процесс дробления эрозионных частиц носит многокаскадный характер, при этом каждый этап диспергирования можно рассматривать как переход через точку бифуркации, а формирование структуры анодного массового потока как самоподобный на разномасштабном уровне процесс, т.е. фрактальный процесс [14].
При нанесении покрытий в подложке сохраняется исходный фазовый состав, а на поверхности формируется так называемый белый слой, имеющий сложный состав.
Электроисковому упрочнению поддаются черные металлы и сплавы. В качестве упрочняющих электродов возможно применение любых токопроводящих материалов в зависимости от поставленной задачи и ожидаемых результатов. Широко применяются твердые сплавы, составляющими которых являются карбиды вольфрама и титана, феррохром, хром, хром- марганец, алюминий, белый чугун, графит и т.д. метод не требует предварительного нагрева и последующей термообработки. Упрочненный слой имеет высокую твердость и износостойкость, а при соответствующем подборе электродов - жаростойкость, не оказывает влияния на ударную вязкость, снижает сопротивление усталости в связи с положительными напряжениями в слое. К недостаткам метода можно отнести низкую производительность, шероховатость и несплошность (раковины, трещины, поры) покрытий, которые устраняются автоматизацией процесса, лазерным оплавлением, алмазным выглаживанием и оптимизацией режимов нанесения покрытий.
Упрочняется та грань лезвия, которая подвергается наименьшему изнашиванию. Если это условие не будет выполняться, то интенсивность изнашивания твердого и мягкого слоев может выровняться, что приведет к быстрому затуплению лезвия. Выбор грани лезвия, которая должна упрочняться, зависит от почвенных условий, где будет применяться рабочий орган. При этом у ротационных рабочих органов у дисков сошников проводится с внутренней стороны, а у дисков лущильников и дисков борон - с передней стороны.
Нами установлена возможность дальнейшего усовершенствования технологии восстановления и повышения ресурса дисковых рабочих органов путем их индукционного нагрева и заострения лезвия деформированием.
При этом восстановление угла заточки осуществляется без снятия металла, во время заострения одновременно происходят его упрочнение за счет пластического деформирования диска роликами и закала лезвия после нагрева. Предлагаемая технология позволяет повысить ресурс дисковых рабочих органов в (2...2,5) раза, она может быть применена на предприятиях технического сервиса с соответствующим оборудованием.
Таким образом, ресурс дисковых рабочих органов почвообрабатывающих и посевных машин можно су-
щественно повысить совершенствованием технологии восстановления изношенных дисков, а также обеспечением условия самозатачивания рабочих органов путем упрочнения их режущей части и оптимизацией процесса ЭИЛ на 25...30 % по методике, опробованной в наших работах [15-16].
Изготовленные пластины и заточенные диски подвергаются пескоструйной обработке.
Далее диск и пластины прижимаются в специальном приспособлении и привариваются между собой. Сварка осуществляется в среде углекислого газа сварочной проволокой СВ08Г2С или другой марки диаметром от 0,8 до 1,2 мм. Режимы сварки выбираются в зависимости от диаметра сварочной проволоки и необходимой производительности процесса.
Восстановленные диски зажимаются в оправу и затачиваются на токарном станке или на специальном приспособлении для заточки дисков согласно техническим требованиям. Снимается так же сварочный шов, если он выступает над поверхностью диска более чем на 1 мм.
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы. Для повышения ресурса дисковых рабочих органов следует стремиться к обеспечению условия самозатачивания их лезвий. Для этого лезвия дисковых рабочих органов следует упрочнять методом электроискового легирования (ЭИЛ) [1-13]. ЭИЛ осуществляется на установке «ЭФИ-45» (рисунок 1а), разработанной специально для применения в «любых» условиях, где есть возможность подключения к питанию переменного тока с У=220 В.
Ручной
вибратор
Рисунок 1б - Электромагнитный вибратор: 1 - корпус; 2 - сердечник; 3 - катушка; 4 - якорь; 5 - электро-додержатель; 6 - гайка регулировочная; 7 - токопровод; 8 - винт регулировочный
Рисунок 1а - Установка для электроискового легирования «ЭФИ-45». Внешний вид
Рисунок 1в - принципиальная схема установки: 1 -графитовая пластина; 2 - электрод; 3 - упрочняемая поверхность; 4 - корпус инструмента; ДК - деталь - катод на контактной пластине; ЭА - электрод - анод
Оборудование, технология ЭИЛ.
В настоящее время в промышленности получили применение установки с ручным вибратором «Элитрон 12, 20, 21, 22, 23, 50 и 52» и их аналогов «ЭФИ- 45» (рисунок 1а).
Установки состоят из генератора импульсов, электромагнитного вибратора и блока управления.
Электромагнитный вибратор предназначен для коммутирования цепи «разряд» вибрирующим электродом и регулирования процесса обработки. Общий вид электромагнитного вибратора приведен на рисунке 1б.
Список использованных источников
1. Износостойкие и коррозионостойкие покрытия из эвтектических сплавов на стали 30ХГСА / В.Н. Гадалов, Ю.В. Болдырев, Е.В. Иванова и др. / Упрочняющие технологии и покрытия. - 2006. - № 1. - С. 22-25.
2. Применение электроискового легирования для повышения стойкости электроштампового инструмента / В.Н. Гадалов, И.М. Горякин, В.И. Шкодкин и др. // Новые материалы и технологии в машиностроении. Сб. матер. 6-й межд. научн. - техн. интернет коф. Брянск: БГИТА. - Вып. 6. - 2006. - С. 15-16.
3. Применение электроискового легирования в газовых средах для упрочнения литых и спеченных сталей. / В.Н. Гадалов, В.И. Шкодкин, Д.Н. Романенко и др. // Сб. матер. «Сварка и родственные технологии в машиностроении и электронике». - Воронеж: ВГТУ, 2006. - С. 178-180.
4. Исследование влияния комбинированной обработки на инструменты из быстрорежущих сталей. Материалы для электрофизического нанесения покрытий / В.Н. Гадалов, Ю.В. Болдырев, И.М. Горякин и др. // Материалы и упрочняющие технологии. - Курск: Изд-во КГТУ, 2007. - С. 55-73.
5. Упрочнение режущего инструмента и штамповой оснастки созданием их на рабочих поверхностях наност-руктурированных покрытий / Ф.Х. Бурумкулов, В.П. Лялякин, В.И. Иванов и др. // Технология металлов. - 2008. -№ 1. - С. 12-16.
6. Локальное избирательное нанесение электрофизических покрытий на металлообрабатывающий инструмент / В.Н. Гадалов, Ю.П. Камышников, В.И. Шкодкин и др. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2008. - № 4. С. 33-36.
7. Николенко С.В., Верхотуров А.Д., Комарова Г.П. Закономерности образования измененного поверхностного слоя при электроисковом легировании // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2008. - № 4. - С. 20-28.
8. Гадалов В.Н., Самойлов В.В., Лыткин А.И. Электроисковые покрытия из самофлюсующихся материалов на никельхромовой основе на быстрорежущей стали // Фундаментальные исследования. - 2009. - № 5. - С. 43-45.
9. Металлография металлов, порошковых материалов и покрытий, полученных электроисковыми способами / В.Н. Гадалов, В.Г. Сальников, Е.В. Агеев и др. // М.: ИНФРА-М, 2011. - 468 с.
10. Исследование покрытий на быстрорежущей стали, полученные методом локального электроискового легирования / В.Н. Гадалов, Д.Н. Романенко, А.В. Ляхов и др. // Вест. Вузов Черноземья. - 2011. - № 1 (23). - С. 9399.
11. Исследование электроисковых покрытий на стали Р6М5ФЗ электродом ПГ- СР2 / В.Н. Гадалов, В.В. Самойлов, О.А. Бредихина и др. // Известия ЮЗГУ. - 2012. - № 2 (41). 42. - С. 126-128.
12. Перспективы развития методов электроисковой обработки и ее практические проблемы / В.Н. Гадалов, В.В. Горецкий, Д.В. Климов и др. // Материалы и упрочняющие технологии. Курск: Изд-во ЮЗГУ, 2012. - С. 87100.
13. Химико-термическая, электрофизическая обработка металлов, сплавов и гальванических покрытий / В.Н. Гадалов, В.Р. Петренко, В.В. Пешков и др. - М.: АРГАМАК. - МЕДИЯ, 2013. - 320 с.
14. Применение фрактального анализа для описания анодного массопереноса при электроисковом легировании / В.Н. Гадалов, С.В. Сафонов, В.В. Горецкий и др. // Материалы и упрочняющие технологии. - Курск: Изд-во ЮЗГУ, 2014. - С. 158-162.
15. Усовершенствование технологии электроисковой обработки инструмента методами математического планирования / В.И. Серебровский, В.Н. Гадалов, В.М. Рощупкин и др. // Материалы и упрочняющие технологии. Курск: Изд-во ЮЗГУ, 2014. - С. 163-172.
16. К вопросу оптимизации технологии электрофизической обработки шарикоподшипниковых и инструментальных сталей / В.Н. Гадалов, Е.В. Агеев, Д.Н. Романенко и др. // Изд-во вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2011. - № 2. - С. 62-67.
List of sources used
1. Wear-resistant and corrosion-resistant coatings of eutectic alloys steel 30KhGSA / V.N. Gadalov, Y.V. Boldyrev E.V. Ivanov et al. / Reinforcing technology and coating. - 2006. - № 1. - P. 22-25.
2. Application elektroiskovogo doping to enhance resistance elektroshtampovogo tool / V.N. Gadalov, I.M. Goryakin, V.I. Shkodkin et al. // New materials and technologies in mechanical engineering. Coll. Mater. 6th Int. Scien. - Tehn. KOF online. Bryansk: BGITA. - Vol. 6. - 2006. - P. 15-16.
3. Application elektroiskovogo doping in gases for hardening of cast and sintered steels. / V.N. Gadalov, V.I. Shkodkin, D.N. Romanenko et al. // Proc. Mater. "Welding and related technologies in mechanical engineering and electronics." - Voronezh: Vilnius Gediminas Technical University, 2006. - P. 178-180.
4. Investigation of the effect of combination treatment on the tools of high-speed steels. Materials for coating of electro / V.N. Gadalov, Y.V. Boldyrev, I.M. Goryakin et al. // Materials and reinforcement technology. - Kursk: Publ KSTU, 2007. - P. 55-73.
5. Hardening of the cutting tool and die tooling making them on the working surfaces of nanostructured coatings / F.H. Burumkulov, V.P. Lyalyakin, V.I. Ivanov et al. // Metal Technology. - 2008. - № 1. - S. 12-16.
6. Local selective application of electro-coatings on metal working tools / V.N. Gadalov, Y.P. Kamyshnikov, V.I. Shkodkin et al. // Hardening and coating technology. - 2008. - № 4. - S. 33-36.
7. Nikolenko S.V., Verkhoturov A.D., Komarov G.P. Laws of formation of the modified surface layer with doping elektroiskovom // Hardening and coating technology. - 2008. - № 4. - S. 20-28.
8. Gadalov V.N., Samoylov V.V., Lytkin A.I. Elektroiskovye coating of self-fluxing materials nikelhromovoy based on high-speed steel // Basic Research. - 2009. - № 5. - S. 43-45.
9. Metallography metals, powder materials and coatings obtained elektroiskovymi ways / V.N. Gadalov, V.G. Salnikov, E.V. Ageev and others // M .: INFRA-M, 2011. - 468 s.
10. Investigation of coatings on high speed steel produced by local elektroiskovogo doping / V.N. Gadalov, D.N. Romanenko, A.V. Lyakhov et al. // West. Universities Chernozem. - 2011. - № 1 (23). - S. 93-99.
11. Research elektroiskovyh coatings on steel electrode R6M5FZ PG- CP2 / V.N. Gadalov, V.V. Samoilov, O.A. Bredikhina et al. // Proceedings SWSU. - 2012. - № 2 (41). 42. - P. 126-128.
12. Prospects for the development elektroiskovoy processing methods and its practical problems / V.N. Gadalov, V.V. Gorki, D.V. Klimov et al. // Materials and reinforcement technology. Kursk: Izd SWSU, 2012. - S. 87-100.
13. Chemical-thermal, electrophysical processing of metals, alloys and metal plating / V.N. Gadalov, V.R. Petrenko, V.V. Peshkov et al. - M .: ARGAMAK. - MEDIA, 2013. - 320 p.
14. The use of fractal analysis to describe the mass transfer at the anode elektroiskovom doping / V.N. Gadalov, S.V. Safonov, V.V .Go^kyi et al. // Materials and reinforcement technology. - Kursk: Izd SWSU, 2014. - P. 158-162.
15. Improvement of technology elektroiskovoy processing tool methods of mathematical planning / V.I. Serebrovskii, V.N. Gadalov, V.M. Roshupkin et al. // Materials and reinforcement technology. Kursk: Izd SWSU, 2014. - P. 163-172.
16. On the issue of optimization of electrophysical processing technology of ball bearing and tool steels / V.N. Gadalov, E.V. Ageev, D.N. Romanenko et al. // Publ universities. Powder metallurgy and functional coatings. - 2011. - № 2. - S. 62-67.
