Упрочняющие технологии для элементов конструкций почвообрабатывающих орудий

Содержание

Введение……………………………………………………………………….2

1. Литературный обзор по теме “Упрочняющие технологии для элементов конструкций почвообрабатывающих орудий”……………………………………..3
1. Повышение работоспособности деталей рабочих органов сельскохозяйственных машин………………………………………………………3

2. Структурообразование при плазменной и лазерной обработке……..6
3. Упрочнение металла лазерным наплавлением……………………….11
4. Упрочнение металла плазменным наплавлением…………………….13

5. Получение диффузионных слоев методом электро-химико-термической обработки…………………………………………………15
2. Экспериментальная часть……………………………………………………….17
1. Изучение программных пакетов, применяемых для оптимизации конструкций почвообрабатывающих орудий.................................................................18
1. КОМПАС-3D.................................................................................19
2. AutoCAD.........................................................................................22
3. Параметрическая САПР T-Flex…………………………………26
3. Методы исследования физико-механических характеристик элементов конструкций почвообрабатывающих орудий…………………………………………30

1. Испытание на ударный изгиб ГОСТ 9454-78………………………….30
2. Испытание металлов на растяжение ГОСТ 1497-84…………….…….37
3. Метод испытания материалов на износостойкость ГОСТ 23.208-79..40

4. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости ГОСТ 9.908-85…………………………………………………………..44
4. Выводы…………………………………………………………………………….51
5. Литература……………………………………………………………………….52
6. Приложение.……………………………………………………………….….....54

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Своей трудовой славой Минойтовский ремонтный завод известен не первый год, за плечами предприятия уже почти полувековой опыт работы по ремонту и изготовлению сельскохозяйственной техники и запасных частей к ней.

Предприятие неоднократно реорганизовывалось и менялось его название: март 1960 года – Лидская РТМС, май 1961 года – Лидское районное отделение «Сельхозтехника», сентябрь 1966 года - Минойтовское специализированное отделение «Сельхозтехника» на самостоятельном балансе и хозяйственном расчете.

Важным моментом в развитии предприятия явился 1967 год, когда проводился Всесоюзный семинар по организации ремонта зерноуборочных комбайнов. После этого семинара предприятие стало одним из ведущих предприятий по ремонту зерноуборочных комбайнов в системе «Сельхозтехника». На его базе неоднократно проводились республиканские и областные семинары.

В августе 2001 года предприятие  переименовано в Дочернее предприятие  «Минойтовский ремонтный завод» Гродненского УП «Облсельхозтехника». Спрос на ремонтные услуги постепенно уменьшался и дальнейшее развитие подсказала сама жизнь.

В сельское хозяйство  республики поступали новые энергонасыщенные трактора Минского тракторного завода, а шлейфа машин для современной технологии обработки почвы недоставало и эту проблему взялся решать коллектив завода.

Начиная с 2001 года, на заводе было освоено производство агрегатов  комбинированных широкозахватных АКШ-6, серийное производство которых началось в 2003 году. Параллельно на базе АКШ был освоен выпуск агрегата почвообрабатывающего посевного АПП-4.

Однако известность  предприятие получило после того, как здесь был налажен выпуск оборотных полунавесных плугов ППО-4-40 и ППО-5-40. Плуги предназначены для гладкой пахоты старопахотных, слабокаменистых и среднекаменистых почв и оснащены современными рабочими органами и рессорами норвежской фирмы «Квернеланд», обеспечивающие высокое качество вспашки и износостойкость.

В тесном сотрудничестве с учеными НАН Беларуси в рамках республиканской программы по импортозамещению изготовлены опытные образцы восьмикорпусного плуга ППО-8-40К, четырехкорпусного оборотного плуга ППО-4+1+1-40К для незасоренных камнями почв и плуга полунавесного оборотного с рессорной защитой ППО3-4+1-40К.

Сложившийся высоко профессиональный коллектив предприятия, вот уже 11 лет возглавляемый знающим, энергичным директором постоянно работает над расширением ассортимента выпускаемой продукции.

Динамичное и быстроразвивающееся  предприятие с оптимизмом смотрит  в будущее. Руководство видит  в перспективе завод передовым  предприятием в отрасли сельхозмашиностроения, успешно конкурирующим с самыми известными фирмами не только на внутреннем рынке, но и на рынках России, Казахстана и Прибалтики.

 

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ  ОБЗОР ПО ТЕМЕ ''УПРОЧНЯЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ОРУДИЙ''.

 

1.1 Повышение работоспособности деталей рабочих органов сельскохозяйственных машин.

 

Детали рабочих органов  большинства сельскохозяйственных машин, и особенно почворежущие детали (ПРД), непрерывно подвергаются ударным нагрузкам, абразивному износу и химическому воздействию обрабатываемой среды. Быстрый износ таких деталей, кроме затрат средств на изготовление запасных комплектов, приводит также к простоям сельскохозяйственной техники.

Работоспособное состояние  ПРД определяется значениями всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствующие требованиям конструкторской документации. Основными такими параметрами, характеризующими функциональные качества ПРД, являются: способность к заглублению; тяговое сопротивление перемещению в почвенном слое; ресурс; прочность; ударная вязкость; сохраняемость остроты лезвия (так называемого стабилизированного почворежущего профиля) [1].

Технические решения  для достижения высокой работоспособности  изделий должны учитывать целый  комплекс факторов. К числу основных из них относятся триботехнические, конструкторские технологические, материаловедческие, эксплуатационные и экономические [20].

Отличительными признаками таких изделий являются:

-относительная износостойкость  основного металла в 2,5..3 раза должна превышать этот показатель в сравнении с эталоном (сталь 45 в отожженном состоянии);

-твёрдость поверхностей  трения должна находиться на  уровне максимальных значений для среднеуглеродистых сталей и составлять не менее 58. .60 НRСэ;

-ударная вязкость  основного металла должна быть  в пределах 0,6.. 1,25 МДж/м²;

-прочность основного  металла вместо 500..800 МПа для исключения  поломок и деформаций изделий должна составлять не менее 1500..2000 МПа;

—угол резания и угол заострения лезвия почворежущего профиля изделия не должны превышать 30°;

-сохраняемость остроты  лезвия, так называемого стабилизированного  профиля, характеризуемое непрерывным воспроизведением его исходной геометрии в процессе работы [2].

Зарубежные фирмы для  производства ПРД применяют мало- и среднеуглеродистые марганцовистые (1,25-1,53%Мn) стали. Они, как правило, микролегированны бором с технологическими добавками титана и алюминия. Из сталей такого типа изготавливает рабочие органы сельхозмашин немецкая фирма «Rebewerk» (сталь 40ГР, 50...53 HRС), французская фирма «КUHN» (сталь ЗОГР, 42...53 HRС), норвежская фирма «Kverneland» (сталь ЗОГ2Р, 48...52 HRС). Наряду с этим у ряда зарубежных фирм-производителей «Vogel&Noot», «Lemken» «Unia» и др. получили применение так называемые бористые стали марок SВ21М10В, SВ27М12СВ и SВ43М14В. Они характеризуются следующим химсоставом (таблица 1) [3].

 

Таблица 1. Химический состав сталей

Марка стали	С	Si	Мn	Р	S	Сг	В
SВ21М10В	0,18- 0,23	0,15- 0,35	0,90- 1,10	<0,035	<0,035	0,10-0,30	0,001- 0,003
SВ27М12СВ	0,40- 0,46	0,15- 0,35	1,30- 1,50	<0,035	<0,035	0,008- 0,025	0,001- 0,003
SВ43М14В	0,25- 0,30	0,15- 0,35	1,0-1,4	<0,035	<0,035	0,30-0,60	0,001- 0,006

 

Детали из этих сталей по всему сечению имеют одинаковую микроструктуру, характеризующуюся троостомартенситным строением (рис. 1).

 

 

Рисунок 1. Микроструктура закаленной стали до твёрдости 48…52 HRС

 

Стали SВ2Ш10В, SВ27М12СВ и SВ43М14В в зависимости от способа термообработки, позволяют получать твёрдость 48...52 HRС, ударную вязкость 0.32...0.34 МДж/м². Типовые представители деталей фирмы  «Vogel&Noot» показаны на рисунке 2 [6].

 

Рисунок 2. Твёрдость поверхности и характерные упрочнённые зоны типовых представителей ПРД западноевропейских фирм:

а - долото плуга («Kverneland», «Lemken», «Gregoire Besson», «Vogel&Noot»);

6 - лемех плуга («Vogel&Noot »); в - полевая доска («Vogel&Noot»);

г - лемех предплужника («Vogel&Noot»)

 

В последние годы отдельные западноевропейские фирмы используют новые материалы и технологии для изготовления ПРД. На рис. 3 представлена схема распределения твёрдости в поперечном сечении изделии (на примере отвала) в зависимости от выбранного материала. Такие изделия характеризуются высокой работоспособностью в эксплуатационных условиях. Преимуществами используемых материалов и технологий для производства ПРД являются: низкое содержание дорогостоящих легирующих элементов: хорошая закаливаемость; детали обладают достаточной ударной вязкостью: простоя и недорогая термообработка; малая чувствительность к появлению закалочных трещин и короблению: возможность закалки сразу после ковки; хорошая комбинация ударной, вязкости и прочности [7].

 

 

Рисунок 3. Схема распределения твердости в поперечном сечении отвала в зависимости от выбранного материала

 

Применяемые в настоящее  время отечественными производителями в качестве материала основы почворежущих деталей стали марок 35; 45; 40Х; Л53; 65Г ; 55С2; 60С2 и др. не удовлетворяют требованиям изделий нового поколения из-за низкого уровня твёрдости и прочности. Такие изделия не могут полноценно конкурировать с изделиями ведущих западноевропейских фирм [4].

Заслуживают внимания для  изготовления деталей рабочих органов машин новые перспективные материалы, имеющиеся на рынке СНГ-— стали пониженной прокаливаемости (ПП). Они имею следующие модификации: сталь 58 (55ПП) Г'ОСТ 1050-88, сталь 60ПП - ТУ завода изготовителя. Эти материалы характеризуются следующим химическим составом: углерод - 0.5...0.65%; марганец - 0.1..0.3%; кремний – 0,1..0,3%; хром, никель и медь - не более 0.25% каждого.

При производстве ПРД из этих материалов находят применение новые перспективные методы упрочнения.  При этом детали из стали ПП имеют диссипативное строение. Твёрдость поверхностного слоя составляет 58...04 НRСэ при относительно мягкой сердцевине - 28...42 НRСэ. Они имеют высокий комплекс механических свойств (прочность 2100...2300 МПа, ударная вязкость от 0.6 МДж /м² до 1,25 МДж/м²). Микроструктура закалённого, промежуточного слоя и сердцевины представлена на рисунке 4. По основным технико-экономическим показателям они превосходят материалы, используемые западноевропейскими производителями [21].

Рисунок 4. Фотографии микроструктуры в поперечном

сечении плоского образца в характерных зонах: а -  поверхностный слой; б - промежуточный слой: в – сердцевина