Реферат: Підвищення довговічності лап культиваторів композиційними покриттями перемінного складу

Металографічні дослідження будови експериментальних композиційних покрить, які отримано із суміші порошків ПГ-УС-25 і КХНП-20, показали міцний зв’язок наповнювача (карбіду хрому) з металічною матрицею. Наплавлені шари при вмісті в них 30% КХНП-20 мали агрегатну твердість HRC 54-56, на відміну від серійних зразків, у яких твердість складала HRC 44-48.

Результати лабораторних випробувань зносостійкості зразків з різним вмістом наповнювача (КХНП-20) наведені на рис. 4. Найбільш інтенсивно зношуються шари, які утворені при наплавленні сплаву ПГ-УС-25 без наповнювача, а найбільш висока зносостійкість у наплавки ПГ-УС-25+30%КХНП-20. Особливо суттєво ця різниця проявляється при підвищенні питомого тиску до 0,15 МПа. Отримані залежності дозволяють за рахунок підбору відповідних складів досягнути рівномірного зношування лапи по довжині ріжучих лез.

а)б)

Рис.4. Динаміка абразивного зношування при лабораторних дослід-женнях наплавлених зразків. Питомі тиски: а) Р=0,02 МПа; б) Р=0,15 МПа. Наплавлені зразки: 1) ПГ-УС-25; 2) ПГ-УС-25 + 10% КХНП-20; 3) ПГ-УС-25 + 20% КХНП-20; 4) ПГ-УС-25 + 30% КХНП-20.

Як видно з представлених графіків, ваговий знос суттєво залежить від питомого тиску. Прийнявши на носку лапи питомий тиск Р=0,15 МПа, а на кінці крила Р=0,02 МПа, отримані залежності було трансформовано в залежність вагового зносу від питомого тиску, що розподілений лінійно уздовж леза культиваторної лапи (рис.5). Останню залежність можна розглядати як номограму, що дозволяє орієнтовно, з метою досягнення близьких значень зносу, визначити необхідний вміст наповнювача в наплавлювальній шихті на різних ділянках ріжучого леза (A, B, C, D).

Для підтвердження результатів лабораторних досліджень зносостій-кості зразків проводили стендові випробовування натурних лап, зміцнених наплавленням таких сумішей: склад А- ПГ-УС-25+30% КХНП-20; склад Б- ПГ-УС-25+20% КХНП-20; склад В- ПГ-УС-25+10% КХНП-20; склад Г- 100% ПГ-УС-25.

Рис.5. Номограма для визначення перемінного складу зміцнювального композиційного покриття по довжині ріжучого леза стрільчастої лапи культиватора. Склад сумішей для наплавлення: 1) ПГ-УС-25; 2)ПГ-УС-25 + 10% КХНП-20; 3)ПГ-УС-25 + 20% КХНП-20; 4)ПГ-УС-25 + 30% КХНП-20

Значення лінійних зносів леза, які виміряні у напрямку руху культиваторної лапи, наведені в табл.1.

Таблиця 1

Розподіл лінійного зносу (мм) по ширині захвату культиваторних лап (напрацювання 192 годин), які зміцнені наплавленням різних сумішей

Склад шихти	Відстань від осі культиваторної лапи, мм
	0	6	16	27	37	47	57	67	78	88	98	107	118	123
А	20	16	12	9	9	9	8	8	8	8	7	7	7	7
Б	27	22	17	14	13	13	12	12	12	11	11	10	10	10
В	33	29	24	20	18	17	16	16	15	15	15	14	14	14
Г	54	46	39	34	30	28	26	25	24	23	22	22	22	21

Отримані значення лінійного зносу зміцнених лез свідчать про збереження загальних закономірностей стирання культиваторних лап - величина зносу леза зменшується по мірі віддалення від носка до крил. Відсутність у складі порошкової суміші наповнювача (склад Г) веде до різкого зниження зносостійкості наплавлених покрить. В той же час мінімальний знос носка культиваторної лапи, який необхідний для суттєвого підвищення довговічності лап, досягається лише при вмісті у порошковій суміші 30% наповнювача КХНП-20.

Результати досліджень показали, що найбільш рівномірного зносу усіх ділянок леза стрільчастої лапи можливо досягнути за умови використання значної кількості складів шихти зі змінним уздовж леза вмістом наповнювача за встановленим експотенційним законом (3). В умовах виробництва найбільш технологічною є дискретна (порційна) засипка шихти різного складу на окремі ділянки ріжучої кромки леза. На рис.6 представлені прогнози зміни форми леза в варіантах засипки 3-х і 4-х складів наплавлювальної шихти для різних зон наплавлення.

Дослідженнями встановлено, що на рівні прийнятного можна рекомендувати такий варіант зміцнення (рис.6, а): зона 1 – склад А; зона 2 – склад Б; зона 3 – склад В; зона 4 – склад Г. Як видно із побудованих варіантів, при зменшенні кількості складів до 3-х виникає можливість суттєвих перепадів значень зносостійкості леза між суміжними ділянками.

Установлено, що для індукційного наплавлення змінних за кількістю наповнювача кераміко-металевих покрить раціонально використовувати петльовий індуктор, у якого змінюється відстань між витками – від 20 мм на носку і до 25 мм в кінці крила лапи. Це дозволяє створити раціональні, за часом, умови розплавлення суміші «метал-кераміка».

а) б)

Рис.6. Прогнози зміни форм зміцнених лез культиваторних лап при їх зношуванні (1- контур наплавленої лапи; 2 - прогнозована лінія зносу; 3 - контур наплавленного шару). Варіанти засипання порошкової суміші: а) чотири зони наплавлення сумішами А+Б+В+Г; б) три зони наплавлення сумішами А+Б+Г

У п’ятому розділі «Дослідження працездатності лап, які зміцнені композиційними покриттями перемінного складу, в експлуатаційних умовах. Техніко-економічна оцінка ефективності зміцнення» викладені результати експлуатаційних випробовувань зміцнених лап культиваторів, проведено оцінку зміни тягового опору експериментальних лап; розглянуто технологічний процес та оснастка зміцнення культиваторних лап індукційним наплавленням композиційних покрить змінного складу; розрахована економічна ефективність використання розроблених заходів.

Проводились порівняльні польові випробовування серійних лап культиватора та експериментальних лап, які наплавлені шихтою змінного складу. При цьому довжина зон засипки і, відповідно, зон наплавлення вздовж ріжучого леза, починаючи від носка, складала: 0...40 мм-ПГ-УС-25+30% КХНП-20; 40...80 мм-ПГ-УС-25+20% КХНП-20; 80...240 мм-ПГ-УС-25+10% КХНП-20; 240...270 мм-ПГ-УС-25. Для вивчення зміни форми лез після рядової експлуатації були відібрані експериментальні та серійні лапи з напрацюванням 15, 25, 35, 40 і 45 га. Наплавлений зносостійкий шар на носку експериментальних лап спрацьовується після напрацювання не менше 30 га (у серійних – 17...19 га). В той час як у серійних лап лінійний знос носка у 2,2...2,5 рази перевищує знос крила стрільчатої лапи, в експериментальних лап така різниця значно менша (у 1,2...1,3 разів), що свідчить про більш раціональне використання порошкової кераміко-металічної шихти (рис.7).

Рис.7. Лінійні зноси експери-ментальних стрільчатих лап (В=270 мм) при різному напрацюванні у процесі експлуатаційних випробувань: 1 - 25 га; 2 - 35 га; 3 - 40 га; 4 - 45 га

Експлуатаційні випробовування показали, що у серійних лап граничнезначення зносу наплавле-ного шару наноску досягається при напрацюванні 19 га, а в експери-ментальних – після 31 га. Таким чином, індукційне наплавлення композиційних покрить сумішшю порошків ПГ-УС-25 та 30% КХНП-20 збільшує період роботи носка лапи з ефектом самозаточування в 1,63 раза (рис.8).

У реальних виробничих умовах лапи експлуатують до зменшення відстані від першого кріпильного отвору до носка – 130 мм, що відповідає зносу 45 мм. Такий гра-ничний знос носка серійних лап досягається при середньому напрацюванні 29 га, а експериментальних – при 42 га.

Рис. 8. Залежність зносу носка стрільчастих культиваторних лап від напрацювання: 1- серійні лапи; 2- експериментальні лапи; 3- лапи із сталі 65Г (термічна обробка – нормалізація) без наплавлення