CN110605532A - 一种提高旋耕刀耐磨蚀性和韧性的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属加工技术领域，尤其是一种提高旋耕刀耐磨蚀性和韧性的处理方法，旋耕刀加工技术领域，处理方法简单，成本低，可以改善旋耕刀片不断不弯、耐磨及大大减轻拖拉机负荷，碎土能力强，锋利度强、耐磨度高、绿色环保等优点。能满足精耕细作的要求，且缩短工序间隔，减少旋耕刀片的更换次数，提高工作效率。强度高、韧性好。不仅耐磨，而且当碰着砖头、石头等硬物，不致折断和弯曲。

Description

一种提高旋耕刀耐磨蚀性和韧性的处理方法
技术领域
本发明属于旋耕刀加工技术领域，尤其是一种提高旋耕刀耐磨蚀性和韧性的处理方法。
背景技术
旋耕刀，用于农田挠地使用的旋耕机配件，呈刀状。用大田的耕作机槭主要有铧式犁和旋耕机两种。旋耕机具有耕地和耙地的双重作用，在农业机械中占有重要地位。旋耕机于19世纪中叶问世直到20世纪20年代欧洲研制成功直角形旋耕刀后吗旋耕机才在欧洲早地得到推广使用。二战之后，日本从欧美引进旋耕机用于农业生产，但因日本多为水田，直角形旋耕刀不辽宜于水田耕作，一大批日本学者开始致力于水田用的旋耕刀研究研制出了旋耕弯刀，成功地解决了刀轴继草等问题。旋耕机是由动力驱动的土壤耕作机械，它有较好的碎土平地能力。旋耕机的主要耕作部件为旋耕刀辊是由多把旋耕刀片在刀轴上按螺旋线排列而成。它的工作原理是依靠动力驱动的旋转刀片，连续不断地切削土壤，并将切下的土块向后抛掷与挡泥单板及平土拖板相撞击，使土壤进一步破碎后再落到地面，因此巅耕刀片，直接影响耕作质量一般刀片按螺旋线规则排列。相继入土的刀片，在刀轴上的轴向距离越大越好，以免发生堵塞。在刀轴回转一周过程中，在同一相位角，必须是一把刀入土，以保证工作稳定性和刀轴负荷均匀。旋耕刀因其具有一定的耐蚀性但是当土壤环境介质中存在氯离子等侵蚀性阴离子时，旋耕刀会发生严重的局部腐蚀，使旋耕刀的应用受到一定的限制，另外韧性材料逐渐普及，赋予旋耕刀韧性性能也是形势所趋；因此，发明一种能有效解决以上问题的旋耕刀加工方法是目前亟待解决的问题。旋耕刀是旋耕机的主要易损件，因其作业过程中长期与土壤、砂石中二氧化硅及植物秸秆中硅酸体等硬质颗粒接触，极易发生早期失效。农机触土部件在使用过程中长期承受来自土壤中石英、长石、植物硅酸体及作物秸秆、杂草等的频繁冲击与磨损。石英、长石中的SiO2以及植物茎秆中的硅酸体都是硬度极高的磨料，显微维氏硬度最高可达。旋耕刀、深松铲、开沟器、犁铧等农机触土部件在与这些硬质颗粒接触的过程中极易因磨粒磨损而失效。据不完全统计，80%以上的农机触土部件因磨粒磨损失效而报废农机触土部件的早期失效严重影响作业质量和作业效，提高作业成本同时，频繁更换失效刀具还会增加劳动强度、延误农时。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种提高旋耕刀耐磨蚀性和韧性的处理方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种提高旋耕刀耐磨蚀性和韧性的处理方法，具体方法如下：
（1）将旋耕刀用砂磨机打磨25~27s，转速为2300~2500r/min ，砂磨正向旋转，刃磨频率选取 50~60 次／min，质量分数为3~4％水基冷却液助磨，磨削压力140~150N，再用粒度400~600目的水砂纸45°角蘸水交叉打磨1~2min后用去离子水清洗3~4遍，再投入由重量比为1.3~1.43:3.25的甲基丙烯酸乙基二氨丙基三甲氧基硅烷和体积分数为7~8%的醋酸溶液制成的清洗剂中超声处理40~60s，处理温度为33~34℃，超声波的功率为200W，频率为50kHz，保温静置580~600s，用去离子水清洗1~2遍，然后投入由重量比为1:2.5~2.7的氢氧化钠和三聚磷酸钠制成的碱洗剂中浸泡150~170s，用去离子水清洗1~2遍；
（2）将经步骤（1）处理后的旋耕刀投入盛有氧化液的氧化槽中，以2.7~2.8℃/min的加热速度将氧化液逐渐加热到87~89℃，恒温氧化处理310~330s，以2.1~2.2℃/min的降温速度将氧化液逐渐降温到27~32℃，恒温氧化处理280~300s，用去离子水清洗1~2遍；
所述的氧化液，由以下重量份的原料制成：铬酸钾12~14份、山嵛酰胺5.5~5.9份、碳酸钾21~23份、重铬酸钠3.1~3.3份、碳酸钠3.7~3.9份、1-庚烷磺酸钠0.6~0.8份、硼酸锌19~21份、椰油酰甘氨酸钠1.1~1.3份、偏硼酸钡0.33~0.35份、去离子水790~800份；
（3）经步骤（2）处理后的旋耕刀，药芯焊丝外皮为H08MnA，药芯部分则由高碳铬铁41~45%、钒铁15~17%、钛铁22~30%、碳化硼4.5~6.5%、磷0.2~0.5%，余量为锡组成，所有粉末过60目筛后搅拌均匀，经焊丝成型机轧制为直径3.8~4.0mm焊丝，再逐步拉拔减径为3.2~3.3mm，在经步骤（2）处理后的旋耕刀上，对其进行喷砂烘干处理，使其表面成为粗糙干净的表面，烘干温度为：150~200℃，烘干时间为1~2h，将铸铁工件旋耕刀预热到480~500℃，采用LH-300型等离子弧焊机堆焊，选用刮板式送粉器，焊渣自动脱落，焊缝表面光洁，即得。
进一步的，所述步骤（1）的水基冷却液除水之外的物质组成为，按重量份数计，二烷基二硫代氨基甲酸钼3~5份、亚硝酸钠0.5~1份、2000分子量聚乙二醇3~5份、乙二醇4~6份、葡萄糖酸钠1~2份组成，制备方法为将以上物料均匀混合分散在水中。
进一步的，所述的步骤（2）碱洗剂的质量分数为9~10%，其溶剂为去离子水。
进一步的，所述步骤（3）采用单边槽焊，电流65~75A，氩气流量：离子气0.8~1.2 L/min，送粉气2.0~2.5L/min，保护气5~10 L/min，送粉转速35~45 r/min，工作距离5mm，旋转转速2r/min，焊枪摆动频率55~60Hz，幅度10~12mm。
进一步的，所述旋耕刀为IT245型，材料选自60Si2Mn和Sup9其中一种。
进一步的，步骤（3）所述钒铁含45~50%V、钛铁含25~30%Ti、高碳铬铁含64~69%Cr，3~4%C。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种提高旋耕刀耐磨蚀性和韧性的处理方法，对旋耕刀依次进行预处理、氧化处理和堆焊处理，赋予旋耕刀高耐腐蚀效果和高韧性效果，有效提高旋耕刀的使用寿命和安全性；先将旋耕刀进行打磨，然后投入清洗剂中进行超声处理，有效除去旋耕刀表面的污质，使其表面平滑，提高其附着性，将旋耕刀用本发明的氧化液进行变温氧化处理，有效提升氧化效果，促进氧化膜的快速形成，且氧化膜形成后性质极其稳定，耐磨蚀性能极强；采用离子弧焊机堆焊堆焊覆盖面大，成本低，预热时效高，熔覆速度快，生产率较高；熔深可控，稀释率低，可控制堆焊的结合强度。减轻劳动强度；粉末利用率高，提高旋耕刀具的韧性和耐磨性，堆焊合金冲击韧性的提高主要得益于碳化物形貌的改善，避免初生碳化物呈网状聚集、长大；未进行处理的旋耕刀，刀刃钝化严重。
相比现有技术，本发明具有如下优点：
本发明相比现有技术处理方法简单，成本低，可以改善旋耕刀片不断不弯、耐磨及大大减轻拖拉机负荷，碎土能力强，锋利度强、耐磨度高、绿色环保等优点。能满足精耕细作的要求，且缩短工序间隔，减少旋耕刀片的更换次数，提高工作效率。强度高、韧性好。不仅耐磨，而且当碰着砖头、石头等硬物，不致折断和弯曲。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。
实施例1
一种提高旋耕刀耐磨蚀性和韧性的处理方法，具体方法如下：
（1）将旋耕刀用砂磨机打磨27s，转速为2500r/min ，砂磨正向旋转，刃磨频率选取 60次／min，质量分数为4％水基冷却液助磨，磨削压力150N，再用粒度600目的水砂纸45°角蘸水交叉打磨2min后用去离子水清洗4遍，再投入由重量比为1.43:3.25的甲基丙烯酸乙基二氨丙基三甲氧基硅烷和体积分数为8%的醋酸溶液制成的清洗剂中超声处理60s，处理温度为34℃，超声波的功率为200W，频率为50kHz，保温静置600s，用去离子水清洗2遍，然后投入由重量比为1:2.7的氢氧化钠和三聚磷酸钠制成的碱洗剂中浸泡170s，用去离子水清洗2遍；
（2）将经步骤（1）处理后的旋耕刀投入盛有氧化液的氧化槽中，以2.8℃/min的加热速度将氧化液逐渐加热到89℃，恒温氧化处理330s，以2.2℃/min的降温速度将氧化液逐渐降温到32℃，恒温氧化处理300s，用去离子水清洗2遍；
所述的氧化液，由以下重量份的原料制成：铬酸钾14份、山嵛酰胺5.9份、碳酸钾23份、重铬酸钠3.3份、碳酸钠3.9份、1-庚烷磺酸钠0.8份、硼酸锌21份、椰油酰甘氨酸钠1.3份、偏硼酸钡0.35份、去离子水800份；
（3）经步骤（2）处理后的旋耕刀，药芯焊丝外皮为H08MnA，药芯部分则由高碳铬铁45%、钒铁17%、钛铁30%、碳化硼6.5%、磷0.5%，余量为锡组成，所有粉末过60目筛后搅拌均匀，经焊丝成型机轧制为直径4.0mm焊丝，再逐步拉拔减径为3.2mm，在经步骤（2）处理后的旋耕刀上，对其进行喷砂烘干处理，使其表面成为粗糙干净的表面，烘干温度为：200℃，烘干时间为2h，将铸铁工件旋耕刀预热到500℃，采用LH-300型等离子弧焊机堆焊，选用刮板式送粉器，焊渣自动脱落，焊缝表面光洁，即得。
进一步的，所述步骤（1）的水基冷却液除水之外的物质组成为，按重量份数计，二烷基二硫代氨基甲酸钼5份、亚硝酸钠1份、2000分子量聚乙二醇5份、乙二醇6份、葡萄糖酸钠2份组成，制备方法为将以上物料均匀混合分散在水中。
进一步的，所述的步骤（2）碱洗剂的质量分数为10%，其溶剂为去离子水。
进一步的，所述步骤（3）采用单边槽焊，电流75A，氩气流量：离子气1.2 L/min，送粉气2.5L/min，保护气10 L/min，送粉转速45 r/min，工作距离5mm，旋转转速2r/min，焊枪摆动频率60Hz，幅度12mm。
进一步的，所述旋耕刀为IT245型，材料选自60Si2Mn。
进一步的，步骤（3）所述钒铁含50%V、钛铁含30%Ti、高碳铬铁含69%Cr，4%C。
实施例2
一种提高旋耕刀耐磨蚀性和韧性的处理方法，具体方法如下：
（1）将旋耕刀用砂磨机打磨25s，转速为2300r/min ，砂磨正向旋转，刃磨频率选取 50次／min，质量分数为3％水基冷却液助磨，磨削压力140N，再用粒度400目的水砂纸45°角蘸水交叉打磨1min后用去离子水清洗3遍，再投入由重量比为1.3:3.25的甲基丙烯酸乙基二氨丙基三甲氧基硅烷和体积分数为8%的醋酸溶液制成的清洗剂中超声处理40s，处理温度为33℃，超声波的功率为200W，频率为50kHz，保温静置580s，用去离子水清洗1遍，然后投入由重量比为1:2.5的氢氧化钠和三聚磷酸钠制成的碱洗剂中浸泡150s，用去离子水清洗1遍；
（2）将经步骤（1）处理后的旋耕刀投入盛有氧化液的氧化槽中，以2.7℃/min的加热速度将氧化液逐渐加热到87℃，恒温氧化处理330s，以2.1℃/min的降温速度将氧化液逐渐降温到27℃，恒温氧化处理280s，用去离子水清洗1遍；
所述的氧化液，由以下重量份的原料制成：铬酸钾12份、山嵛酰胺5.5份、碳酸钾21份、重铬酸钠3.1份、碳酸钠3.7份、1-庚烷磺酸钠0.6份、硼酸锌19份、椰油酰甘氨酸钠1.1份、偏硼酸钡0.33份、去离子水790份；
（3）经步骤（2）处理后的旋耕刀，药芯焊丝外皮为H08MnA，药芯部分则由高碳铬铁41%、钒铁15%、钛铁22%、碳化硼4.5%、磷0.2%，余量为锡组成，所有粉末过60目筛后搅拌均匀，经焊丝成型机轧制为直径3.8mm焊丝，再逐步拉拔减径为3.2mm，在经步骤（2）处理后的旋耕刀上，对其进行喷砂烘干处理，使其表面成为粗糙干净的表面，烘干温度为：150℃，烘干时间为1h，将铸铁工件旋耕刀预热到480℃，采用LH-300型等离子弧焊机堆焊，选用刮板式送粉器，焊渣自动脱落，焊缝表面光洁，即得。
进一步的，所述步骤（1）的水基冷却液除水之外的物质组成为，按重量份数计，二烷基二硫代氨基甲酸钼3份、亚硝酸钠0.5份、2000分子量聚乙二醇3份、乙二醇4份、葡萄糖酸钠1份组成，制备方法为将以上物料均匀混合分散在水中。
进一步的，所述的步骤（2）碱洗剂的质量分数为9%，其溶剂为去离子水。
进一步的，所述步骤（3）采用单边槽焊，电流65A，氩气流量：离子气0.8L/min，送粉气2.5L/min，保护气10 L/min，送粉转速45 r/min，工作距离5mm，旋转转速2r/min，焊枪摆动频率60Hz，幅度12mm。
进一步的，所述旋耕刀为IT245型，材料选自Sup9。
进一步的，步骤（3）所述钒铁含50%V、钛铁含25%Ti、高碳铬铁含64%Cr，3%C。
对比例1
本对比例与实施例2相比，在步骤（1）中，省去清洗剂中超声处理，除此外的方法步骤均相同。
对比例2
本对比例与实施例2相比，在步骤（1）中，省去碱洗剂，除此外的方法步骤均相同。
对比例3
本对比例与实施例2相比，省去步骤（1）中的清洗剂，除此外的方法步骤均相同。
对比例4
本对比例与实施例2相比，在步骤（2）中，省去氧化液，除此外的方法步骤均相同。
对比例5
本对比例与实施例2相比，在步骤（3）中，省去离子弧焊机堆焊，除此外的方法步骤均相同。
对比例6
本对比例为未经过处理的原始旋耕刀具。
表1各实施例和对比例的旋耕刀的性能测试结果
注：参考GB/T 1222-2007 弹簧钢；耐磨性ASTMG105采用LGM-225型湿砂橡胶轮式磨损试验机，条件如下:橡胶轮直径178mm、邵氏硬度70，所加砝码重3kg，橡胶轮转速350r/min，砂浆比例为40~60目(250~425μm)石英砂1.5kg配1kg水，试样先预磨1000r，冲洗干净，吹干，称初重M1，然后正式实验1000r后清洗吹干，称重M1，(M2-M1)即为试样磨损绝对质量损失△M，相对磨损系数c=标准试样绝对质量损失/试样绝对质量损失用精度为0.1mg光电分析天平称重；按GB229-84和GB/T1817-2007的有关要求将堆焊层制备成55mm×10mm×5mm的V形缺口试件进行冲击韧性测试；每种成分堆焊层各制备10个冲击韧性测试试件,求平均值；田间试验耐磨性实验：将72把各实施例和对比例的旋耕刀洗净、称质量后交错安装在动力输出轴转速540r/min，在安徽宏翔皖旋lGKN-250型旋耕机上，在地块土壤为黏砂土，地表为玉米根茬地进行田间试验，实验田位于安徽省省中部蚌埠地区，地处黄淮冲积平原，土壤类型为潮砂土，所取土层明显分为三层，质地彼此有所区别深度。总作业面积23.3hm2，机组前进速度4~5km/h，实验1h，土壤性质为砂壤土，含水率18%，对所有刀具洗净吹干后称质量，计算平均磨损质量。
可见，对比例2和实施例2冲击韧性测试结果，对比例2的平均冲击韧性为72J/cm2，而实施例2的平均冲击韧性为85J/cm2，冲击韧性提高，而有堆焊层的实施例1和2的旋耕刀刃部堆焊层改善了很好的耐磨蚀性，田间试验对所有刀具洗净吹干后称质量，与未处理刀具相比，摩损质量减少，具有较好的耐磨性。

Claims (6)

1.一种提高旋耕刀耐磨蚀性和韧性的处理方法，其特征在于，具体方法如下：
（1）将旋耕刀用砂磨机打磨25~27s，转速为2300~2500r/min ，砂磨正向旋转，刃磨频率选取 50~60 次／min，质量分数为3~4％水基冷却液助磨，磨削压力140~150N，再用粒度400~600目的水砂纸45°角蘸水交叉打磨1~2min后用去离子水清洗3~4遍，再投入由重量比为1.3~1.43:3.25的甲基丙烯酸乙基二氨丙基三甲氧基硅烷和体积分数为7~8%的醋酸溶液制成的清洗剂中超声处理40~60s，处理温度为33~34℃，超声波的功率为200W，频率为50kHz，保温静置580~600s，用去离子水清洗1~2遍，然后投入由重量比为1:2.5~2.7的氢氧化钠和三聚磷酸钠制成的碱洗剂中浸泡150~170s，用去离子水清洗1~2遍；
（2）将经步骤（1）处理后的旋耕刀投入盛有氧化液的氧化槽中，以2.7~2.8℃/min的加热速度将氧化液逐渐加热到87~89℃，恒温氧化处理310~330s，以2.1~2.2℃/min的降温速度将氧化液逐渐降温到27~32℃，恒温氧化处理280~300s，用去离子水清洗1~2遍；
所述的氧化液，由以下重量份的原料制成：铬酸钾12~14份、山嵛酰胺5.5~5.9份、碳酸钾21~23份、重铬酸钠3.1~3.3份、碳酸钠3.7~3.9份、1-庚烷磺酸钠0.6~0.8份、硼酸锌19~21份、椰油酰甘氨酸钠1.1~1.3份、偏硼酸钡0.33~0.35份、去离子水790~800份；
经步骤（2）处理后的旋耕刀，药芯焊丝外皮为H08MnA，药芯部分则由高碳铬铁41~45%、钒铁15~17%、钛铁22~30%、碳化硼4.5~6.5%、磷0.2~0.5%，余量为锡组成，所有粉末过60目筛后搅拌均匀，经焊丝成型机轧制为直径3.8~4.0mm焊丝，再逐步拉拔减径为3.2~3.3mm，在经步骤（2）处理后的旋耕刀上，对其进行喷砂烘干处理，使其表面成为粗糙干净的表面，烘干温度为：150~200℃，烘干时间为1~2h，将铸铁工件旋耕刀预热到480~500℃，采用LH-300型等离子弧焊机堆焊，选用刮板式送粉器，焊渣自动脱落，焊缝表面光洁，即得。
2.根据权利要求1所述的提高旋耕刀耐磨蚀性和韧性性的处理方法，其特征在于，所述步骤（1）的水基冷却液除水之外的物质组成为，按重量份数计，二烷基二硫代氨基甲酸钼3~5份、亚硝酸钠0.5~1份、2000分子量聚乙二醇3~5份、乙二醇4~6份、葡萄糖酸钠1~2份组成，制备方法为将以上物料均匀混合分散在水中。
3.根据权利要求1所述的提高旋耕刀耐磨蚀性和韧性性的处理方法，其特征在于，所述的步骤（2）碱洗剂的质量分数为9~10%，其溶剂为去离子水。
4.根据权利要求1所述的提高旋耕刀耐磨蚀性和韧性性的处理方法，其特征在于，所述步骤（3）采用单边槽焊，电流65~75A，氩气流量：离子气0.8~1.2 L/min，送粉气2.0~2.5L/min，保护气5~10 L/min，送粉转速35~45 r/min，工作距离5mm，旋转转速2r/min，焊枪摆动频率55~60Hz，幅度10~12mm。
5.根据权利要求1所述的提高旋耕刀耐磨蚀性和韧性性的处理方法，其特征在于，所述旋耕刀为IT245型，材料选自60Si2Mn和Sup9其中一种。
6.根据权利要求1所述的提高旋耕刀耐磨蚀性和韧性性的处理方法，其特征在于，步骤（3）所述钒铁含45~50%V、钛铁含25~30%Ti、高碳铬铁含64~69%Cr，3~4%C。
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