Предпосылки к использованию электромеханического деформирования для восстановления режущей способности дисковых почвообрабатывающих орудий

Обработка почв, необходимая для мобилизации ее плодородия, осуществляется путем механического воздействия на почву орудиями сельскохозяйственных машин. Ведущее место в технологическом процессе возделывания сельскохозяйственных культур занимают операции по обработке почвы и посеву. Для повышения культуры земледелия необходимо своевременно выполнять основные агротехнические мероприятия, в обеспечении которых большое место занимают дисковые почвообрабатывающие машины: лущильники, бороны, плуги, сеялки.

В процессе обработки почвы почвообрабатывающими машинами их рабочие органы подвергаются значительному износу, сопровождающемуся изменением их первоначального размера и формы, что в свою очередь приводит к снижению качества выполнения технологических операций [1].

Анализ существующих способов восстановления режущей способности дисковых почвообрабатывающих орудий показывает, что использование абразивной обработки и заострения резцом, при допустимых трудозатратах и энергоемкости к тому же не требующих применения сложного, дорогостоящего оборудования приводит к значительным потерям металла режущей кромки в гораздо большем объеме (в 7,5 раза), нежели потери металла непосредственно от износа в процессе эксплуатации [2].

В связи с чем, возникает вопрос о необходимости разработки метода восстановления и упрочнения режущей кромки, позволяющий избежать потери металла при восстановлении совмещенного с одновременным её упрочнением.

Таким методом может быть электромеханическое деформирование металлов (ЭМД).

Электромеханическое деформирование заключается в одновременном нагреве электрическим током поверхности детали или её локального участка и механическое воздействие на нагретый участок деформирующим инструментом, «резцом», роликом, гладилкой и т.д.

В работе [3] рассмотрены различные способы упрочнения и вос-становления деталей различной номенклатуры (валы, оси, цапфы и др.), на основании чего можно сказать, что возможности использования электромеханического деформирования, далеко не исчерпан.

Технологию электромеханического деформирования можно с уверенностью отнести к энергоресурсосберегающими, так как при их реализации нет потерь металла в стружку. Деталь не теряет своей массы и не увеличивает ее за счет нанесения до- полнительного присадочного материала. Восстанавливается её работоспособность под воздействием ЭМД, а послеремонтный ресурс ее возрастает, зачастую превышая при этом ресурс новой детали. Что наталкивает на мысль использования процесса для разработки технологии восстановления дисковых лезвийных деталей.

Им необходим быстрый локальный нагрев и пластическая деформация изношенного при работе лезвия. А для того, чтобы материал этих деталей еще и упрочнился, необходимо подобрать для них соответствующий режим охлаждения (закалки), обеспечив его непосредственно в процессе ЭМД [4].

Технологии, в которых основной операцией является электромеханическое деформирование металла, выгодно отлича- ются от используемых ныне для ремонта (восстановления) аналогичных деталей, сокращением количества операций за счет их совмещения. Например, операции нагрева, термообработки, упрочнения, деформирования совмещены в технологиях ЭМД в одну.

Исключается операция закалки, как правило, сопровождающаяся в традиционных технологиях печным нагревом, который требует больших дополнительных затрат. При ЭМД деталей специально подобранные режимы по току, напряжению и скорости течения процесса автоматически обеспечивают температуру, а также режим нагрева и охлаждения металла детали. Такой подход позволяет достичь значительной экономии энергетических и трудовых ресурсов, а затраты времени на одну деталь сокращаются в 2…7 раз, обеспечивая тем самым значительный рост производительности при ремонте и изготовлении деталей [3].

Одним из основных достоинств технологии электромеханического деформиро- вания, является резкое повышение их сро ка службы за счет рационального исполь зования запаса металла, заложенного в де таль для ее ремонта, а также за счет повышения износостойкости рабочих поверхностей деталей после восстановления.

Принципиально электроконтактная термомеханическая обработка изношенных почвообрабатывающих орудий заключается в следующем. Восстанавливаемый диск, жестко прикрепленный к теплоотводящей стальной массе, также имеющей форму диска заданной толщины, помещается под формирующим электродом, к которому приложено давление P и электрическое напряжение U. Вторым электродом служит сама восстанавливаемая деталь [5].

Давлением P и напряжением U регули- руется выделяемая в зоне электрического контакта тепловая мощность (тепловложе-ние). Выделенная тепловая мощность расходуется на нагрев электрода и системы «деталь – теплоотводящая масса». При заданном давлении и достижении необходимой температуры металла в области деформирования происходит процесс восстановления режущей кромки.

Следует заметить, что придать заостренную форму режущей кромке можно и на холодной детали, имеющей температуру, равную температуре окружающей среды. Однако при этом придется прикладывать к электроду большую механическую нагрузку (Р).

Таким образом, разработка способа восстановления режущей способности дисковых почвообрабатывающих орудий позволит избежать потерь металла при восстановлении, за счет образования закалочных структур увеличить их послеремонтный ресурс и как следствие увеличить их срок эксплуатации.