RU2800906C1 - Method for production of working bodies of soil-cultivating implements with a cutting part - Google Patents
Method for production of working bodies of soil-cultivating implements with a cutting part Download PDFInfo
- Publication number
- RU2800906C1 RU2800906C1 RU2022133770A RU2022133770A RU2800906C1 RU 2800906 C1 RU2800906 C1 RU 2800906C1 RU 2022133770 A RU2022133770 A RU 2022133770A RU 2022133770 A RU2022133770 A RU 2022133770A RU 2800906 C1 RU2800906 C1 RU 2800906C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- immersed
- cycle
- cutting part
- held
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к отраслям машиностроения, металлургии и сельскохозяйственного производства, в частности к способу повышения износостойкости чугунных рабочих органов почвообрабатывающих орудий с применением термической обработки. The invention relates to the fields of mechanical engineering, metallurgy and agricultural production, in particular to a method for improving the wear resistance of cast-iron working bodies of soil-cultivating implements using heat treatment.
Одной из основных проблем, возникающих в настоящее время при обработке почвы - низкий ресурс рабочих органов почвообрабатывающих орудий. Для повышения ресурса используют различные варианты технологий упрочнения и получения износостойких структур и их комбинаций.One of the main problems that currently arise in the cultivation of the soil is the low resource of the working bodies of tillage implements. To increase the resource, various options for hardening technologies and obtaining wear-resistant structures and their combinations are used.
Известен способ получения износостойких структур в режущей кромке лемеха плуга, включающий изготовление песчано-глинистой формы, установку в форму холодильников, заливку чугуна в форму и последующее охлаждение кристаллизующегося металла, при этом устанавливают стальные холодильники объемом 1,5⋅10-8 м3 на квадратный миллиметр отбеливаемой поверхности отливки, чугун с содержанием углерода 3,3-3,6%, кремния 1,27-1,59%, марганца 0,4-0,7%, магния 0,4-0,6% и серы ≤0,02% заливают в сырую песчано-глинистую форму при температуре 1360-1430°С, осуществляют отбел режущей кромки лемеха плуга на глубину 2-3 мм (Патент на изобретение РФ №2677326, опубл. 16.01.2019).A known method of obtaining wear-resistant structures in the cutting edge of the plow share, including the manufacture of a sand-clay mold, installation of refrigerators in the mold, pouring cast iron into the mold and subsequent cooling of the crystallizing metal, while installing steel refrigerators with a volume of 1.5⋅10 -8 m 3 per square millimeter of the casting surface to be bleached, cast iron with carbon content 3.3-3.6%, silicon 1.27-1.59%, manganese 0.4-0.7%, magnesium 0.4-0.6% and sulfur ≤ 0.02% is poured into a wet sandy-clay mold at a temperature of 1360-1430 ° C, the cutting edge of the plowshare is chilled to a depth of 2-3 mm (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2677326, publ. 16.01.2019).
Известен способ получения износостойких структур в рабочем органе чизельного плуга. (Моторин В.А., Концептуальные основы использования высокоуглеродистых сплавов в технологиях упрочнения рабочих органов почвообрабатывающих машин, Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, ФГБОУ ВО «Волгоградский ГАУ, 2021»).A known method of obtaining wear-resistant structures in the working body of the chisel plow. (Motorin V.A., Conceptual foundations for the use of high-carbon alloys in technologies for hardening the working bodies of tillage machines, Dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences, Volgograd State Agrarian University, 2021).
Известен способ электроконтактного термоупрочнения лезвия почвообрабатывающего орудия из высокопрочного чугуна ВЧ50 толщиной не менее 7 мм, включающий нагрев поверхности тыльной стороны лезвия почвообрабатывающего орудия электрической дугой обратной полярности путем перемещения электрода по криволинейной траектории, образованной линейным перемещением параллельно острой кромки лезвия почвообрабатывающих орудий и вращением вокруг вертикальной оси, при этом нагрев поверхности тыльной стороны лезвия осуществляют вольфрамовым электродом постоянным током, при этом диаметр вращения электрода вокруг вертикальной оси задают равным ширине лезвия, причем за один оборот электрода вокруг вертикальной оси линейное перемещение составляет 5 мм, а частоту вращения устанавливают 25 мин-1 (Патент на изобретение РФ №2678723, опубл. 31.01.2019).A known method of electrocontact thermal hardening of a tillage tool blade made of high-strength cast iron VCh50 with a thickness of at least 7 mm, including heating the surface of the back side of the tillage tool blade with an electric arc of reverse polarity by moving the electrode along a curved path formed by linear movement parallel to the sharp edge of the tillage tool blade and rotation around the vertical axis , while heating the surface of the back side of the blade is carried out by a tungsten electrode with direct current, while the diameter of the rotation of the electrode around the vertical axis is set equal to the width of the blade, and for one revolution of the electrode around the vertical axis, the linear displacement is 5 mm, and the rotation frequency is set to 25 min -1 ( Patent for the invention of the Russian Federation No. 2678723, published on January 31, 2019).
Известен способ упрочнения лезвия рабочего органа почвообрабатывающего орудия из высокопрочного чугуна, включающий нагрев поверхности тыльной стороны лезвия почвообрабатывающих орудий электрической дугой обратной полярности и перемещение электрода, которое осуществляют по криволинейной траектории, образованной линейным перемещением параллельно острой кромки лезвия почвообрабатывающего орудия и вращением вокруг вертикальной оси, при этом нагрев поверхности тыльной стороны лезвия осуществляют вольфрамовым электродом, подключенным к источнику постоянного тока, при этом линейное перемещение электрода вдоль лезвия за один оборот вокруг своей оси составляет 3 мм, частота вращения 25 мин-1, а траектория вращения вокруг своей оси является эллиптической, больший параметр которой соответствует ширине лезвия L, а меньший - составляет 0,37L (Патент на изобретение РФ №2711391, опубл. 17.01.2020).A known method of hardening the blade of the working body of a tillage tool made of high-strength cast iron, including heating the surface of the back side of the blade of tillage tools with an electric arc of reverse polarity and moving the electrode, which is carried out along a curved trajectory formed by linear movement parallel to the sharp edge of the blade of the tillage tool and rotation around a vertical axis, when at the same time, the surface of the back side of the blade is heated by a tungsten electrode connected to a direct current source, while the linear movement of the electrode along the blade in one revolution around its axis is 3 mm, the rotation frequency is 25 min -1 , and the trajectory of rotation around its axis is elliptical, greater the parameter of which corresponds to the blade width L, and the smaller one is 0.37L (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2711391, publ. 17.01.2020).
Известен способ обработки поверхности рабочих органов почвообрабатывающих орудий из высокопрочного чугуна, включающий лазерное воздействие на поверхность инструмента, формирование пятна лазерного луча с заданной мощностью пучка на образце, при этом осуществляют обработку поверхности режущих частей и лезвий рабочих органов из высокопрочного чугуна ВЧ 50 многоканальным СО2-лазером с непрерывным режимом работы, при этом формируют пятно лазерного луча мощностью Р=2,0 кВт на образце, затем проводят обработку с диаметром пятна излучения в зоне обработки, равным d=9 мм, со скоростью перемещения лазера υ=470 мм/с и коэффициентом перекрытия пятна лазерного луча 0,3 (Патент на изобретение РФ №2711389, опубл. 17.01.2020).A known method of surface treatment of the working bodies of tillage tools made of ductile iron, including laser exposure to the surface of the tool, the formation of a spot of a laser beam with a given beam power on the sample, while treating the surface of the cutting parts and blades of the working bodies made of ductile iron VCh 50 multichannel CO 2 - a laser with a continuous mode of operation, while forming a spot of a laser beam with a power of P=2.0 kW on the sample, then processing is carried out with a diameter of the radiation spot in the treatment zone equal to d=9 mm, with a laser movement speed υ=470 mm/s and laser beam spot overlap coefficient 0.3 (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2711389, publ. 17.01.2020).
Известен способ получения отливки рабочего органа почвообрабатывающей машины, включающий изготовление песчано-глинистой формы, установку в форму холодильников, заливку чугуна в форму и последующее охлаждение кристаллизующегося металла, при этом устанавливают стальные холодильники объемом 3⋅10-8 на квадратный миллиметр отбеливаемой поверхности в клинообразной режущей части отливки, толщина сечения которой возрастает от 2-3 до 25-35 мм, и используют чугун с содержанием углерода 3,3-3,6%, кремния 1,21-1,53%, марганца 0,4-0,7%, магния 0,4-0,6% и серы ≤0,02%, который заливают в сырую песчано-глинистую форму при температуре 1360…1430°С (Патент на изобретение РФ №2649190, опубл. 30.03.2018).A known method for producing a casting of the working body of a soil-cultivating machine, including the manufacture of a sand-clay mold, installation of refrigerators in the mold, pouring cast iron into the mold and subsequent cooling of the crystallizing metal, while installing steel refrigerators with a volume of 3⋅10 -8 per square millimeter of the bleached surface in a wedge-shaped cutting casting parts, the section thickness of which increases from 2-3 to 25-35 mm, and use cast iron with a carbon content of 3.3-3.6%, silicon 1.21-1.53%, manganese 0.4-0.7 %, magnesium 0.4-0.6% and sulfur ≤0.02%, which is poured into a wet sand-clay mold at a temperature of 1360 ... 1430 ° C (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2649190, publ. 30.03.2018).
Известен способ упрочнения лезвий рабочих органов почвообрабатывающих орудий из высокопрочного чугуна, включающий нагрев поверхности тыльной стороны лезвия электрической дугой обратной полярности с использованием электрода путем его перемещения по криволинейной траектории, образованной линейным перемещением параллельно острой кромки лезвия и вращением вокруг вертикальной оси, при этом нагрев поверхности тыльной стороны лезвия осуществляют вольфрамовым электродом постоянным током, при этом диаметр вращения электрода вокруг вертикальной оси задают равным ширине лезвия, причем за один оборот электрода вокруг вертикальной оси линейное перемещение составляет 3 мм, а частоту вращения ω определяют по зависимости ω=k⋅30 мин-1, где k=1,5 при толщине лезвия 2,0≤δ≤3,0 мм, k=1,0 при толщине лезвия 3,1≤δ≤5,0 мм, k=0,8 при толщине лезвия 5,1≤δ≤7,0 мм (Патент на изобретение РФ №2679673, опубл. 12.02.2019).A known method of hardening the blades of the working bodies of tillage tools made of ductile iron, including heating the surface of the back side of the blade with an electric arc of reverse polarity using an electrode by moving it along a curved path formed by linear movement parallel to the sharp edge of the blade and rotation around a vertical axis, while heating the surface of the back sides of the blade are carried out with a tungsten electrode with direct current, while the diameter of the rotation of the electrode around the vertical axis is set equal to the width of the blade, and for one revolution of the electrode around the vertical axis, the linear displacement is 3 mm, and the rotation frequency ω is determined from the dependence ω=k⋅30 min -1 , where k=1.5 with a blade thickness of 2.0≤δ≤3.0 mm, k=1.0 with a blade thickness of 3.1≤δ≤5.0 mm, k=0.8 with a blade thickness of 5, 1≤δ≤7.0 mm (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2679673, published on February 12, 2019).
Известен способ лазерного термоупрочнения, включающий лазерное воздействие на поверхность инструмента, при этом формируют пятно лазерного луча с определенной мощностью пучка, при этом обрабатывают поверхность режущих частей и лезвий рабочих органов инструмента из высокопрочного чугуна ВЧ50 многоканальным СО2-лазером с непрерывным режимом работы, формируют пятно лазерного луча с мощностью пучка Р=1,8 кВт, при этом диаметр пятна лазерного луча в зоне обработки формируют равным d=9 мм, обрабатывают со скоростью перемещения υ=450 мм/с и коэффициентом перекрытия пятна лазерного луча 0,3 (Патент на изобретение РФ №2700903, опубл. 23.09.2019).A known method of laser heat hardening, including laser exposure to the surface of the tool, while forming a spot of a laser beam with a certain beam power, while treating the surface of the cutting parts and blades of the working bodies of the tool made of high-strength cast iron VCh50 with a multi-channel CO 2 laser with continuous operation, forming a spot laser beam with a beam power of P=1.8 kW, while the diameter of the laser beam spot in the treatment zone is formed equal to d=9 mm, processed with a movement speed υ=450 mm/s and a laser beam spot overlap ratio of 0.3 (Patent for invention of the Russian Federation No. 2700903, published on September 23, 2019).
Известен способ термообработки режущего инструмента из высокопрочного чугуна для разработки грунтов, включающий лазерное воздействие на поверхность инструмента, при этом формируют пятно лазерного луча с определенной мощностью пучка, при этом обрабатывают поверхность режущих частей и лезвий рабочих органов режущего инструмента из высокопрочного чугуна ВЧ50 многоканальным СО2-лазером с непрерывным режимом работы, формируют пятно лазерного луча с мощностью пучка Р=2,1 кВт, при этом диаметр пятна лазерного луча в зоне обработки формируют равным d=9 мм, обрабатывают со скоростью перемещения υ=480 мм/с и коэффициентом перекрытия пятна лазерного луча 0,3 (Патент на изобретение РФ №2700900, опубл. 23.09.2019).A known method of heat treatment of a cutting tool made of ductile iron for excavation of soils, including laser exposure to the surface of the tool, while forming a laser beam spot with a certain beam power, while treating the surface of the cutting parts and blades of the working bodies of the cutting tool made of ductile iron VCh50 with multichannel CO 2 - a laser with a continuous mode of operation, a laser beam spot is formed with a beam power of P=2.1 kW, while the diameter of the laser beam spot in the treatment zone is formed equal to d=9 mm, processed with a movement speed υ=480 mm/s and a spot overlap ratio laser beam 0.3 (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2700900, published on September 23, 2019).
К недостаткам данных способов можно отнести применение технологического процесса с высокой трудоемкостью.The disadvantages of these methods include the use of a technological process with high labor intensity.
Известен способ упрочнения режущей части рабочих органов, включающий использование плазмы дугового разряда обратной полярности между электродом и упрочняемой поверхностью с перемещением электрода вдоль упрочняемой поверхности пульсирующей дугой, при этом упрочняют режущую часть рабочих органов, выполненных из высокопрочного чугуна ВЧ 50, в качестве электрода используют вольфрамовый электрод, который осуществляет осевые продольные колебания с частотой 4-8 Гц и перемещается по упрочняемой поверхности со скоростью 0,4-1,5 см/с, при этом время каждого контакта вольфрамового электрода с упрочняемой поверхностью составляет 0,06-0,07 с (Патент на изобретение РФ №2717443, опубл. 23.03.2020).A known method of hardening the cutting part of the working bodies, including the use of an arc discharge plasma of reverse polarity between the electrode and the hardened surface with the electrode moving along the hardened surface with a pulsating arc, while strengthening the cutting part of the working bodies, made of high-strength cast iron VCh 50, a tungsten electrode is used as an electrode , which performs axial longitudinal vibrations with a frequency of 4-8 Hz and moves along the hardened surface at a speed of 0.4-1.5 cm/s, while the time of each contact of the tungsten electrode with the hardened surface is 0.06-0.07 s ( Patent for the invention of the Russian Federation No. 2717443, published on March 23, 2020).
К недостаткам данного способа можно отнести то, что термообработку проводят только для чугуна ВЧ50, применяется технологический процесс с высокой трудоемкостью.The disadvantages of this method include the fact that heat treatment is carried out only for VCH50 cast iron, a technological process with high labor intensity is used.
Известен способ электроконтактного термоупрочнения режущей части рабочих органов, включающий использование плазмы дугового разряда обратной полярности между электродами упрочняемой поверхностью с перемещением электрода вдоль упрочняемой поверхности пульсирующей дугой, при этом упрочняют режущую часть рабочих органов, выполненных из высокопрочного чугуна ВЧ50, а в качестве электрода используют вольфрамовый электрод, который осуществляет осевые продольные колебания с частотой 3-6 Гц и который перемещают по упрочняемой поверхности со скоростью 0,3-1,0 см/с, при этом время каждого контакта вольфрамового электрода с упрочняемой поверхностью составляет 0,15 с (Патент на изобретение РФ №2718522, опубл. 08.04.2020).A known method of electrocontact heat hardening of the cutting part of the working bodies, including the use of an arc discharge plasma of reverse polarity between the electrodes of the hardened surface with the movement of the electrode along the hardened surface with a pulsating arc, while strengthening the cutting part of the working bodies, made of high-strength cast iron VCh50, and a tungsten electrode is used as an electrode , which performs axial longitudinal vibrations with a frequency of 3-6 Hz and which is moved along the hardened surface at a speed of 0.3-1.0 cm/s, while the time of each contact of the tungsten electrode with the hardened surface is 0.15 s (Patent for the invention RF No. 2718522, published on 04/08/2020).
К недостаткам данного способа можно отнести то, что термообработку проводят только для чугуна ВЧ50, применяется технологический процесс с высокой трудоемкостью.The disadvantages of this method include the fact that heat treatment is carried out only for VCH50 cast iron, a technological process with high labor intensity is used.
Известен способ упрочнения режущей части рабочих органов орудий для разработки почвогрунтов, включающий упрочнение пульсирующей дугой с использованием плазмы дугового разряда обратной полярности между электродами упрочняемой поверхностью и с перемещением электрода вдоль упрочняемой поверхности, при этом упрочняют режущую часть рабочих органов, выполненных из высокопрочного чугуна ВЧ 60, содержащего вес. %: С 3,5, Si 2,8, Mn 0.5, М 0,4, S 0,015, Р 0,05, Cr 0,15, Cu 0,3, Fe - остальное, при этом в качестве электрода используют вольфрамовый электрод, который осуществляет осевые продольные колебания с частотой 3-5 Гц, при этом электрод перемещают по упрочняемой поверхности со скоростью 0,4-1,5 см/с, а время каждого контакта вольфрамового электрода с упрочняемой поверхностью устанавливают 0,1-0,13 с (Патент на изобретение РФ №2722959, опубл. 05.06.2020).A known method of hardening the cutting part of the working bodies of tools for the development of soils, including hardening with a pulsating arc using an arc discharge plasma of reverse polarity between the electrodes of the hardened surface and moving the electrode along the hardened surface, while strengthening the cutting part of the working bodies, made of high-strength cast iron VCh 60, containing weight. %: C 3.5, Si 2.8, Mn 0.5, M 0.4, S 0.015, P 0.05, Cr 0.15, Cu 0.3, Fe - the rest, while a tungsten electrode is used as an electrode , which performs axial longitudinal vibrations with a frequency of 3-5 Hz, while the electrode is moved along the hardened surface at a speed of 0.4-1.5 cm / s, and the time of each contact of the tungsten electrode with the hardened surface is set to 0.1-0.13 c (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2722959, published on 06/05/2020).
К недостаткам данного способа можно отнести то, что термообработку проводят только для чугуна ВЧ60, применяется технологический процесс с высокой трудоемкостью.The disadvantages of this method include the fact that heat treatment is carried out only for VCH60 cast iron, a technological process with high labor intensity is used.
Известен способ термоупрочнения режущей части рабочих органов, включающий использование плазмы дугового разряда обратной полярности между электродом и упрочняемой поверхностью с перемещением электрода вдоль упрочняемой поверхности пульсирующей дугой, при этом упрочняют режущую часть рабочих органов, выполненных из высокопрочного чугуна ВЧ 50, а в качестве электрода используют вольфрамовый электрод, который осуществляет осевые продольные колебания с частотой 4-8 Гц и который перемещают по упрочняемой поверхности со скоростью 0,3-1,0 см/с, при этом время каждого контакта вольфрамового электрода с упрочняемой поверхностью составляет 0,1 с (Патент на изобретение РФ №2722958, опубл. 05.06.2020).A known method of heat hardening of the cutting part of the working bodies, including the use of reverse polarity arc discharge plasma between the electrode and the hardened surface with the electrode moving along the hardened surface with a pulsating arc, while strengthening the cutting part of the working bodies, made of high-strength cast iron VCh 50, and tungsten is used as the electrode an electrode that performs axial longitudinal vibrations with a frequency of 4-8 Hz and which is moved along the hardened surface at a speed of 0.3-1.0 cm/s, while the time of each contact of the tungsten electrode with the hardened surface is 0.1 s (Patent for invention of the Russian Federation No. 2722958, published on 06/05/2020).
К недостаткам данного способа можно отнести его узконаправленность и высокую трудоемкостью технологического процесса.The disadvantages of this method include its narrow focus and high complexity of the process.
Известен способ упрочнения лезвий рабочих органов орудий для разработки почвогрунтов, включающий использование плазмы дугового разряда обратной полярности между электродами упрочняемой поверхностью с перемещением электрода вдоль упрочняемой поверхности, при этом упрочнение осуществляют пульсирующей дугой, при этом осуществляют упрочнение режущей части лезвий рабочих органов, выполненных из высокопрочного чугуна ВЧ 60 следующего состава, мас. %: С - 3,4, Si - 2,7, Mn - 0,7, Ni - 0,2, S - 0,015, Р - 0,05, Cr - 0,1, Cu - 0,2, Fe - остальное, с использованием вольфрамового электрода, при этом осуществляют осевые продольные колебания электрода с частотой 3-5 Гц и его перемещение по упрочняемой поверхности со скоростью 0,4-1,5 см/с, причем время каждого контакта вольфрамового электрода с упрочняемой поверхностью составляет 0,08-0,09 с (Патент на изобретение РФ №2726051, опубл. 08.07.2020).A known method of hardening the blades of the working bodies of tools for the development of soils, including the use of arc discharge plasma of reverse polarity between the electrodes of the hardened surface with the electrode moving along the hardened surface, while hardening is carried out by a pulsating arc, while hardening the cutting part of the blades of the working bodies, made of high-strength cast iron HF 60 of the following composition, wt. %: C - 3.4, Si - 2.7, Mn - 0.7, Ni - 0.2, S - 0.015, P - 0.05, Cr - 0.1, Cu - 0.2, Fe - the rest, using a tungsten electrode, while carrying out axial longitudinal vibrations of the electrode with a frequency of 3-5 Hz and its movement along the hardened surface at a speed of 0.4-1.5 cm/s, and the time of each contact of the tungsten electrode with the hardened surface is 0 .08-0.09 s (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2726051, published on 07/08/2020).
К недостаткам данного способа можно отнести его узконаправленность и высокую трудоемкостью технологического процесса.The disadvantages of this method include its narrow focus and high complexity of the process.
Известен способ упрочнения режущей части рабочих органов, включающий использование плазмы дугового разряда обратной полярности между электродом и упрочняемой поверхностью с перемещением электрода вдоль упрочняемой поверхности пульсирующей дугой, при этом упрочняют режущую часть рабочих органов, выполненных из высокопрочного чугуна ВЧ 60 следующего состава, %: С - 3,3, Si - 2,6, Mn - 0,5, Ni - 0,3, S - 0,015, Р -0,05, Cr - 0,1, Cu - 0,2, Fe остальное, в качестве электрода используют вольфрамовый электрод, который осуществляет осевые продольные колебания с частотой 3-5 Гц и перемещается по упрочняемой поверхности со скоростью 0,4-1,5 см/с, при этом время каждого контакта вольфрамового электрода с упрочняемой поверхностью составляет 0,06-0,07 с (Патент на изобретение РФ №2733879, опубл. 07.10.2020).A known method of hardening the cutting part of the working bodies, including the use of reverse polarity arc discharge plasma between the electrode and the hardened surface with the electrode moving along the hardened surface with a pulsating arc, while strengthening the cutting part of the working bodies, made of high-strength cast iron VCh 60 of the following composition, %: C - 3.3, Si - 2.6, Mn - 0.5, Ni - 0.3, S - 0.015, P -0.05, Cr - 0.1, Cu - 0.2, Fe rest, as an electrode a tungsten electrode is used, which performs axial longitudinal oscillations with a frequency of 3-5 Hz and moves along the hardened surface at a speed of 0.4-1.5 cm / s, while the time of each contact of the tungsten electrode with the hardened surface is 0.06-0, 07 s (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2733879, published on 07.10.2020).
К недостаткам данного способа можно отнести его узконаправленность и высокую трудоемкостью технологического процесса.The disadvantages of this method include its narrow focus and high complexity of the process.
Известен способ упрочнения лезвий рабочих органов, включающий использование плазмы дугового разряда обратной полярности между электродами упрочняемой поверхностью лезвия с перемещением электрода вдоль упрочняемой поверхности пульсирующей дугой, при этом упрочняют лезвия рабочих органов, выполненных из высокопрочного чугуна ВЧ 50, а в качестве электрода используют вольфрамовый электрод, который осуществляет осевые продольные колебания с частотой 4-8 Гц и который перемещают по упрочняемой поверхности со скоростью 0,4-1,5 см/с, при этом время каждого контакта вольфрамового электрода с упрочняемой поверхностью составляет 0,08 с (Патент на изобретение РФ №2718521, опубл. 08.04.2020).A known method of hardening the blades of the working bodies, including the use of arc discharge plasma of reverse polarity between the electrodes of the hardened surface of the blade with the movement of the electrode along the hardened surface with a pulsating arc, while hardening the blades of the working bodies, made of high-strength cast iron VCh 50, and a tungsten electrode is used as an electrode, which performs axial longitudinal oscillations with a frequency of 4-8 Hz and which is moved along the hardened surface at a speed of 0.4-1.5 cm/s, while the time of each contact of the tungsten electrode with the hardened surface is 0.08 s (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2718521, published 04/08/2020).
К недостаткам данного способа можно отнести получение внутренних напряжений упрочненного слоя из-за особенности технологического процесса.The disadvantages of this method include obtaining internal stresses of the hardened layer due to the peculiarities of the technological process.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ получения заготовки из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом с различной структурой металлической матрицы в литом состоянии, включающий выплавку, легирование и модифицирование чугуна, получение отливки в песчаную, металлическую или керамическую форму, извлечение ее из формы при заданной температуре, перемещение в жидкую ванну с заданной температурой, выдержку при этой температуре и последующее охлаждение на воздухе, при этом отливки извлекают из формы при 900-1000°С и быстро перемещают в жидкую ванну с температурой, определяющейся требуемой структурой металлической матрицы, выдерживают в ванне определенное время, зависящее от конфигурации заготовки и требуемого типа структуры металлической матрицы, при этом изменением температуры жидкой ванны можно получать широкий диапазон структур металлических матриц, каждой из которой соответствует рекомендуемая температура закалочной среды: ферритной - 750-850°С; перлитной - 650-740°С; сорбитной - 550-640°С; трооститной - 450-540°С; верхнебейнитной - 350-440°С; нижнебейнитной - 290-340°С. (Патент на изобретение РФ №2196835, опубл. 20.01.2003).The closest technical solution, chosen as a prototype, is a method for producing a workpiece from high-strength nodular cast iron with a different structure of the metal matrix in the cast state, including smelting, alloying and modifying cast iron, obtaining a casting in a sand, metal or ceramic mold, extracting it from molds at a given temperature, moving into a liquid bath with a given temperature, exposure at this temperature and subsequent cooling in air, while the castings are removed from the mold at 900-1000 ° C and quickly transferred to a liquid bath with a temperature determined by the required structure of the metal matrix, they keep in the bath for a certain time, depending on the configuration of the workpiece and the required type of structure of the metal matrix, while changing the temperature of the liquid bath, it is possible to obtain a wide range of structures of metal matrices, each of which corresponds to the recommended temperature of the quenching medium: ferritic - 750-850°C; pearlite - 650-740°C; sorbitol - 550-640°C; troostite - 450-540°C; upper bainite - 350-440°C; lower bainite - 290-340°C. (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2196835, published on January 20, 2003).
Недостатками способа являются применение термической обработки с использованием соляных ванн, что повышает себестоимость и не обеспечивает экологическую составляющую технологического процесса.The disadvantages of the method are the use of heat treatment using salt baths, which increases the cost and does not provide an environmental component of the process.
Задачей изобретения является повышение износостойкости чугунных рабочих органов почвообрабатывающих орудий.The objective of the invention is to increase the wear resistance of cast-iron working bodies of tillage implements.
Техническим результатом изобретения является зональное распределение металлографических структур по функциональным зонам рабочих органах почвообрабатывающих орудий в соответствии с видом преобладающих нагрузок за счет термоциклической закалки.The technical result of the invention is the zonal distribution of metallographic structures in the functional areas of the working bodies of tillage tools in accordance with the type of prevailing loads due to thermal cycling hardening.
Технический результат достигается способом производства рабочих органов почвообрабатывающих орудий с режущей частью, включающим выплавку, легирование и модифицирование чугуна, получение отливки в песчаную, металлическую или керамическую форму, извлечение отливки из формы при заданной температуре, перемещение в жидкую ванну с заданной температурой, при этом отливку из чугуна, имеющего следующий химсостав, %: С 3,1-3,2, Si 2,3-2,5, Mn 0,4-0,5, Ni 2,3-2,4, Mo 1,3-1,4, Mg 0,05-0,06, S≤0,08%, P≤0,08%), Fe - остальное, извлекают из формы при температуре 950-1020°С и перемещают в ванну с водой с температурой 20°С, причем термическую обработку производят пятью циклами погружения и извлечения режущей части рабочего органа, при этом на первом цикле погружают режущую часть в воду и выдерживают 3 с, затем извлекают и выдерживают в воздушной среде 2 с, на втором цикле погружают в воду и выдерживают 2 с, затем извлекают и выдерживают в воздушной среде 3 с., на третьем цикле погружают в воду и выдерживают 2 с, затем извлекают и выдерживают в воздушной среде 4,5 с, на четвертом цикле погружают в воду и выдерживают 2 с, затем извлекают и выдерживают в воздушной среде 10 с., на пятом цикле погружают в воду и выдерживают 1 с, затем извлекают и выдерживают в воздушной среде до полного охлаждения, причем на первом цикле погружают режущую часть в воду на 50%, а на втором и последующих циклах погружают режущую часть в воду на 100%, при этом значения минимального сечения рабочего органа находятся в диапазоне 20-25 мм.The technical result is achieved by a method for the production of working bodies of tillage tools with a cutting part, including smelting, alloying and modifying cast iron, obtaining a casting in a sand, metal or ceramic mold, removing the casting from the mold at a given temperature, moving it into a liquid bath at a given temperature, while casting from cast iron having the following chemical composition,%: C 3.1-3.2, Si 2.3-2.5, Mn 0.4-0.5, Ni 2.3-2.4, Mo 1.3- 1.4, Mg 0.05-0.06, S≤0.08%, P≤0.08%), Fe - the rest, is removed from the mold at a temperature of 950-1020 ° C and transferred to a bath of water with a temperature 20 ° C, and the heat treatment is carried out by five cycles of immersion and extraction of the cutting part of the working body, while on the first cycle the cutting part is immersed in water and kept for 3 s, then removed and kept in air for 2 s, on the second cycle it is immersed in water and withstand 2 s, then remove and hold in air for 3 s., in the third cycle, immerse in water and hold for 2 s, then remove and hold in air for 4.5 s, in the fourth cycle, immerse in water and hold for 2 s, then they are removed and kept in the air for 10 s., on the fifth cycle they are immersed in water and kept for 1 s, then they are removed and kept in the air until completely cooled, and in the first cycle the cutting part is immersed in water by 50%, and in the second and subsequent cycles, the cutting part is immersed in water by 100%, while the values of the minimum section of the working body are in the range of 20-25 mm.
В зависимости от функционального назначения зоны изделия воспринимают разные внешние нагрузки: носовая часть воспринимает фронтальные ударные нагрузки, обусловленные процессом взаимодействия с абразивом; переходная зона изделия нагружена динамическими изгибающими моментами; зона крепления представляет собой жесткую заделку, находящуюся под действием реакций связи.Depending on the functional purpose of the product zone, they perceive different external loads: the nose part perceives frontal shock loads due to the process of interaction with the abrasive; the transition zone of the product is loaded with dynamic bending moments; the fastening zone is a rigid seal, which is under the action of coupling reactions.
Распределение твердости по зонам различного функционального назначения возможно за счет следующих структур: во фронтальной режущей части получают структуру бейнита, в переходной зоне - перлитную, в крепежной части рабочих органов - феррито-перлитную металлографическую структуру, указано на рисунке, где показано распределение металлографических структур в чугунном рабочем органе почвообрабатывающего орудия по функциональным зонам, где 1 - бейнит; 2 - переходная зона, перлит; 3 - феррито-перлитная структура.The distribution of hardness over zones of various functional purposes is possible due to the following structures: in the frontal cutting part, a bainite structure is obtained; in the transition zone, a pearlite structure; the working body of the tillage tool according to the functional zones, where 1 is bainite; 2 - transition zone, perlite; 3 - ferrite-pearlite structure.
Технология предусматривает следующие этапы: рабочие органы почвообрабатывающих орудий из чугуна при температуре 950-1020°С размещаются в закалочную установку, режущую часть помещают в специальные подвижные фиксирующие рамки, обращенные к закалочной жидкости.The technology provides for the following stages: the working bodies of soil-cultivating implements made of cast iron at a temperature of 950-1020 ° C are placed in a hardening unit, the cutting part is placed in a special movable fixing frame facing the hardening liquid.
Экспериментальные исследования подтвердили достаточное аккумулирование теплоты в основной части рабочего органа для нескольких саморазогревов режущей части в интервале температур бейнитного превращения от 350°С до 450°С.Experimental studies have confirmed sufficient heat accumulation in the main part of the working body for several self-heating of the cutting part in the temperature range of bainite transformation from 350°C to 450°C.
При этом скорость охлаждения основной части рабочего органа намного ниже критической скорости охлаждения, поэтому в основной части формируется структура, состоящая из перлита с формированием феррита. Феррито-перлитная структура характеризуется относительно низкой твердостью и способностью воспринимать динамические нагрузки.At the same time, the cooling rate of the main part of the working body is much lower than the critical cooling rate, therefore, in the main part, a structure consisting of pearlite is formed with the formation of ferrite. The ferrite-pearlite structure is characterized by relatively low hardness and the ability to absorb dynamic loads.
Объемная закалка режущей части рабочего органа клиновидной формы, с резким охлаждением в закалочной жидкости до температуры 20°С, приведет к формированию закалочных концентрационных напряжений в мартенситной структуре, значительному отличию значений твердости, образованию микротрещин.Volumetric hardening of the cutting part of the wedge-shaped working body, with a sharp cooling in the hardening liquid to a temperature of 20°C, will lead to the formation of hardening concentration stresses in the martensitic structure, a significant difference in hardness values, and the formation of microcracks.
Использование термоциклической закалки, с нагревом и охлаждением режущей части в интервале температур бейнитного превращения (350°С до 450°С), позволит получить структуры в соответствии с требуемыми свойствами по функциональным зонам с одного нагрева, а также исключить концентрационные температурные напряжения в носовой части рабочего органа, испытывающей вместе с интенсивным абразивным износом динамические нагрузки. Соответственно, формирование в зоне крепления рабочего органа феррито-перлитной структуры, а в носовой части бейнитной структуры происходит за счет одного объемного нагрева чугунной заготовки и нескольких циклов взаимодействия ее режущей части с закалочной жидкостью.The use of thermocyclic hardening, with heating and cooling of the cutting part in the temperature range of bainitic transformation (350°C to 450°C), will allow obtaining structures in accordance with the required properties for functional zones from one heating, as well as eliminating concentration temperature stresses in the fore part of the working body experiencing dynamic loads along with intense abrasive wear. Accordingly, the formation of a ferrite-pearlite structure in the attachment zone of the working body, and a bainitic structure in the nose part occurs due to one volumetric heating of the cast-iron billet and several cycles of interaction of its cutting part with the quenching liquid.
Режимы термообработки выбирались исходя из свойств охлаждающей среды, геометрических параметров рабочего органа, физических свойств обрабатываемого материала и др.The heat treatment modes were selected based on the properties of the cooling medium, the geometric parameters of the working body, the physical properties of the material being processed, etc.
Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.
Способ производства рабочих органов почвообрабатывающих орудий с режущей частью предполагает использование температуры извлекаемых отливок рабочих органов для термоциклической обработки. Термической обработке по предусмотренному режиму подвергаются отливки из чугуна, имеющего следующий химсостав, %: С 3,1-3,2, Si 2,3-2,5, Mn 0,4-0,5, Ni 2,3-2,4, Mo 1,3-1,4, Mg 0,05-0,06, S≤0,08%, P≤0,08%, Fe - остальное.The method of production of working bodies of soil-cultivating implements with a cutting part involves the use of the temperature of the extracted castings of the working bodies for thermal cycling. Cast iron is subjected to heat treatment according to the prescribed regime, having the following chemical composition,%: C 3.1-3.2, Si 2.3-2.5, Mn 0.4-0.5, Ni 2.3-2, 4, Mo 1.3-1.4, Mg 0.05-0.06, S≤0.08%, P≤0.08%, Fe is the rest.
При температуре 950-1020°C рабочие органы перемещают в ванну с водой с температурой 20°С. Охлаждение производят циклическим погружением и извлечением рабочего органа из воды ванны на глубину режущей части, причем на первом цикле погружают режущую часть в воду и выдерживают 3 с, затем извлекают и выдерживают в воздушной среде 2 с, на втором цикле погружают в воду и выдерживают 2 с, затем извлекают и выдерживают в воздушной среде 3 с, на третьем цикле погружают в воду и выдерживают 2 с, затем извлекают и выдерживают в воздушной среде 4,5 с, на четвертом цикле погружают в воду и выдерживают 2 с, затем извлекают и выдерживают в воздушной среде 10 с, на пятом цикле погружают в воду и выдерживают 1 с, затем извлекают и выдерживают в воздушной среде до полного охлаждения, причем в первом цикле погружают режущую часть в воду на 50%, а на втором и последующих циклах погружают режущую часть в воду на 100%). Данные по режиму циклической термообработки приведены в таблице.At a temperature of 950-1020°C, the working bodies are moved into a bath of water with a temperature of 20°C. Cooling is carried out by cyclic immersion and removal of the working body from the bath water to the depth of the cutting part, and in the first cycle the cutting part is immersed in water and held for 3 s, then removed and kept in air for 2 s, in the second cycle it is immersed in water and held for 2 s , then they are removed and kept in air for 3 s, in the third cycle they are immersed in water and kept for 2 s, then they are taken out and kept in air for 4.5 s, in the fourth cycle they are immersed in water and kept for 2 s, then they are removed and kept in air for 10 s, on the fifth cycle they are immersed in water and kept for 1 s, then they are removed and kept in air until completely cooled, and in the first cycle the cutting part is immersed in water by 50%, and in the second and subsequent cycles the cutting part is immersed in water at 100%. Data on the mode of cyclic heat treatment are given in the table.
Режимы циклической термообработки рассчитаны на значения минимального сечения рабочего органа в диапазоне 20-25 мм.Cyclic heat treatment modes are designed for the minimum section of the working body in the range of 20-25 mm.
В результате циклической термообработки в режущей части рабочего органа значения твердости находятся в диапазоне 400-420 НВ на всем ее протяжении и наблюдают структуру бейнит. В переходной части рабочего органа наблюдают перлитную структуру со значениями твердости 200-260 НВ. В зоне крепления рабочего органа металлографический анализ показывает наличие феррито-перлитной структуры металлической основы твердостью 124-138 НВ, с наличием от 40 до 45% феррита.As a result of cyclic heat treatment in the cutting part of the working body, the hardness values are in the range of 400-420 HB throughout its entire length and the bainite structure is observed. In the transitional part of the working body, a pearlite structure with hardness values of 200-260 HB is observed. In the attachment zone of the working body, metallographic analysis shows the presence of a ferrite-pearlite structure of a metal base with a hardness of 124-138 HB, with the presence of 40 to 45% ferrite.
В результате износостойкость рабочих органов почвообрабатывающих орудий из чугуна указанного состава, подверженных циклической термообработки для рационального структурирования при обработке почв, в сравнении с аналогичными рабочими органами без рационального структурирования, увеличилась в среднем в 1,2-1,25 раза.As a result, the wear resistance of the working bodies of tillage implements made of cast iron of the specified composition, subjected to cyclic heat treatment for rational structuring during soil cultivation, in comparison with similar working bodies without rational structuring, increased by an average of 1.2-1.25 times.
Таким образом, заявленный способ производства рабочих органов почвообрабатывающих орудий с режущей частью зонально распределяет металлографические структуры по функциональным зонам рабочих органах почвообрабатывающих орудий в соответствии с видом преобладающих нагрузок за счет термоциклической закалки.Thus, the claimed method for the production of working bodies of tillage implements with a cutting part zonally distributes metallographic structures over the functional zones of the working bodies of tillage implements in accordance with the type of prevailing loads due to thermal cyclic hardening.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2800906C1 true RU2800906C1 (en) | 2023-07-31 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1165728A (en) * | 1965-10-15 | 1969-10-01 | Atomic Energy Commission | Fined Grained Steel and process for preparation thereof |
| RU2196835C2 (en) * | 2000-07-13 | 2003-01-20 | Макаренко Константин Васильевич | Method for obtaining various metal matrix structures in high-strength spheroidal graphite cast iron slabs from molten state |
| RU2490335C1 (en) * | 2012-04-17 | 2013-08-20 | Открытое акционерное общество "ГАЗ" (ОАО "ГАЗ") | Method for obtaining bainitic cast iron at heat treatment |
| RU2528687C1 (en) * | 2013-03-28 | 2014-09-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | Production tillage tool working members |
| CN105803312A (en) * | 2016-03-28 | 2016-07-27 | 长兴德田工程机械有限公司 | Air-cooled austenite-bainite abrasion-resistant alloy and manufacturing method thereof |
| RU2684129C1 (en) * | 2018-04-18 | 2019-04-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) | Plowshare thermal strengthening method |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1165728A (en) * | 1965-10-15 | 1969-10-01 | Atomic Energy Commission | Fined Grained Steel and process for preparation thereof |
| RU2196835C2 (en) * | 2000-07-13 | 2003-01-20 | Макаренко Константин Васильевич | Method for obtaining various metal matrix structures in high-strength spheroidal graphite cast iron slabs from molten state |
| RU2490335C1 (en) * | 2012-04-17 | 2013-08-20 | Открытое акционерное общество "ГАЗ" (ОАО "ГАЗ") | Method for obtaining bainitic cast iron at heat treatment |
| RU2528687C1 (en) * | 2013-03-28 | 2014-09-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | Production tillage tool working members |
| CN105803312A (en) * | 2016-03-28 | 2016-07-27 | 长兴德田工程机械有限公司 | Air-cooled austenite-bainite abrasion-resistant alloy and manufacturing method thereof |
| RU2684129C1 (en) * | 2018-04-18 | 2019-04-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) | Plowshare thermal strengthening method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| МОТОРИН В.А. Концептуальные основы использования высокоуглеродистых сплавов в технологиях упрочнения рабочих органов почвообрабатывающих машин, Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ, 2021. КОСТЫЛЕВА Л.В. и др. Повышение износостойкости почвообрабатывающих рабочих органов за счет структурирования высокоуглеродистых сплавов, Известия нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование, Волгоградский ГАУ, 2018, с. 283-291. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bataev et al. | Surface hardening of steels with carbon by non-vacuum electron-beam processing | |
| Bosnjak et al. | Influence of microalloying and heat treatment on the kinetics of bainitic reaction in austempered ductile iron | |
| Wang et al. | Mechanical properties of several laser remelting processed steels with different unit spacings | |
| Aziz et al. | Influence of Nd-YAG laser beam on microstructure and wear characteristics of gray cast iron | |
| RU2800906C1 (en) | Method for production of working bodies of soil-cultivating implements with a cutting part | |
| RU2733879C1 (en) | Method of hardening cutting part of working members | |
| RU2802032C1 (en) | Method for distribution of metallographic structures in the working bodies of soil-cultivating implements by functional areas | |
| RU2802696C1 (en) | Method for production of cast iron working bodies of soil-cultivating implements with a cutting part | |
| RU2802697C1 (en) | Method for production of working bodies of soil-cultivating implements with a cutting part | |
| RU2802689C1 (en) | Method for the production of working bodies of soil-cultivating implements with a cutting part | |
| RU2802698C1 (en) | Method for production of cast iron working bodies of soil-cultivating implements with a cutting part | |
| RU2802690C1 (en) | Method for production of working bodies of soil-cultivating implements with a cutting part | |
| RU2802701C1 (en) | Method for the production of working bodies of soil-cultivating implements with a cutting part | |
| RU2802688C1 (en) | Method for the production of working bodies of soil-cultivating implements with a cutting part | |
| Delia et al. | Effect of austenitizing conditions on the impact properties of an alloyed austempered ductile iron of initially ferritic matrix structure | |
| RU2811634C1 (en) | Method for producing hoe openers of stubble seeders with structuring cutting part | |
| Patil et al. | Development and wear analysis of carbidic austempered ductile iron (CADI) | |
| RU2806231C1 (en) | Method for producing anchor coulters for stubble seeders with zonal distribution of metallographic structures | |
| RU2809578C1 (en) | Method for producing anchor coulters for stubble seeders with distribution of metallographic structures in cutting part | |
| RU2809577C1 (en) | Method for producing anchor coulters of stubble seeders with distribution of metallographic structures | |
| RU2806228C1 (en) | Method for producing anchor coulters for stubble seeders with structuring of cutting part | |
| RU2806275C1 (en) | Method for producing anchor coulters for stubble seeders with heat treatment | |
| Zarubova et al. | Mechanisms of phase transformations during laser treatment of grey cast iron | |
| Nazirjon | Theoretical Foundation of Induction Quenching Parameters of Ploughshares | |
| Massone et al. | Solid state transformation kinetics of high nodule count ductile iron |