Упрочнение электроискровой обработкой режущих кромок зерноуборочных машин

Многие исследования надежности зерноуборочных комбайнов разных марок подтверждают , что примерно одна треть возможных отказов зерноуборочных машин относится к режущим аппаратам . В свою очередь , около 90% отказов режущего аппарата возникает из - за износа , поломок и повреждений деталей режущей пары . Анализ данных , полученных различными авторами , представил возможным установить типичные неисправности элементов режущей пары . К ним относятся :

• -    износ сегментов ;

• -    поломки и выкрашивание сегментов и противо - режущих пластин ;

• -    ослабление заклепок крепления сегментов и противорежущих пластин .

В работах [1-4] отмечается, что износ сегмента и противорежущей пластины зависит от состояния растительной массы, количества в ней абразивных частиц, (так как стебли растений содержат в своей ткани кристаллы кремнезема) и частиц кварца на поверхности. В некоторых работах описана роль вертикальной силы, возникающей в результате процесса резания, под воздействием которой лезвие сегмента прижимается к противорежущей пластине и происходит износ как сегмента так и противорежущей пластины. Кроме этого, большое влияние на износ режущих кромок оказывает рельеф полевых участков, с которых убирается хлеб, а так же механический состав и каменистость верхнего слоя почвы этих участков. При движении комбайна по неровному, с выраженным рельефом полю, жатка очень часто захватывает вместе со стеблями верхний слой почвы. Эффект контакта элементов режущей пары с абразивной средой усиливается в несколько раз за счет концентрации и измельчения абразива, а так же возвратно-поступательного движения.

Из выше сказанного следует , что детали режущего аппарата комбайна работают в тяжелых условиях абразивного износа и существует необходимость в увеличении их износостойкости . В связи с этим был проведен комплекс исследований и испытаний , призванных повысить износостойкость деталей режущего аппарата . Установкой электроискровой обработки UR-121 на пальцы , противорежущие пластины и сегменты жаток комбайнов ДОН -1500, John Deere 1147, John Deere9560, New Holland С X840 электродом из нанокристаллического сплава марки 5 БДСР и электродом из быстро закаленного аморфного сплава марки 84 КХСР было нанесено износостойкое покрытие ( рис . 1). Покрытие наносилось на поверхность , обращенную к сегменту ножа в два прохода электрода на грубом и мягком режимах . Ш ирина следа , оставленного электродом , составляла 1,5-2 мм .

а

б

в

Рисунок 1 – Детали зерноуборочных комбайнов после ЭИО : а ) противорежущая пластина Дон -1500, б ) палец жатки New Holland С X840, в ) противорежущая пластина John Deere 1147, г ) палец жатки John Deere 9560.

г

После нанесения покрытия для оценки его качества и структуры были проведены металлографические исследования на электроном сканирующем микроскопе HITACHI ТМ -1000 ( рис . 2). Анализ поперечных шлифов показал , что толщина нанесенного покрытия составила 20-25 мкм . Упрочненный слой представляет собой термически нестабильную структуру характерную материалам электродов [5-11]. Металлографические исследования позволили установить , что после обработки одного и того же участка в два прохода сначала на грубом , а потом на мягком режимах , на поверхности появляются сетки микротрещин и следы выкрашивания . В связи с этим дальнейшее увеличение числа проходов и времени обработки приведет к разрушению покрытия , полученного ЭИО .

ТМ-1000_0318           2009.09.10 16:15       х7,0к    10 urn

а

б

Рисунок 2 – Микроструктура покрытии : а ) покрытие образованное электродом из сплава 84 КХСР , б ) покрытие образованное электродом из сплава 5 БДСР

После ЭИО экспериментальные детали были установлены на жатки комбайнов , которые работали в паре с серийными изделиями . После определенной наработки осуществляли необходимые измерения , которые проводили по трем точкам на режущей кромке детали . До первого измерения наработка составляла 1-1,2 га . Было установлено , что после этой наработки экспериментальные изделия имеют на поверхности небольшую вогнутость . В то же время на аналогичных серийных деталях , наблюдалась явно выраженная выпуклость на рассматриваемой поверхности . Зубья неупрочненных противорежущих пластин были сглажены . Грани каждого зуба имели радиус скругления 0,1-0,07 мм . На упрочненных экспериментальных изделиях скругления не наблюдались . Исследования показали , что серийные детали изнашиваются более интенсивно , чем экспериментальные .

На рисунке 3 представлен снимок упрочненной и не упрочненной противорежущей пластины после наработки 6 га . Толщина упрочненной противорежущей пластины превышает толщину пластины без упрочнения ЭИО . Из рисунка так же видно , что противорежущая пластина без упрочнения выгнута и непригодна для дальнейшего использования . В то же время после аналогичной наработки упрочненная пластина имеет правильную форму и имеет остаточный ресурс . По результатам измерений во время полевых испытаний был построен график износа экспериментальных и серийных деталей , изображенный на рисунке 4.

Рисунок 3 – Упрочненная ( внизу ) и не упрочненная ( сверху ) пластины после эксплуатационных испытаний

Рисунок 4 – Зависимости износа деталей режущего аппарата от наработки : а ) противорежущие пластины комбайнов John Deere 1147; б ) пальцы жаток комбайнов New Holland С X840;

1- с упрочнением ЭИО ; 2- без упрочнения ЭИО ;

б

В течение полевых испытаний существенной разницы в скорости изнашивания противорежущих пластин отечественной и импортной техники выявить не удалось . Разница в скорости изнашивания пальцев комбайнов New Holland С X840 и John Deere 9560 так же невелика . Из рисунка 4 видно , что износ упрочненных деталей практически в 1,5-2 раза меньше , чем аналогичных изделий без упрочнения ЭИО .

Вывод

Таким образом , нанесение на режущие кромки деталей зерноуборочной техники износостойкого покрытия , толщиной 20 – 25 мкм с шириной следа 1,5…2 мм , способом ЭИО , электродами из нанокристаллического или аморфного сплава , позволит повысить износостойкость противорежущих пластин зерноуборочных комбайнов не менее чем в 1,5-2 раза .