[go: up one dir, main page]

RU234313U1 - Coated reaper knife - Google Patents

Coated reaper knife Download PDF

Info

Publication number
RU234313U1
RU234313U1 RU2024137004U RU2024137004U RU234313U1 RU 234313 U1 RU234313 U1 RU 234313U1 RU 2024137004 U RU2024137004 U RU 2024137004U RU 2024137004 U RU2024137004 U RU 2024137004U RU 234313 U1 RU234313 U1 RU 234313U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
knife
surfacing
laser
coating
reaper
Prior art date
Application number
RU2024137004U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Динар Зуфарович Ишмухаметов
Александр Михайлович Зайцев
Дарья Эйнуллаевна Сафарова
Юлия Юрьевна Понкратова
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы" (РУДН)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы" (РУДН) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы" (РУДН)
Application granted granted Critical
Publication of RU234313U1 publication Critical patent/RU234313U1/en

Links

Abstract

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности машинам для скашивания сельскохозяйственных культур. Нож жатки с покрытием выполнен из стали 65Г. Формируют покрытие методом лазерно-порошковой наплавки размером не менее 5-8 мм по ширине и 5-8 мм по длине путем одновременной подачи частиц из никелевого сплава и карбидов вольфрама и/или карбидов титана в соотношении от 10 до 60 мас.%. Желаемый технический результат заключается в повышении износостойкости режущего инструмента, увеличении степени упрочнения матрицы. 2 ил.The utility model relates to agricultural engineering, in particular to machines for mowing agricultural crops. The reaper knife with a coating is made of 65G steel. The coating is formed by laser-powder surfacing with a size of at least 5-8 mm in width and 5-8 mm in length by simultaneously feeding particles of a nickel alloy and tungsten carbides and/or titanium carbides in a ratio of 10 to 60 wt.%. The desired technical result consists in increasing the wear resistance of the cutting tool and increasing the degree of matrix hardening. 2 fig.

Description

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности машинам для скашивания сельскохозяйственных культур.The utility model relates to agricultural engineering, in particular machines for mowing agricultural crops.

Задача обеспечение износостойкости и надежности режущего инструмента сельскохозяйственных машин является актуальной. Исключение остановов техники по причине износа инструмента сказывается как на производительности уборки урожая, так экономической эффективности уборочной кампании.The task of ensuring wear resistance and reliability of cutting tools of agricultural machines is relevant. Elimination of equipment stoppages due to tool wear affects both the productivity of harvesting and the economic efficiency of the harvesting campaign.

Среди традиционных методов повышения износостойкости режущего инструмента сельскохозяйственных машин выделяют методы термической обработки (объемная закалка, закалка токами высокой частоты), методы модификации поверхности в виде газотермических технологий и покрытий, технологий наплавки (ручной, полуавтоматической, плазменной).Among the traditional methods of increasing the wear resistance of cutting tools of agricultural machines, the following are distinguished: heat treatment methods (bulk hardening, high-frequency current hardening), surface modification methods in the form of gas-thermal technologies and coatings, surfacing technologies (manual, semi-automatic, plasma).

Методы термической обработки позволяют получать упрочненный инструмент с низкой себестоимостью процесса и его массовостью. Однако стойкость в условиях абразивного воздействия не всегда является удовлетворительной. При этом такие ножи имеют низкую стойкость к коррозионному износу.Heat treatment methods allow to obtain a hardened tool with a low cost of the process and its mass production. However, resistance to abrasive action is not always satisfactory. At the same time, such knives have low resistance to corrosion wear.

Методы газотермического напыления, такие как газопламенное напыление, плазменное напыление, высокоскоростное газопламенное напыление, обеспечивают получение режущего инструмента с широким набором эксплуатационных свойств, обеспечением эффекта самозатачивания. Ресурс ножей повышается в 2-3 раза. Однако применение таких ножей возможно лишь в условиях отсутствия сильных ударных воздействий, малой засоренностью почв каменистыми включениями, из-за ограниченной прочности сцепления покрытий с основой, 10-50 МПа в зависимости от метода нанесения.Thermal spraying methods such as flame spraying, plasma spraying, high-speed flame spraying provide a cutting tool with a wide range of performance properties, providing a self-sharpening effect. The resource of knives increases by 2-3 times. However, the use of such knives is possible only in conditions of the absence of strong impact effects, low contamination of soils with rocky inclusions, due to the limited adhesion strength of the coatings to the base, 10-50 MPa depending on the application method.

Технологии наплавки (ручной, полуавтоматической, плазменной) расширяют возможности применения техники и инструмента при более сложных условиях эксплуатации, абразив, ударное воздействие, вибрации. Реализация указанных методов требует более тщательного подбора режимов наплавки упрочняющих покрытий, поскольку сопряжено остаточными деформациями, возможным трещинообразованием в зависимости от применяемых наплавочных материалов.Surfacing technologies (manual, semi-automatic, plasma) expand the possibilities of using equipment and tools under more difficult operating conditions, abrasive, impact, vibration. The implementation of these methods requires a more careful selection of hardening coating surfacing modes, since it is associated with residual deformations, possible crack formation depending on the surfacing materials used.

Перспективными методами упрочнения режущего инструмента сельскохозяйственных машин являются лазерные технологии. Стоит отметить такие методы как лазерная закалка и лазерная наплавка. Особенностью лазерных технологий является локальность их воздействия при низком тепловложении, высокая скорость нагрева и охлаждения ванны расплава, способствующая формированию ультрамелкодисперсной структуры с повышенными характеристиками, высокая степень автоматизации и управляемость процесса. Возможность использования наплавочных материалов в виде порошковых материалов, позволяет наплавлять слои из различных материалов либо их комбинаций, в том числе формировать композиты, что значительно расширяет эффективность технологий лазерной наплавки для упрочнения инструмента сельскохозяйственных машин.Promising methods of hardening the cutting tool of agricultural machines are laser technologies. It is worth noting such methods as laser hardening and laser surfacing. The peculiarity of laser technologies is the locality of their impact with low heat input, high heating and cooling speed of the melt bath, contributing to the formation of an ultrafine structure with improved characteristics, a high degree of automation and controllability of the process. The possibility of using surfacing materials in the form of powder materials allows you to weld layers of various materials or their combinations, including the formation of composites, which significantly expands the effectiveness of laser surfacing technologies for hardening the tool of agricultural machines.

Из уровня техники известен порошок на основе железа для плазменной наплавки деталей сельскохозяйственных машин в среде сжатого воздуха (Патент RU2637734C1, МПК С23С 4/06, опубл. 06.12.2017). Порошок на основе железа для плазменной наплавки деталей сельскохозяйственных машин в среде сжатого воздуха содержит, мас.%: углерод 3,3-4,5, хром 25-28, кремний 1,0-2,0, марганец 1,0-1,5, никель 1,5-2,0, вольфрам 0,2-0,4, молибден 0,08-0,015, сера не более 0,07, фосфор не более 0,06, алюминий 0,1-0,15, карбид титана 0,2-0,25, железо - остальное.The prior art discloses an iron-based powder for plasma surfacing of agricultural machinery parts in a compressed air environment (Patent RU2637734C1, IPC C23C 4/06, published on 06.12.2017). The iron-based powder for plasma surfacing of agricultural machinery parts in a compressed air environment contains, wt.%: carbon 3.3-4.5, chromium 25-28, silicon 1.0-2.0, manganese 1.0-1.5, nickel 1.5-2.0, tungsten 0.2-0.4, molybdenum 0.08-0.015, sulfur no more than 0.07, phosphorus no more than 0.06, aluminum 0.1-0.15, titanium carbide 0.2-0.25, iron - the rest.

В качестве ближайшего аналога предлагается нож жатки с покрытием, выполненный из стали (Патент RU57747U1, МПК С23С 4/00, опубл. 27.10.2006).The closest analogue proposed is a coated reaper knife made of steel (Patent RU57747U1, IPC C23C 4/00, published 10/27/2006).

Недостатком указанного аналога является чрезмерная хрупкость наносимого оксидного покрытия и возможность его скалывания и отслоения в процессе знакопеременного нагружения, ударов о камни ножа жатки в процессе эксплуатации.The disadvantage of the specified analogue is the excessive fragility of the applied oxide coating and the possibility of its chipping and peeling off during alternating loading and impacts with the stones of the header knife during operation.

Технический результат заключается в обеспечении износостойкости режущего инструмента – ножа жатки, выполненного из стали 65Г с композиционным покрытием с матрицей из никелевого сплава и 40 мас.% объемно-распределенных в ней карбидов вольфрама.The technical result consists in ensuring wear resistance of the cutting tool – the reaper knife, made of 65G steel with a composite coating with a matrix of nickel alloy and 40 wt.% tungsten carbides volume-distributed in it.

Технический результат достигается тем, что используют заготовку из стали 65Г, на которой сформировано износостойкое покрытие методом лазерно-порошковой наплавки размером 8 мм по ширине и 8 мм по длине, при этом износостойкое покрытие содержит матрицу из никелевого сплава с 40 мас.% объемно-распределенными в ней карбидами вольфрама.The technical result is achieved by using a workpiece made of 65G steel, on which a wear-resistant coating is formed using the laser-powder surfacing method, measuring 8 mm in width and 8 mm in length, while the wear-resistant coating contains a matrix of nickel alloy with 40 wt.% tungsten carbides volumetrically distributed in it.

Использование заготовки из рессорно-пружинной стали, например, типа 65Г, обусловлено ее доступностью, при этом данная марка стали обеспечивает износостойкость и упругость материала основы, что особенно актуально для таких изделий как ножи, работающих в условиях ударно-абразивного воздействия.The use of a spring steel blank, for example, type 65G, is due to its availability, while this grade of steel provides wear resistance and elasticity of the base material, which is especially important for such products as knives that operate under impact-abrasive conditions.

Применение метода лазерно-порошковой наплавки позволяет провести локальную обработку непосредственно изнашиваемых зон зубьев ножей. Высота зуба традиционно выпускаемых Ростсельмаш ножей жаток типа S30-0580-61-001 составляет 8 мм. Наплавка зон с размерами 8 мм по ширине и длине, то есть не меньше высоты зуба позволяет проводить повторную заточку рабочей кромки, что экономически целесообразно.The use of the laser-powder surfacing method allows for local processing of directly worn areas of the knife teeth. The tooth height of the traditionally produced Rostselmash reaper knives of the S30-0580-61-001 type is 8 mm. Surfacing of areas with dimensions of 8 mm in width and length, i.e. not less than the tooth height, allows for repeated sharpening of the working edge, which is economically feasible.

Реализуемая при лазерно-порошковой наплавке раздельная одновременная подача частиц из никелевого сплава и карбидов вольфрама позволяет управлять эксплуатационными характеристиками ножей жаток в широком интервале.The separate simultaneous supply of nickel alloy and tungsten carbide particles, implemented in laser powder surfacing, makes it possible to control the operational characteristics of the reaper knives over a wide range.

Износостойкость ножей возрастает пропорционально при изменении содержания карбидов от 10 до 60 мас.% Содержание карбидов до 10 мас.% не способствует эффективному упрочнению ножей жаток, увеличение доли карбидов более 60 мас.% также нецелесообразно, поскольку увеличивается риск трещинообразования наплавленного слоя, возможной поломки ножа и, соответственно, снижении их долговечности.The wear resistance of the knives increases proportionally with a change in the carbide content from 10 to 60 wt.% The carbide content of up to 10 wt.% does not contribute to the effective strengthening of the reaper knives, increasing the proportion of carbides to more than 60 wt.% is also inappropriate, since the risk of cracking of the deposited layer increases, possible breakage of the knife and, accordingly, a decrease in their durability.

В полезной модели техническая реализация метода заключается в применении технологий лазерно-порошковой наплавки в виду их широких технологических возможностей, а также формировании металлургической связи с основой.In the utility model, the technical implementation of the method consists of the use of laser-powder surfacing technologies in view of their wide technological capabilities, as well as the formation of a metallurgical bond with the base.

На рис. 1 изображен эскиз ножа с разметкой зон наплавки.Fig. 1 shows a sketch of a knife with markings of welding zones.

На рис. 2 изображен внешний вид наплавленного ножа жатки.Fig. 2 shows the appearance of the welded header knife.

Сущность полезной модели заключается в следующем.The essence of the utility model is as follows.

В качестве заготовки берется нож жатки из рессорно-пружинной стали, например типа 65Г, полученный методом лазерной резки из листового проката соответствующей марки стали. На рабочих кромках ножа сформировано износостойкое композиционное покрытие размерами 8 мм по ширине и 8 мм по длине. Формирование покрытия осуществляется методом лазерно-порошковой наплавки. В качестве наплавочных материалов осуществляется одновременная подача частиц матрицы из никелевого сплава и карбидов вольфрама. Формируемое на рабочих кромках покрытие представляет собой композит из упрочненной матрицы из никелевого сплава и объемно-распределенных карбидов вольфрама в количестве 40 мас.%. Соотношение исходно подаваемых частиц никелевой матрицы и карбидов вольфрама от 10 до 60 мас.% определяет степень упрочнения исходной матрицы, объемное распределение карбидов вольфрама, а также износостойкость режущего инструмента в процессе кормоуборочных работ.The workpiece is a reaper knife made of spring steel, for example type 65G, obtained by laser cutting from sheet metal of the corresponding steel grade. A wear-resistant composite coating measuring 8 mm in width and 8 mm in length is formed on the working edges of the knife. The coating is formed by laser-powder surfacing. The surfacing materials are simultaneously supplied with nickel alloy matrix particles and tungsten carbides. The coating formed on the working edges is a composite of a hardened nickel alloy matrix and volume-distributed tungsten carbides in an amount of 40 wt.%. The ratio of the initially fed nickel matrix particles and tungsten carbides from 10 to 60 wt.% determines the degree of hardening of the original matrix, the volume distribution of tungsten carbides, and the wear resistance of the cutting tool during forage harvesting operations.

ПримерыExamples

Нож изготавливался из стали 65Г и имел зону наплавки размерами 3 мм по ширине и 8 мм по длине. В процессе сезонной эксплуатации нож изнашивается на 2/3 от ширины слоя. Дальнейшая эксплуатация ножа в следующий сезон приводила к внеплановому останову техники для замены ножей на новые, поскольку оставшиеся после первого сезона зоны упрочнения было недостаточно для перетачивания зубьев.The knife was made of 65G steel and had a weld zone measuring 3 mm in width and 8 mm in length. During seasonal use, the knife wears out by 2/3 of the layer width. Further use of the knife in the following season led to an unscheduled shutdown of the equipment to replace the knives with new ones, since the hardening zones remaining after the first season were not enough to resharpen the teeth.

Нож, изготовленный из стали 65Г с зоной упрочнения 8×10 мм с композитным покрытием с содержанием карбидов вольфрама 40 мас.%, позволил работать более 2 сезонов без замены инструмента и внеплановых остановов.The knife, made of 65G steel with a hardening zone of 8×10 mm with a composite coating containing 40 wt.% tungsten carbides, allowed for more than 2 seasons of operation without tool replacement or unscheduled shutdowns.

Claims (1)

Нож жатки из стали 65Г с износостойким композиционным покрытием, сформированным лазерно-порошковой наплавкой, характеризующийся тем, что указанное покрытие содержит матрицу из никелевого сплава с 40 мас.% объемно-распределенных в ней карбидов вольфрама и имеет ширину 8 мм и длину 8 мм.The reaper knife is made of 65G steel with a wear-resistant composite coating formed by laser-powder surfacing, characterized by the fact that the said coating contains a matrix of nickel alloy with 40 wt.% of tungsten carbides volume-distributed in it and has a width of 8 mm and a length of 8 mm.
RU2024137004U 2024-12-10 Coated reaper knife RU234313U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU234313U1 true RU234313U1 (en) 2025-05-27

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1574984A (en) * 1978-05-15 1980-09-17 Atomic Energy Authority Uk Laser powder metallurgy
RU2053627C1 (en) * 1992-03-12 1996-02-10 Сидоров Николай Андреевич Reaper
RU57747U1 (en) * 2006-05-04 2006-10-27 Юрий Апполинарьевич Караник CUTTING TOOL
RU2542922C2 (en) * 2013-07-16 2015-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Powder composition mixture for laser build-up on metal base
DE102019207350A1 (en) * 2019-05-20 2020-11-26 Siemens Aktiengesellschaft Welding process with coated abrasive particles, coated abrasive particles, layer system and sealing system
RU2826362C1 (en) * 2024-01-16 2024-09-09 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" Method of producing wear-resistant coating

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1574984A (en) * 1978-05-15 1980-09-17 Atomic Energy Authority Uk Laser powder metallurgy
RU2053627C1 (en) * 1992-03-12 1996-02-10 Сидоров Николай Андреевич Reaper
RU57747U1 (en) * 2006-05-04 2006-10-27 Юрий Апполинарьевич Караник CUTTING TOOL
RU2542922C2 (en) * 2013-07-16 2015-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Powder composition mixture for laser build-up on metal base
DE102019207350A1 (en) * 2019-05-20 2020-11-26 Siemens Aktiengesellschaft Welding process with coated abrasive particles, coated abrasive particles, layer system and sealing system
RU2826362C1 (en) * 2024-01-16 2024-09-09 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" Method of producing wear-resistant coating

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7677843B2 (en) Cutting implement
US9038359B2 (en) Rotary implement having hard metallic layer and method therefor
Kang et al. Wear behavior of hardfacings on rotary tiller blades
US8592711B2 (en) Apparatus and method of electronically impregnating a wear-resistant cutting edge
US20200370150A1 (en) Carbide insert
Okechukwu et al. Review on hardfacing as method of improving the service life of critical components subjected to wear in service
AU2016352428B2 (en) Tool for working abrasive materials
EP2061913A1 (en) Method for manufacturing a disc blade, a disc blade and use of an auxiliary material in manufacturing thereof
US7922563B2 (en) Cutting blade hard-facing method and apparatus
CA2957234C (en) Laser clad cutting edge for agricultural cutting components
US10994379B2 (en) Laser deposition process for a self sharpening knife cutting edge
RU234313U1 (en) Coated reaper knife
US11648618B2 (en) Self-sharpening cutting tooth for a felling apparatus
Tulaganova et al. Improving the wear resistance and durability of cultivator tools
US20210252686A1 (en) Insert Tool and Method for Producing an Insert Tool
Geantă et al. Efficient process to develop self-sharpening active elements
SU1701497A1 (en) Method of hardening metal products
RU2795954C1 (en) Method for hardening cutting parts of cultivator shares
Skoblo et al. Evaluation of the wear of the duckfoot sweep cultivator blades and the technology of their hardening
CN117701831A (en) Triboelectric hardening method for cutting edge of cultivator
RU2738126C1 (en) Method for restoration and hardening of duckfoot shovel of tillage machines
Biryukov Increasing the wear resistance of agricultural machinery parts by laser surfacing
RU2762070C1 (en) Method for restoring worn-out working bodies of tillage machines
UA129749C2 (en) METHOD OF RESTORING AND STRENGTHENING THE NOSE PART OF A STRAIGHT DEEP-ROTATING CHISEL
UA156847U (en) Iron-based powder surfacing method