Термоконтактное плакирование

Пока европейцы при выборе способа защиты рабочих органов ломают голову, разрываясь между наплавкой и напайкой, Алтайский научно-исследовательский институт технологии и машиностроения (АНИТИМ) разработал свой вариант поверхностного упрочнения рабочих органов почвообрабатывающих орудий. За что и получил серебряную медаль независимого профессионального конкурса инновационной техники AGROSALON 2018.

Учим сопромат!

Как известно, рабочие органы (лапы) почвообрабатывающих и посевных машин подвергаются интенсивному абразивному износу. В результате их режущие кромки затупляются, на них образуется обратная фаска, которая ухудшает устойчивость хода рабочих органов по глубине. Затупившиеся лапы увеличивают тяговое сопротивление, что снижает производительность, при этом расход топлива возрастает на 15–20 %. Вот почему повышение износостойкости рабочих органов сельскохозяйственных машин отечественного производства – актуальная проблема и для производителей, и для потребителей: ресурс работы лап российской сельскохозяйственной техники ниже импортных аналогов в 1,5–2 раза.

В настоящее время для повышения долговечности стрельчатых лап почвообрабатывающих машин применяется объемная закалка. В результате таких операций им придается твердость 35…45 HRC и удовлетворительная ударная вязкость, повышается их износостойкость. Но в ОАО «АНИТИМ» подход к изготовлению этой группы рабочих органов сельхозмашин кардинально изменен благодаря применению метода термоконтактного плакирования с направленной кристаллизацией упрочняющего слоя. Метод направленной кристаллизации при изготовлении деталей из металлических сплавов заключается в зональном охлаждении и нагреве изделия с тем, чтобы кристаллизация (образование твердой структуры из жидкого расплава) шла требуемым образом. При этом образуются макрозерна, вытянутые вдоль вектора действия главных напряжений, что позволяет уменьшить дефекты кристаллической структуры объекта и получить большую прочность. Для получения такого эффекта производится ускоренное охлаждение одного конца детали с поддержанием температуры выше точки кристаллизации на другом. При этом в охлаждаемой части кристаллизация идет ускоренно, а в нагреваемой – замедленно, что и обеспечивает рост кристаллических зерен в нужном направлении.

Применение этого способа действительно помогло значительно повысить длительную прочность, а также пластичность материала за счет исключения из структуры наиболее «слабых» областей, то есть позволило полнее реализовать потенциальные возможности сплава. Для упрочнения рабочих органов по технологии термоконтактного плакирования нагревают шихту твердого сплава, размещенную на лобовой части кромки заготовки рабочего органа, до температуры ее плавления с одновременным нагревом самой заготовки. Затем нагретую заготовку с расплавленной шихтой твердого сплава размещают в штампе формообразующей оснастки и проводят ее горячее деформирование с одновременным упрочнением и оттяжкой кромки упомянутой заготовки за один ход пресса. В результате твердость наплавленного металла повышается на 25–32 единицы HRC по сравнению с твердостью основного металла рабочего органа. Кроме того, улучшается точность геометрических размеров изготовленного изделия.

Качество рабочей кромки стрельчатых лап определяет их долговечность. Обычно ее получают механической обработкой – снятием части металла. В технологическом процессе изготовления лап в ОАО «АНИТИМ» рабочую кромку получают оттяжкой в штампе, предварительно нагрев в индукторе до 800–900 ºC, что приводит к ее дополнительному упрочнению, а следовательно, и повышению долговечности стрельчатых лап. Уникальность термоконтактного плакирования состоит в том, что наплавка наносится на заготовку ровным слоем, послечего сама заготовка разогревается до температуры плавления, наплавка начинает плавиться, а затем раскаленная заготовка штампуется с помощью пресса.

Итак:в результате термоконтактного плакирования происходит сплавление раскаленных поверхностей самой заготовки и наплавки (получается биметалл), а заодно без фрезерования формируется форма лезвия. После этого рабочий орган (лапа) все время остается острым и самозатачивается, имеет ровную толщину наплавки по всей площади рабочей поверхности и изнашивается так же ровно, что способствует увеличенному сроку его службы.

Текст и фото: Кристиан Брюзе

Подпишись и читай материал полностью