RU2031146C1

RU2031146C1 - Method for manufacture of cutters of agricultural machines

Info

Publication number: RU2031146C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Хильчевский; В.А. Ананьевский; Е.В. Груздьева; Л.В. Ананьевская
Original assignee: Хильчевский Владимир Васильевич
Priority date: 1992-07-09
Filing date: 1992-07-09
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: method is realized with use of powerful energy source - gas-flame jet directed at angle of 34-37 deg. to work surface. Used for cutters are steels capable of hardening in the air mainly, silicon-manganese steels. Simultaneously, cutter edges are formed, sharpened and thermally hardened. EFFECT: higher efficiency, involving no complicated processes or specific regulation of temperature or other parameters of process. 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к технологии изготовления режущих инструментов, и может быть использовано при производстве сельскохозяйственных машин, в частности их ножей или иного подобного инструмента. The invention relates to the field of mechanical engineering, mainly to the manufacturing technology of cutting tools, and can be used in the manufacture of agricultural machines, in particular their knives or other similar tools.

Известен способ изготовления рабочего органа с/х машин - плужного лемеха, согласно которому вдоль лезвия лемеха на его поверхность наносят методом точечного проплавления основного металла лемеха твердосплавный порошок или проволоку с получением элементов, представляющих собой конуса с основаниями, расположенными на лицевой стороне лемеха [1]. A known method of manufacturing a working body of agricultural machines is a plow share, according to which carbide powder or wire is applied to the surface along the share blade by the method of spot penetration of the base metal of the share to produce elements that are cones with bases located on the front of the share [1] .

К недостаткам известного способа следует отнести:
- необходимость строгого поддержания постоянными параметров технологического режима;
- необходимость применения дорогостоящих наплавочных материалов, усложнение технологии режима проплавления;
- большую трудоемкость всего технологического процесса, включая подготовку поверхности под наплавку и последующую механическую обработку.The disadvantages of this method include:
- the need to strictly maintain constant parameters of the technological regime;
- the need to use expensive surfacing materials, the complication of technology penetration;
- the great complexity of the entire process, including surface preparation for surfacing and subsequent machining.

Известен также способ изготовления режущего инструмента из инструментальных сталей, включающий механическую, термическую и электромагнитную обработки : после закалки, заточки и механической обработки инструмент подвергают отпуску, выдерживают в течение 60-90 мин в электромагнитном поле напряженностью 20-30 кА/м, а потом в течение 2-3 мин в импульсном электромагнитном поле напряженностью 220-230 кА/м [2]. There is also a known method of manufacturing a cutting tool from tool steels, including mechanical, thermal and electromagnetic processing: after hardening, sharpening and machining, the tool is tempered, held for 60-90 minutes in an electromagnetic field of 20-30 kA / m, and then in 2-3 minutes in a pulsed electromagnetic field with a voltage of 220-230 kA / m [2].

Известное техническое решение имеет недостатки, определяемые необходимостью выдержки интервала температур, использованием полей высокой напряженности с обязательным обеспечением выдержки по времени, а также сложной технологией, большой трудоемкостью и энергозатратами. The known technical solution has drawbacks determined by the need to withstand the temperature range, the use of high-tension fields with the mandatory provision of exposure time, as well as sophisticated technology, great complexity and energy consumption.

Из числа аналогов наиболее близким по совокупности признаков к изобретению является способ изготовления стального инструмента, в частности ножей измельчителя комбайна, предусматривающий после формирования и заточки лезвий проведение цементации при углеродном потенциале 0,8-1,0, поверхностной закалки с температуры в интервале от Ас₁ до Ас₃ и отпуск, при этом в качестве материала для изготовления инструмента используется низкоуглеродистая сталь [3].Among the analogues, the closest in the totality of features to the invention is a method of manufacturing a steel tool, in particular, a chopper of a combine harvester, which provides for cementation at a carbon potential of 0.8-1.0 and surface hardening from a temperature in the range from Ac ₁ after forming and sharpening the blades to Ac ₃ and tempering, while low-carbon steel is used as a material for manufacturing the tool [3].

Известный способ обеспечивает сохранение постоянного угла заточки лезвий ножей в процессе работы, однако характеризуется довольно сложной технологией, а также низкой производительностью. The known method ensures the preservation of a constant angle of sharpening of the knife blades during operation, however, it is characterized by a rather complex technology, as well as low productivity.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно разработка способа изготовления ножей и т.п. инструмента, который обеспечил бы с наибольшей производительностью и без использования сложной и излишне регламентированной технологии получение изделий, обладающих высокой стойкостью, прочностью и способностью скоростной обработки объекта (почвы). The objective of the invention is to remedy these disadvantages, namely the development of a method of manufacturing knives, etc. a tool that would provide with the highest productivity and without the use of complex and overly regulated technology to obtain products with high resistance, strength and the ability to quickly process the object (soil).

Поставленная задача решена тем, что при изготовлении ножей формирование режущих кромок осуществляют путем резки заготовки газоплазменной струей, направленной под углом 34-37^о к поверхности заготовки, при этом в качестве материала для ножей используют стали, способные закаливаться на воздухе, в частности, кремнемарганцовистые стали.The task is solved in that in the manufacture of blades forming the cutting edges is performed by cutting the workpiece gas flame jet directed at an angle ^of 34-37 to the workpiece surface, wherein as a material for use steel blades capable quenched in air, in particular steel kremnemargantsovistye .

Изобретение основано на том, что, во-первых, при формировании режущей кромки высококонцентрированным мощным источником тепла, которым является газоплазменная струя, определенные марки стали из числа используемых для производства подобных изделий, способны без значительного обезуглероживания и трещинообразования в своих тонких сечениях закаливаться на воздухе. Во-вторых, обнаружено, что при резке заготовок газоплазменной струей, направляемой под острым углом к поверхности заготовок, происходит одновременно с резкой процесс заточки режущей кромки, что исключает необходимость проведения специальной технологической операции. The invention is based on the fact that, firstly, when a cutting edge is formed by a highly concentrated powerful heat source, which is a gas-plasma jet, certain steel grades among those used for the production of such products are capable of being quenched in air without significant decarburization and crack formation in their thin sections. Secondly, it was found that when cutting workpieces with a gas-plasma jet directed at an acute angle to the surface of the workpieces, the sharpening process of the cutting edge occurs simultaneously, which eliminates the need for a special technological operation.

На фиг. 1 показана схема расположения зон твердости по глубине лезвия ножа; на фиг. 2 - схема резки заготовки источником тепла. In FIG. 1 shows the location of hardness zones along the depth of the knife blade; in FIG. 2 is a diagram of cutting a workpiece by a heat source.

Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.

При изготовлении ножей осуществляют формирование режущей кромки путем резки заготовки газоплазменной струей, перемещаемой под определенным углом к поверхности заготовки, являющимся углом заточки лезвия ножа. In the manufacture of knives, the formation of the cutting edge is carried out by cutting the workpiece with a gas-plasma jet moved at a certain angle to the surface of the workpiece, which is the angle of sharpening of the knife blade.

В результате перемещения газоплазменной струи под углом заточки происходит формирование режущей кромки. Определяющим для получения высокой износостойкости режущих кромок является величина угла заточки - угла α. В зависимости от его величины изменяется глубина и скорость нагрева и охлаждения кромки ножа, а следовательно, ее микроструктура и механические свойства металла. As a result of the movement of the gas-plasma jet at an angle of sharpening, the formation of the cutting edge occurs. Determining to obtain high wear resistance of the cutting edges is the value of the angle of sharpening - angle α. Depending on its size, the depth and speed of heating and cooling of the knife edge, and therefore its microstructure and mechanical properties of the metal, change.

В таблице приведены результаты замеров значений твердости по поперечному сечению кромки в направлении, перпендикулярном движению газоплазменной струи согласно фиг. 1 при различных углах α. The table shows the results of measurements of hardness values along the cross-section of the edge in the direction perpendicular to the movement of the gas-plasma jet according to FIG. 1 at various angles α.

Замеры проводили в различных участках зоны термического влияния. Зона термического влияния состояла из литого участка (слоя), образовавшегося в результате кристаллизации на поверхности реза жидкого металла, не смытого полностью потоком плазмы закаленного участка, представляющего собой мелкозернистый троосто-мартенсит, и слоя укрупненных зерен, состоящего из сорбита, троостита и рекристаллизованного феррита. Measurements were carried out in various parts of the heat-affected zone. The heat-affected zone consisted of a cast portion (layer) formed as a result of crystallization on the cut surface of a liquid metal, not completely washed out by the plasma stream of the hardened portion, which is a fine-grained troost-martensite, and a layer of aggregated grains consisting of sorbitol, troostite, and recrystallized ferrite.

С увеличением угла заточки (угла α ) увеличивается глубина прогрева обрабатываемой поверхности и одновременно возрастает скорость ее охлаждения. В связи с этим на поверхности зоны закаленного участка формируется высокодисперсная структура с мелкими частицами карбидных фаз, которая обеспечивает высокую твердость и, соответственно, износостойкость рабочей кромки изделия. Однако при вполне благоприятной картине увеличения микротвердости по мере роста угла заточки задача, поставленная изобретением, успешно решается только в определенном диапазоне величин углов, поскольку увеличение угла α более 37^о нецелесообразно по следующим причинам: во-первых, в связи с некоторым охрупчиванием режущей кромки, что обусловлено выкрашиванием дисперсных карбидов из матрицы металла, и, во-вторых, из-за недостаточной заостренности рабочей кромки изделия для обработки почвы, что влечет за собой излишние энергетические затраты вследствие необходимости повышения тяговой силы.With an increase in the sharpening angle (angle α), the depth of heating of the processed surface increases and, at the same time, its cooling rate increases. In this regard, a finely dispersed structure with small particles of carbide phases is formed on the surface of the zone of the hardened area, which provides high hardness and, accordingly, wear resistance of the working edge of the product. However, when quite favorable picture increasing microhardness with increasing angle sharpening task set by the invention, is successfully solved only in a certain range of values of the angles, since an increase in the angle α over ³⁷ ° it is impractical for the following reasons: firstly, in connection with some brittleness of the cutting edge, due to the chipping of dispersed carbides from the metal matrix, and, secondly, due to insufficient sharpening of the working edge of the product for soil treatment, which entails unnecessary energy consumption due to the need to increase traction.

С другой стороны, уменьшение угла заточки менее 34^о не обеспечивает, во-первых, достаточной твердости (износостойкости) режущей кромки и, во-вторых, вызывает сложности с зажиганием дуги. В этом случае для зажигания дуги необходимо применение дополнительного анода - фальш-детали, расположенной перпендикулярно к разрезаемому листу.On the other hand, a decrease in the angle of sharpening less than 34 ^about does not provide, firstly, sufficient hardness (wear resistance) of the cutting edge and, secondly, causes difficulties with ignition of the arc. In this case, to ignite the arc, it is necessary to use an additional anode - a false part located perpendicular to the cut sheet.

Таким образом, для получения технического результата, необходимо выдержать углы заточки в интервале 34-37^о, так как только в этом диапазоне обеспечивается сочетание износостойкости кромок с низкими затратами и высокой производительностью процесса.Thus, to obtain a technical result must withstand sharpening angles in the range ^of 34-37, since only in this range, the wear resistance is provided by a combination of edges at a low cost and high productivity process.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Плазменная струя от устройства для ручной резки металлов (см. фиг. 2), состоящего из плазменной горелки, выпрямителя, имеющего напряжение холостого хода от 180 до 500 В и обеспечивающего ток от 300 до 100 А, с температурой 10-15 тысяч градусов, проплавляет металл по линии реза с одновременным удалением расплавленного металла струей, образующейся в дуге плазмы, после чего место реза не приходится механически обрабатывать. В качестве материала для ножей использовались стали марок 60С2А, 55ГС, 55С2 и 55СГС. The plasma jet from the device for manual cutting of metals (see Fig. 2), consisting of a plasma torch, a rectifier having an open circuit voltage of 180 to 500 V and providing a current of 300 to 100 A, with a temperature of 10-15 thousand degrees, melts the metal along the cut line with the simultaneous removal of molten metal by the jet formed in the plasma arc, after which the place of the cut does not have to be machined. As the material for the knives, steel grades 60С2А, 55ГС, 55С2 and 55СГС were used.

При прохождении плазмы происходит формирование режущей кромки, а в зоне термического влияния, учитывая особые свойства металла, происходит закалка с самоотпуском, что подтверждается таблицей изменения микротвердости. Максимальная твердость образуется на глубине 0,6-1,2 мм от кромки лезвия. Такая глубина упрочненного слоя позволяет осуществить эффективное самозатачивание инструмента или осуществлять ремонт режущей кромки в процессе работы. With the passage of plasma, a cutting edge is formed, and in the heat-affected zone, taking into account the special properties of the metal, quenching occurs with self-tempering, which is confirmed by the table of changes in microhardness. Maximum hardness is formed at a depth of 0.6-1.2 mm from the edge of the blade. Such a depth of the hardened layer allows for effective self-sharpening of the tool or repair of the cutting edge during operation.

Использование изобретения позволит повысить производительность труда и сократить затраты на изготовление, упрочнение и ремонт ножей сельскохозяйственных машин. The use of the invention will improve labor productivity and reduce the cost of manufacturing, hardening and repair of knives of agricultural machines.

Claims

METHOD FOR MANUFACTURING KNIVES OF AGRICULTURAL MACHINES, including obtaining a steel billet, forming cutting edges, sharpening and heat treatment, characterized in that the billet is obtained from silicon-manganese steel, and forming cutting edges, sharpening and heat treatment is carried out by cutting the workpiece with a gas-plasma jet directed angle of 34 - 37 ^o With the surface of the workpiece.