RU234313U1 - Нож жатки с покрытием - Google Patents

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.

Description

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности машинам для скашивания сельскохозяйственных культур.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

В качестве ближайшего аналога предлагается нож жатки с покрытием, выполненный из стали (Патент RU57747U1, МПК С23С 4/00, опубл. 27.10.2006).

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.

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.

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.

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.

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.

Реализуемая при лазерно-порошковой наплавке раздельная одновременная подача частиц из никелевого сплава и карбидов вольфрама позволяет управлять эксплуатационными характеристиками ножей жаток в широком интервале.

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.

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.

На рис. 1 изображен эскиз ножа с разметкой зон наплавки.

На рис. 2 изображен внешний вид наплавленного ножа жатки.

Сущность полезной модели заключается в следующем.

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.

Примеры

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.

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.

Claims (1)

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.