Технология ремонта рабочих органов почвообрабатывающих машин

а – ГосНИТИ; б - Челябинский  ГАУ.

 

Сущность ручной наплавки (Рис. 7) заключается в том, что теплом сварочной дуги плавится основной металл и присадочный материал затем происходит кристаллизация расплавленного металла. При ручной дуговой наплавке плавящимся электродом режим наплавки зависит от толщины металла, подлежащего наплавке, размеров изделия, требования к качеству и внешнему виду. Ручная наплавка может быть выполнена: угольными электродами, газовым пламенем, с применением литых прутков или с вздуванием порошков, в среде защитных газов и электродами с особыми свойствами. Наплавку ведут на постоянном или переменном токе. [1]

 

Рис. 7. Ручная  наплавка

1 - слой порошка твердого сплава толщиной 3...5 мм; 2-слой прокаленной буры толщиной 0,2...0,3 мм; 3-углеродный электрод; 4-слой наплавленного металла; 5-наплавляемая деталь; А-общее направление наплавки; Б - направление колебательных движений электрода.

 

ГОСНИТИ разработал и внедрил  способ повышения износостойкости  лемехов, культиваторных лап и других рабочих органов почвообрабатывающих  машин путем наплавки на лезвие твердого сплава (Рис. 8) Сормайт-1. Такой рабочий орган при работе самозатачивается. Самозатачивание лемехов достигается при определенном соотношении толщины и износостойкости слоя наплавляемого твердого сплава и несущего слоя лезвия лемеха. Процесс изготовления самозатачивающегося лемеха состоит из оттяжки и фрезерования изношенного лезвия, наплавки твердого сплава, выравнивания и заточки. Самозатачивание считают удовлетворительным, если угол самозатачивания    составляет 25...30, а выступание этого слоя  l=(0,3+0,5)h₁ [5].

 

 

Рис. 8. Наплавка твердых сплавов (самозатачивание)

 

Наплавка, при которой  источником тепла служит газовое  пламя, называется газовой (Рис. 9). С помощью специальных горелок можно производить наплавку и напыление покрытий, а также их оплавку после напыления. Газовое пламя получают при сгорании газоподобных веществ в кислороде. Наибольшую температуру обеспечивает сгорание ацетилена - 3150°С. Газовую наплавку осуществляют вручную [1].

Рис. 9. Газовая наплавка.

1-наплавленный слой; 2-присадочный  пруток; 3-газовая горелка;          4-наплавляемая деталь;  А-направление наплавки.

Восстановление с помощью  накладок (Рис. 10) осуществляется при большом износе носовой части культиваторных лап. Накладки изготавливают кузнечным способом из листовой стали толщиной 2,5...3,0 мм. Полученную заготовку выгибают по профилю носка лапы и приваривают к ней электродом Э-42 диаметром 3 мм. Зачищают сварочный шов на обдирочно-шлифовальном станке. С нижней стороны на выступающую часть накладки наплавляют твердый сплав Сормайт-1 толщиной 0,7...1,3 мм. Затем затачивают с лицевой стороны до обнажения наплавленного слоя. [4]

 

 

Рис. 10. Схема восстановления с помощью накладок и размеры накладок

 

Анализ по технологическому критерию позволил установить способы  применения, которых позволит обеспечить восстановление режущей части рабочих  органов почвообрабатывающих машин.

 

 

 

 

 

1.3 Обоснование выбора рационального способа восстановления рабочих органов почвообрабатывающих машин

 

Технический критерий оценивает  каждый способ, выбранный по технологическому критерию с точки зрения обеспечения качества поверхностей восстановленной детали.

Комплексную качественную оценку дают по значению коэффициента долговечности  (К_д), которые определяют по формуле [7]:

 

К_д = К_i* К_в*К_с*К_п,                                   (1.3.1)

где   К_i – коэффициент износостойкости; К_в – коэффициент выносливости; К_с – коэффициент сцепляемости; К_п – поправочный коэффициент, учитывающий фактическую работоспособность восстановлений деталей в условиях эксплуатации   (К_п = 0,8…0,9).

Рациональным по техническому критерию будут способы, у которых

 

К_д®max

 

Технико-экономический критерий связывает себестоимость восстановления детали с её долговечностью:

 

К_т = С_в/К                                           (1.3.2)

где  К_т – коэффициент технико-экономической эффективности; С_в – себестоимость восстановления 1м² (дм²) изношенной поверхности детали, руб/м² (руб/дм²).

С_в £ К_д  * С_н,                                     (1.3.3)

где  С_н – стоимость новой детали, руб.

 

Эффективным будет считаться  тот способ, у которого

 

К_т ® min.

Выбор рационального способа  восстановления занесен в таблицу 3. Исходя из технического критерия и технико-экономического критерия выбираем рациональный способ восстановления. 

 

 Таблица 3

Выбор рационального способа восстановления

Возможные способы	Кд	Суд, (руб/дм2)	Кт (Суд /Кд)
Наплавка порошковыми проволоками	0,63	559	887
Индукционная наплавка	0,79	283	358
Восстановление ремонтными вставками	-	-	-
Оттяжка лемеха	0,9	71	78
Ручная наплавка	0,49	-	-
Восстановление с помощью накладок	-	-	-
Газовая наплавка	0,49	273	557
Наплавка твердых сплавов	0,79	289	365

 

Предпочтительнее способы, у которых  К_т наименьший. В нашем случае это будет оттяжка лемеха и ручная наплавка, но так как К_д у ручной наплавки меньше чем у индукционной наплавки, руководствуясь технологическим соображениям, окончательно принимаем в качестве рационального способа восстановления дефекта индукционную наплавку твердых сплавов. Так как при наплавке твердого сплава получаем самозатачивающиеся лемеха.

 

2 СОСТАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  МАРШРУТА ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИН И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ

В соответствии с общими требованиями предъявляемыми к наплавочным процессам восстановления изложенными в литературе [1], а также спецификой восстанавливаемой детали разработан маршрут технологического процесса восстановления лемеха плуга наплавлением твердого сплава, который включает в себя следующие операции.

1. Моечная (005) – операция осуществляется на цеховой моечной установке. Проводят очистку от механических загрязнений. Операцию выполняет слесарь 3-го разряда.
2. Дефектация (010) – операция выполняется на столе дефектовщика. Целью операции является контроль дефектов в соответствии с техническим требованием. Операцию может проводить слесарь 4 – 5 разряда либо дефектовщик при помощи специальных шаблонов.
3. Пластическое деформирование (015) – операция выполняется кузнечным способом и  специальным приспособлением для оттяжки лемехов. Работу выполняет кузнец.
4. Контрольная (020) – операция проводится на столе дефектовщика. Целью операции является контроль равномерности  и качества оттянутого лемеха при помощи специального шаблона.
5. Наплавочная (025) – операция выполняется на установке УВГ-2-25 слесарем 4 – 5 разряда. Целью этой операции является наплавка твердого сплава Сормайт -1.
6. Расточная (030) – операция осуществляется на обдирочно-шлифовальном станке 3А 306К-90. Заточку проводить со стороны мягкого (ненаплавленного) слоя до обнажения твердого (наплавленного) слоя, учитывая угол заточки 25…30°. Операцию выполняет токарь 4-го разряда.
7. Термическая (035) – операцию выполняют в термопечи. Нагревают до температуры 780…820°С и закаливают в подсоленной воде затем отпуск на воздухе до температуры 300…350°С. Операцию проводит слесарь 4-го разряда.
8. Контрольная (040) – операция проводится на столе дефектовщика. Целью операции является контроль качества наплавки при помощи специальных шаблонов. Операцию может  выполнять слесарь 5-6 разряда либо дефектовщик.

Схема разработанного маршрута приведена на рисунке 11.    

 

 

Рис. 11. Схема маршрута восстановления рабочих органов почвообрабатывающих машин.

3 РАЗРАБОТКА ОПЕРАЦИИ  ПО ВОССТАНОВЛЕНИЮ ЛЕЗВИЯ ЛЕМЕХА

1. Пластическое деформирование (015)

 

Цель операции – увеличение толщины лезвия. Операция предусматривает  выполнение следующих технологических  переходов с использованием оборудования: горна и пневматического молота.

О1. Уложить лемех в горн.

Т.  Кузнечные клещи.

О2. Медленно нагреть лезвие лемеха на ширину 70…80 мм. Особенно медленно нагревать лемех до температуры 500…600°С.

О3. Переместить лемех  на наковальню.

Т.  Кузнечные клещи.

О4. Оттянуть лезвие лемеха из утолщенной части магазина.

Т. Боек молота.

Операцию выполняет кузнец. После оттяжки по необходимости  лемех затачивают на станке.

Рис. 12. Верхний боек молота для оттяжки лемеха.

 

2. Контрольная (020)

 

О1. Установить лемех.

Т. Для закрепления используем тиски.

О2. Проверить качество оттяжки специальными шаблонами (Рис. 13) носок и прямой участок лемеха. В случае не соответствии провести оттяжку вторично либо браковать лемех. 

Рис. 13. Шаблон для контроля оттяжки лемеха

1-шаблон; 2-лемех.

 

3. Наплавочная (025)

 

О1. Установить деталь.

Т. Для закрепления используем тиски. Базирование осуществляем по лезвию.

О2. Произвести наплавку твердого сплава на лезвие лемеха по непрерывно-последовательному способу – наплавляемая деталь перемещается  в поле индуктора.

М. Материал детали Сталь  Л-53 специальная лемешная сталь. Принимаем  для наплавки твердый сплав Сормайт-1 толщиной 1,7 мм. Отношение коэффициентов  ε₁/ε₂ при наплавке твердого сплава принимают равным 6. Соства этого сплава следующий: хром-25…31 %, никель-3…5 %, марганец -1,5 %, углерод – 2,5…3,0 %, кремний – 2,8…4,2 %, железо - остальное. В качестве защитного газа используем газообразный флюс БМ-1.

Р. Толщина наплавляемого слоя [6]:

ω=(ε₂*h₂)/(ε₁*h₁),                                   (3.3.1)

где ε1,ε2 – износостойкость наплавленного и основного металла;    h₁, h₂ - толщина наплавленного и основного металла.

Из этой формулы можно  определить толщину наплавленного  твердого сплава

h₁= (ε₁* ε₂* h₂)/ω, мм                           (3.3.2)

При расчете, величина ω равной 1,5. Толщина основного металла  h₂ определяется путемнепосредственного замера восстанавливаемого лемеха.

Длина наплавляемой части  определяется по следующей формуле:

l=(0,3…0,5) h₁                                    (3.3.3)

Продолжительность нагрева, с, определяют по эмпирическим формулам [4]:

τ_н=(10+аh_c)/(l/l_и+1),                             (3.3.4)

где а-коэффициент, учитывающий  состав шихты и грануляцию порошка; (а=13…17);  h_c-толщина наплавляемого слоя,мм; l и l_и- длины наплавляемого участка и активной части индуктора, мм.

τ_н=(10+15*1,7)(100/100+1)= 71 сек.

Мощность высокочасотной установки, кВт, необходимая для  наплавки [4]

P=2500(Km₀+m_н)/(τ_нη),                              (3.3.5)

где К-коэффициент, учитывающий  теплопередачу в тело детали (К=1,1…1,2); m₀-массы нагреваемого основного металла в зоне наплавки и m_н-массы твердого сплава, кг; τ_н-продолжительность нагрева, с; η- КПД нагрева.

Р=2500*(1,2*3,6+0,6)/(71*0,9)=192 кВт

О. После наплавки зачистить  лемех от шлака и контролировать качество наплавки внешним осмотром.

1. Экономическая целесообразность восстановления наплавкой

 

Определим площадь наплавленной поверхности

S_пов=1,5*L*t,                                  (3.3.1.1)

 

S_пов =1,5*570*25=2,13 дм²

Принимаем стоимость наплавленной детали С_уд=283 руб/дм²

Себестоимость восстановления составит:

С_в=2,13*283=602,79 руб

Максимальная цена восстановленной  детали:

Ц_вmax=K_д*С_н,                                   (3.3.1.2.)

где K_д-коэффициент долговечности;  С_н-цена новой детали.

Минимальная цена восстановленной  детали:

Ц_вmin=С_в+Р*С_в/100,                                  (3.3.1.3)

где Р-рентабельность производства.

Ц_вmax =0,79*600=474 руб

Ц_вmin=602,79+0,2*602,79/100=604 руб

Таким образом, при уровне рентабельности 20 %, цена восстановленной  детали может колебаться в пределах 474 и 604 руб.

 

3.3.2 Описание маршрута наплавки