RU2605259C2

RU2605259C2 - Method of reconditioning and hardening of work organs of agricultural machines

Info

Publication number: RU2605259C2
Application number: RU2015113931/02A
Authority: RU
Inventors: Никита Вячеславович Серов; Антон Вячеславович Серов; Павел Иванович Бурак
Priority date: 2015-04-15
Filing date: 2015-04-15
Publication date: 2016-12-20
Also published as: RU2015113931A

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention can be used for reconditioning and hardening of work organs of agricultural machines. In places, subject to maximum abrasive wear, layer of wear-resistant material is applied. Coating layer is produced by electric contact welding of tape, in particular of carbonaceous material, treated to produce its welded surface roughness (Ra) 2.5-8.0 mcm by pulse current of 3-8 kA, pulse time of which is equal to 0.04-0.08 s and pause time is 0.06-1.2 s. Preliminarily between restored surface and tape intermediate layer of tape or powder solder is placed and on restored detail surface roughness (Ra) of 2.5-8.0 mcm is preliminarily created. Prior to forming second coating layer previous soldered layer is forged to produce said roughness value for creation of internal stresses.

EFFECT: method provides restoring operability and increasing service life of tillage machine working parts by applying coating on surfaces, which has high wear resistance to abrasive wear.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области сварочного производства, в частности к восстановлению и упрочнению рабочих органов сельскохозяйственных машин с целью возврата их в работоспособное состояние и (или) повышения долговечности в условиях абразивного износа.The invention relates to the field of welding production, in particular to the restoration and hardening of the working bodies of agricultural machines in order to return them to a healthy state and (or) increase durability in conditions of abrasive wear.

Известно несколько способов восстановления и упрочнения рабочих органов почвообрабатывающих машин, при которых в одних случаях применяют наплавку металлических сплавов [1, 2] с последующим образованием закалочных структур, в других случаях применяется упрочнение путем кратковременного высокотемпературного воздействия тока большой силы с нанесением на поверхность детали пятен контакта на машине точечной сварки для образования закалочных структур [3].There are several methods for restoring and hardening the working bodies of tillage machines, in which in some cases metal alloys are deposited [1, 2] with the subsequent formation of quenching structures, in other cases hardening is applied by short-time high-temperature action of a large current with application of contact spots on a spot welding machine for the formation of quenching structures [3].

В качестве прототипа выбран способ [1] повышения износостойкости плужных лемехов сварочным армированием путем наплавки валиков в области наибольшего износа носка лемеха, заключающийся в том, что осуществляется непрерывная наплавка подковообразных валиков, имеющих форму полуэллипса, с последующим быстрым охлаждением носка в воде, обеспечивающим образование закалочных структур в носке лемеха и наплавочных валиках.As a prototype, the method [1] for increasing the wear resistance of plowshares by welding reinforcement by surfacing the rollers in the area of the highest wear of the plowshare was selected, which consists in the continuous surfacing of horseshoe-shaped rollers having the shape of a semi-ellipse, followed by rapid cooling of the sock in water, providing hardening structures in a share of a ploughshare and surfacing rollers.

Недостатком этого способа является сильное термическое воздействие при наплавке валиков, что приводит к короблению детали; создание дополнительных остаточных напряжений и закалочных структур в толще лемеха, снижающих стойкость к разрушению.The disadvantage of this method is the strong thermal effect during surfacing of the rollers, which leads to warpage of the part; the creation of additional residual stresses and hardening structures in the thickness of the share, reducing the resistance to destruction.

Техническим результатом изобретения является восстановление работоспособности и повышение ресурса рабочих органов почвообрабатывающих машин за счет улучшения их прочностных характеристик получением на их поверхностях покрытия, обладающего высокой износостойкостью к абразивному изнашиванию.The technical result of the invention is the restoration of efficiency and increasing the resource of the working bodies of tillage machines by improving their strength characteristics by obtaining a coating on their surfaces with high wear resistance to abrasive wear.

Указанный технический результат достигается за счет электроконтактной пайки углеродистой ленты в местах, подверженных наибольшему абразивному износу (Фиг. 1). При этом пайка ленты осуществляется на установках для электроконтактной приварки или машинах для шовной точечной сварки. Способ восстановления изношенных деталей электроконтактной пайкой углеродистой ленты заключается в том, что между деталью и дополнительным напаиваемым материалом помещают промежуточный слой из металлического порошка (или наносится газодинамическим напылением на одну из соединяемых поверхностей) или ленточного (аморфного) припоя, которые припаиваются путем пропускания через них импульсов электрического тока.The specified technical result is achieved by electrical contact soldering of carbon tape in places subject to the greatest abrasive wear (Fig. 1). In this case, the soldering of the tape is carried out on installations for electrical contact welding or machines for seam spot welding. A method of restoring worn parts by electrically contacting a carbon tape is to place an intermediate layer of metal powder (or gas-sprayed onto one of the surfaces to be joined) or tape (amorphous) solder, which are soldered by passing pulses through them, between the part and additional soldered material electric current.

Технологический процесс пайки многослойного покрытия при восстановлении деталей механизмов и машин заключается в изготовлении дополнительных ремонтных деталей в виде лент, нанесении на их поверхность промежуточного слоя из порошкового или ленточного материала, соединения лент с восстанавливаемой поверхностью путем шагового шовного нагрева импульсным током величиной 3-8 кА и напряжением 3-5 В с одновременным приложением давления и охлаждением зоны соединения.The technological process of soldering a multilayer coating during restoration of parts of mechanisms and machines consists in manufacturing additional repair parts in the form of tapes, applying an intermediate layer of powder or tape material on their surface, connecting the tapes to the surface to be restored by stepwise seam heating with a pulse current of 3-8 kA and 3-5 V with simultaneous application of pressure and cooling of the connection zone.

Перед пайкой второго слоя напаиваемой ленты и последующих слоев необходимо произвести проковку припаянного слоя ленты для создания благоприятных сжимающих напряжений и требуемой шероховатости, положительно влияющих на процесс пайки «ленты-порошок-деталь» или последующих слоев «ленты-порошка-ленты». При пайке второго слоя напаиваемой ленты температурный режим не влияет на твердость первого приваренного слоя и, следовательно, не вызывает изменения его физико-механических свойств. При необходимости восстановления деталей до номинального размера электроконтактную пайку ленты с порошковыми материалами производят в несколько слоев в той же последовательности и при тех же оптимальных режимах. При этом вследствие возникающего переходного сопротивления «ленты-порошок-деталь» в течение импульса тока происходит локальный нагрев основной детали, напаиваемой ленты и порошка.Before soldering the second layer of soldered tape and subsequent layers, it is necessary to forge a soldered layer of tape to create favorable compressive stresses and the required roughness, which positively affect the process of soldering "tape-powder-part" or subsequent layers of "tape-powder-tape". When soldering the second layer of the soldered tape, the temperature regime does not affect the hardness of the first welded layer and, therefore, does not cause a change in its physical and mechanical properties. If it is necessary to restore parts to the nominal size, the electrical contact soldering of the tape with powder materials is performed in several layers in the same sequence and under the same optimal conditions. In this case, due to the occurring transient resistance "tape-powder-part" during the current pulse, local heating of the main part, the soldered tape and powder occurs.

Под действием приложенного усилия сжатия образуется неразъемное соединение. Перед электроконтактной пайкой контактные стороны детали и напаиваемой ленты подвергают обработке, например, газодинамической, дробеструйной или другой обработке, в процессе которой на соединяемых поверхностях создается шероховатость Ra=2,5-8,0 мкм. На одну из обработанных поверхностей (деталь или лента) наносят порошковый материал (толщиной от 0,015 до 0,03 мм) или помещается ленточный припой (толщиной от 0,04 до 1,00 мм). Далее соединяемые детали промывают для удаления с поверхности масла и других загрязнений, обезжиривают в органических растворителях. Подготовленная для восстановления деталь и напаиваемая лента должны быть сухими и иметь металлический блеск. Затем деталь закрепляют на установке, а электрод-ролик устанавливают в средней части восстанавливаемого участка и включают сварку, тем самым закрепляют ленту к детали, чтобы лента в процессе сварки не перекашивалась. Затем подводят электрод-ролик в крайнее положение участка детали и восстанавливают весь участок детали.Under the action of the applied compression force, an integral connection is formed. Before the electric contact soldering, the contact sides of the part and the brazed tape are subjected to, for example, gas-dynamic, bead-blasting or other processing, during which a roughness Ra = 2.5-8.0 μm is created on the surfaces to be connected. Powder material (thickness from 0.015 to 0.03 mm) is applied to one of the treated surfaces (part or tape) or tape solder (thickness from 0.04 to 1.00 mm) is placed. Next, the connected parts are washed to remove oil and other contaminants from the surface, degreased in organic solvents. The part prepared for restoration and the soldered tape should be dry and have a metallic luster. Then the part is fixed on the installation, and the electrode-roller is installed in the middle part of the restored area and the welding is switched on, thereby fixing the tape to the part so that the tape does not warp during welding. Then, the electrode-roller is brought to the extreme position of the part section and the entire part section is restored.

Сварочный ток 3-8 кА проходит через контакт «лента-порошок-деталь» импульсами. При перемещении детали во время электроконтактной пайки на ее поверхности образуются ряд точек, причем каждая импульсная точка перекрывает предыдущую, тем самым образуется непрерывное паяное соединение. Следует отметить, что электроконтактная пайка характеризуется кратковременным протеканием процесса, за малый промежуток времени в припаиваемой точке выделяется такое количество тепла, которое достаточно для пайки металла.A welding current of 3-8 kA passes through the “tape-powder-component” contact by pulses. When moving a part during electrical contact soldering, a number of points are formed on its surface, with each impulse point overlapping the previous one, thereby forming a continuous solder joint. It should be noted that the electrical contact soldering is characterized by a short-term process, for a small period of time at the soldered point, an amount of heat is released that is sufficient to solder the metal.

Процессы образования соединения «лента-порошок-деталь» при электроконтактной пайке протекают обычно при толщине промежуточного слоя 0,015-1,00 мм. На основании анализа особенностей формирования соединений «лента-порошок-деталь», толщина промежуточного слоя порошка оптимальна, если его количество δ_пορ достаточно для заполнения зазора при наличии сжимающей нагрузки. Оптимальная толщина промежуточного слоя порошка δ_пορ, обычно подбираемая эмпирическим путем, колеблется в диапазоне 0,015-0,03 мм. Это связано с тем, что количество порошка, заполняющего зазор, зависит от конструктивных особенностей соединяемых элементов и температурных условий процесса. Исходный состав порошка в процессе пайки может изменяться в результате избирательной диффузии компонентов промежуточного слоя порошка в материал ленты-детали.The processes of formation of the “tape-powder-component” compound during electrical contact soldering usually occur with an intermediate layer thickness of 0.015-1.00 mm. Based on the analysis of the peculiarities of the formation of “tape-powder-component” compounds, the thickness of the intermediate layer of powder is optimal if its quantity δ _{pορ is} sufficient to fill the gap in the presence of a compressive load. The optimal thickness of the intermediate layer of powder δ _pορ , usually selected empirically, ranges from 0.015-0.03 mm. This is due to the fact that the amount of powder filling the gap depends on the design features of the elements to be connected and the temperature conditions of the process. The initial composition of the powder during the soldering process may vary as a result of selective diffusion of the components of the intermediate layer of powder into the material of the tape-parts.

На чертеже (фиг. 1) представлен плужный лемех после электроконтактной пайки углеродистой ленты, где 1 - лемех; 2 - крепежные отверстия; 3 - припаянная углеродистая лента.The drawing (Fig. 1) shows a plow share after electrical contact soldering of carbon tape, where 1 is a share; 2 - mounting holes; 3 - soldered carbon tape.

Осуществление заявленного способа на примере восстановления и упрочнения в местах наибольшего износа серийных лемехов плугаThe implementation of the claimed method on the example of restoration and hardening in places of greatest wear of serial plows

Состав покрытия: стальная углеродистая лента У7 (У8 или У13А ГОСТ 103-76) толщиной 0,5 мм и шириной 30 мм; припой - порошок ПГ-СР2 (ПГ-СРЗ, ПГ-СР4 или ПГ-10Н-01, ПГ-10Н-04), фракционный состав - 0,015-0,03 мкм. Припаиваемую сторону металлической ленты и детали подвергают газодинамической обработке окисью алюминия марки К-00-04-16, формируя на поверхности ленты микрорельеф в пределах 2,5-8,0 мкм. Методом газодинамического напыления или другим способом на поверхность ленты или детали наносят слой порошка ПГ-СР2 толщиной 0,015-0,03 мкм. Припаивают ленту к поверхности детали стороной, на которой располагается порошок ПГ-СР2, на следующих режимах: длительность импульса тока 0,04-0,08 с, сила тока в импульсе от 3,0 до 8,0 кА, длительность паузы между импульсами 0,06-1,2 с, количество охлаждающей жидкости, подаваемой в зону пайки, - 1,8-2,0 л/мин, давление на электродах 1,6 ат.Coating composition: steel carbon tape U7 (U8 or U13A GOST 103-76) with a thickness of 0.5 mm and a width of 30 mm; solder - PG-SR2 powder (PG-SRZ, PG-SR4 or PG-10N-01, PG-10N-04), fractional composition - 0.015-0.03 microns. The soldered side of the metal tape and the part is subjected to gas-dynamic treatment with K-00-04-16 grade aluminum oxide, forming a microrelief on the surface of the tape in the range of 2.5-8.0 microns. By gas-dynamic spraying or another method, a layer of PG-SR2 powder with a thickness of 0.015-0.03 μm is applied to the surface of the tape or part. Solder the tape to the surface of the part with the side on which the PG-SR2 powder is located, in the following modes: current pulse duration 0.04-0.08 s, current in the pulse from 3.0 to 8.0 kA, pause time between pulses 0 , 06-1.2 s, the amount of coolant supplied to the soldering zone is 1.8-2.0 l / min, the pressure on the electrodes is 1.6 atm.

Предлагаемый способ позволил в 1,5 раза повысить долговечность рабочих органов сельскохозяйственных машин в условиях абразивного износа.The proposed method allowed 1.5 times to increase the durability of the working bodies of agricultural machines in conditions of abrasive wear.

Источник информацииThe source of information

[1] Михальченков A.M., Тюрева А.А., Козарез И.В., Михальченкова М.А. Способ повышения износостойкости плужных лемехов: пат.2334384 Российская Федерация. 2007. Кл B23K 9/04, 5 с.[1] Mikhalchenkov A.M., Tyureva A.A., Kozarez I.V., Mikhalchenkova M.A. A way to increase the wear resistance of plow shares: Pat.2334384 Russian Federation. 2007. CL B23K 9/04, 5 pp.

[2] Михальченков A.M., Танеев Ю.М., Будко С.И., Капошко Д.А. Способ упрочнения лемехов плугов из среднеуглеродистых и высокоуглеродистых сталей: пат. 2274526 Российская Федерация. 2004. Кл В23К 9/04, 4 с.[2] Mikhalchenkov A.M., Taneev Yu.M., Budko S.I., Kaposhko D.A. A method of hardening plowshares of plows from medium carbon and high carbon steels: US Pat. 2274526 Russian Federation. 2004. Cl B23K 9/04, 4 pp.

[3] Михальченков A.M., Танеев Ю.М., Будко С.И., Капошко Д.А., Лямзин А.А. Способ упрочнения деталей из среднеуглеродистых и высокоуглеродистых сталей: пат. 2270259 Российская Федерация. 2004. Кл В23К 9/04, 4 с.[3] Mikhalchenkov A.M., Taneev Yu.M., Budko S.I., Kaposhko D.A., Lyamzin A.A. The method of hardening parts of medium-carbon and high-carbon steels: US Pat. 2270259 Russian Federation. 2004. Cl B23K 9/04, 4 pp.

Claims

1. The method of restoration with hardening of the working bodies of agricultural machines, comprising applying a wear-resistant material in places subject to the greatest abrasive wear, characterized in that the application of wear-resistant material is carried out by obtaining a coating layer of electrically contact soldering of a tape processed to obtain a roughness of its soldered surface (Ra) 2 , 5-8.0 μm, with a pulse current of 3-8 kA, the pulse time of which is 0.04-0.08 s and the pause time is 0.06-1.2 s, while between the restored surface and entoy placed an intermediate layer of tape or brazing powder, and the details of pre-recoverable create surface roughness (Ra) 2,5-8,0 micron.

2. The method according to p. 1, characterized in that they use a tape of carbon material.

3. The method according to p. 1, characterized in that the thickness of the layer of powder solder is 0.015-0.03 mm, and tape - 0.04-1.0 mm

4. The method according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that it further obtains at least a second coating layer, while forging the previous soldered layer to produce a roughness of said value to create internal stresses.