Влияние объёмного термического модифицирования на работоспособность полевых досок корпусов плугов

Повышение ресурса деталей рабочих органов почвообрабатывающей техники является одной из важных проблем современного сельскохозяй-ственного машиностроения[1,2,3]. Задача состоит в том, чтобы все вновь осваиваемые виды техники по производительности и надежности превосхо-дили не менее чем в 1,5...2 раза выпускаемую аналогичную продукцию[2].
Это крупная научно-техническая проблема. По существу в её реше¬нии меры экстенсивного характера исчерпаны. Необходим поиск и реши-тельный переход на путь интенсивного развития экономики в данной области хозяйствования. В этой связи первостепенное значение занимают вопросы практического использования достижений научно-техни¬ческого прогресса[2,5,6].
Не в полной мере отвечает современным требованиям почвообраба-тывающая техника. Особенно снижают эффективность её использования быстроизнашивающиеся детали. Проблема повышения ресурса почворежущих элементов является актуальной для народного хозяйства страны. С этим показателем тесно связаны экономия материальных, трудовых и энерге¬тических ресурсов. Интенсивный износ деталей приводит к нарушению агротехнических требований, а вместе с тем к снижению урожайности.
Практика показывает, что для изготовления таких элементов используются в основном, стали Л53, 45, 65Г. Как, правило, рабочую часть таких деталей подвергают закалке. Это не дает существенного эффекта. Более твердые абразивные частицы кварца легко истирают закаленную поверхность детали[6].
Полевые доски корпусов тракторных плугов являются деталями массового потребления, так как их ресурс очень мал. Из-за нарушения геометрических параметров и повышенных нагрузок на полевую доску снижается качество обработки и нарушаются агротехнические требования обработки почвы.
В Республике Беларусь ежегодно заменяют тысячи полевых досок корпусов тракторных плугов. Убытки от абразивного износа почворежущих элементов в республике исчисляются сотнями миллиардов рублей. Многолетний опыт использования этих изделий показывает, что на...

1.2. Анализ конструкции и условий работы полевых досок корпусов плугов


Элементы корпуса плуга являются быстроизнашивающимися деталями машин. Они работают в абразивной среде трения.
Полевые доски работают в непосредственном контакте с почвой, подвергаясь динамическим нагрузкам, абразивному изнашиванию и химическому воздействию внешней среды. Динамические нагрузки и абразивное изнашивание, вследствие присущей ему высокой интенсивности разрешения поверхностного слоя материала, является одной из основных причин, определяющих ресурс полевых досок корпусов плугов.
Условия работы полевых досок характеризуются в основном величиной и характером нагрузки, свойствами абразивной среды, относительной скоростью перемещения, глубиной обработки почвы. Изнашивание досок является результатом комплексного воздействия перечисленных факторов на деталь.
В серийном производстве полевые доски изготавливаются из полосы шириной 170мм и толщиной 10-12 мм. Они изготавливаются штамповкой. Эту деталь, серийно выпускаемую в настоящее время, изготавливают из стали 65Г, ее подвергают объемной закалке и последующему отпуску. Зарубежные образцы полевых досок разнообразны по размерам и назначениям. Толщина их колеблется от 6 до 13 мм [7,8,9], а ширина - 100... 200 мм. Доски могут иметь 2 и более отверстий. Практически везде применяются крепежные отверстия овальной и квадратной формы.
Исходная геометрия и форма полевой доски конкретизированы на рабочем чертеже. Калькодержателем является УП «Белнимсх». При представлении деталей на испытания проводилась их экспертиза. Согласно рабочим чертежам и технические условиям контролировались следующие характеристики: материал, твердость, геометрия и размеры.
Вспашка в условиях республики Беларусь ведется на различных типах почв: торфяно-болотных, песчаных, супесчаных, глинистых, суглинистых. Эти почвы обладают различной изнашивающей способностью[4]. Производители запасных частей не учитывают в настоящее время различные почвы и не обеспечивают...

На основе проанализированного научно-методического материала, информационной базы и накопленного теоретического опыта можно заключить следующее:
1. Серийно выпускаемые сменные детали корпусов плугов, в том числе полевая доска, изготовленные из среднеуглеродистых сталей с последующей закалкой и отпуском, из-за недостаточной абразивной износостойкости не адекватны условиям эксплуатации. Очевидна необходимость поиска исходных материалов и технологий повышения их ресурса сверх нормативного (60 га).
2. Основной причиной недостаточного ресурса работы полевых досок обуславливается недостаточной износостойкостью в абразивной среде деталей имеющих твёрдость около 45 HRC.
3. Для повышения работоспособности полевых досок целесообразно их изготавливать из стали вместо 65Г из стали 60ПП, так как изделия из нее можно путем термического модифицирования повысить до предельно возможной (порядка 60-65 HRC)
4. Исходя из геометрии и размеров аналогичной (плоской) пластине в качестве способа термического модифицирования принят непрерывно последовательный высокочастотный нагрев с охлаждением водяным душем. Для нагрева рекомендуется использовать терристорную установку высокочастотную мощностью 100 кВт с частотой 10 кГц. При этих данных может быть достигнута скорость перемещения изделия в индукторе равная 10 мм/с.
5. Термический комплекс для непрерывно-последовательного нагрева и охлаждения водяным душем может быть размещен в помещении площадью 54 м².
6. Применение высокочастотного термического модифицирования наружных поверхностей полевых досок позволяет получать диссипативные структурные сечения в изделиях, характеризующиеся наличием на глубине 2,5-3 мм мелкозернистой мартенситной структуры с твердостью до 65 HRC, и платичной сердцевиной с переходной тросто-мартенситной структурой с твердостью в пределах 30-48 HRC.
Такое структурное применение и уровень поверхностной твердости позволяет повысить абразивную износостойкость и достичь требуемого значения нормативной...