Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Общие сведения о чугунах и способах упрочнения рабочих органов почвообра батывающих машин 10
1.1 Классификация чугунов 10
1.1.1 Нелегированные чугуны 13
1.1.2 Легированные чугуны 15
1.1.3 Современные составы и способы получения чугуна 20
1.2 Состояние вопроса о графитизации чугунов 24
1.2.1 Новые представления о роли газосодержания в чугунах 24
1.2.2 Водородный механизм формирования выделений графита 31
1.2.3 Прогрессивные способы получения чугуна без выделений графита 38
1.3 Основные способы нанесения износостойких покрытий 59
1.3.1 Дуговая наплавка в среде углекислого газа 60
1.3.2 Индукционная наплавка 61
1.3.3 Наплавка в среде активных газов 63
1.3.4 Наплавка с использованием концентрированных источников нагрева 64
1.3.5 Электроискровая наплавка 66
1.3.6. Способы повышения износостойкости наплавленного слоя 69
1.3.6.1 Легирование 69
1.3.6.2 Термическая обработка 71
1.4 Выводы по главе 74
Глава 2 Материалы и методика исследований . 75
2.1 Подбор состава чугуна для исследований 75
2.2 Методика металлографических исследований 76
2.3 Методы определения свойств 77
2.4 Термическая обработка 79
Глава 3 Влияние термоциклической обработки на структуру чугуна 81
3.1 Влияние температуры нагрева 81
3.1.1 Термоциклическая обработка с нагревом в интервале 700-750С 81
3.1.2 Термоциклическая обработка с нагревом в интервале 900-950С 81
3.2 Влияние времени нагрева 82
3.2.1 Влияние времени нагрева в интервале 700- 1000С 84
3.2.2 Термоциклическая обработка с нагревом в интервале 980-1020 С 86
3.2.3 Влияние наводороживания и последующего старения на микроструктуру и твердость 87
3.3 Высокотемпературная термоциклическая обработка с нагревом винтервале 1350-1550С 88
3.4 Выводы по главе 91
Глава 4 Выбор способа и технологии нанесения износостойкого покрытия 92
4.1 Способ электроискрового нанесения покрытия 92
4.2 Технология изготовления электродов для электродуговой и электроискровой наплавки 94
4.3 Выводы по главе 98
Глава 5 Экперементальные исследования микроструктуры и свойств металла после наплавки нелегированным белым чугуном 99
5.1 Микроструктура наплавленного металла и переходных зон 99
5.2 Результаты исследования механических свойств 109
5.2.1 Твердость и микротвердость 110
5.2.2 Износостойкость наплавленного слоя 120
5.3 Перспективы использования результатов работы 123
5.4 Производственные испытания 126
5.5 Выводы по главе 128
Основные выводы 129
Список литературы 131
Приложение 143
- Прогрессивные способы получения чугуна без выделений графита
- Наплавка с использованием концентрированных источников нагрева
- Высокотемпературная термоциклическая обработка с нагревом винтервале 1350-1550С
- Технология изготовления электродов для электродуговой и электроискровой наплавки
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время любая промышленность нуждается в новых износостойких материалах, которые не изменяют своих свойств под влиянием различных внешних воздействий.
В качестве материалов для износостойких покрытий используются дорогостоящие сплавы, такие как сормайт, высоколегированный чугун и другие материалы, содержащие в своем составе большое количество дефицитных легирующих элементов – хром, никель, вольфрам, молибден, кобальт и другие, резко увеличивающие себестоимость изготовления изделий.
При использовании более дешевого нелегированного чугуна в процессе электродуговой его наплавки часть углерода выделяется в свободном состоянии в виде пластинчатого графита, резко снижающего прочность и износостойкость нанесенного слоя, а оставшаяся часть углерода в цементите, не обеспечивает необходимого уровня твердости и износостойкости.
В результате проведенных исследований научной школой д.т.н., профессора В.К. Афанасьева, разработаны способы получения нелегированного белого чугуна, в структуре которого при охлаждении расплава с любой скоростью не образуется графитная фаза.
В сельскохозяйственном производстве рабочие органы почвообрабатывающих машин и орудий (лемехи плугов, стрельчатые лапы культиваторов и сеялок, диски лущильников и др.) для обеспечения достаточного уровня прочности и вязкости изготавливают из углеродистой или низколегированной конструкционной стали с содержанием углерода от 0,45 до 0,75% с последующей упрочняющей термообработкой – закалкой и отпуском. Такая термообработка не обеспечивает достаточного уровня абразивной износостойкости в работе при контакте лезвия с почвой, поэтому на него наносится, чаще всего с помощью наплавки, определенный слой более износостойкого, но дорогостоящего материала.
Поэтому, применение более дешевого нелегированного белого чугуна в качестве материала для износостойких покрытий стали, отработка технологии их нанесения, исследование получаемых структуры и свойств, являются актуальными.
Цель работы. Изучение основных закономерностей формирования структуры и свойств износостойкого слоя при наплавке деталей машин и агрегатов нелегированным белым чугуном.
Задачи работы.
1. Проанализировать способы обработки расплава чугуна и способы получения нелегированного чугуна без выделений графита.
2. Исследовать изменения структуры чугуна после термоциклической обработки.
3. Разработать оптимальные режимы нанесения слоя нелегированного белого чугуна на сталь для получения износостойкого покрытия нужной толщины.
4. Исследовать структуру и свойства наплавленного износостойкого слоя.
Научная новизна.
1. Проведен анализ влияния условий наплавки на изменение микроструктуры и свойств наплавленного на сталь износостойкого слоя нелегированного белого чугуна.
2. Установлено, что износостойкость наплавленного слоя нелегированного белого чугуна не уступает по характеристикам упрочнению деталей машин и агрегатов дорогостоящими высоколегированными сплавами.
3. Разработан и применен способ электроискровой наплавки нелегированного белого чугуна для получения износостойкого слоя необходимой толщины.
4. Проведены исследования микроструктуры нелегированного белого чугуна после наплавки и установлено отсутствие графитовых включений в структуре наплавленного чугуна, предварительно прошедшего высокотемпературную термоциклическую обработку (ВТЦО).
Практическая значимость.
Совокупность экспериментальных исследований позволила:
1. Разработать способ термоциклической обработки чугуна (Патенты Российской Федерации №2322515; №2322516; №2306353).
2. Разработать способ электроискровой наплавки вращающимся электродом, изготовленным из нелегированного белого чугуна.
3. Использовать физическую природу и закономерности формирования механических свойств и структуры при электроискровой наплавке для выбора оптимальных режимов нанесения износостойкого покрытия из нелегированного белого чугуна.
4. Результаты исследований использованы при проведении производственных испытаний в условиях сельскохозяйственных предприятий Кемеровской области, а также для создания учебно-методического комплекса по дисциплинам «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» и «Надежность и ремонт машин» в Кемеровском государственном сельскохозяйственном институте.
Предмет защиты.
1. Особенности микроструктуры чугуна после термоциклической обработки и наплавки.
2. Способ электроискровой наплавки нелегированного белого чугуна вращающимся электродом.
3. Особенности структуры и свойств наплавленного на сталь износостойкого слоя нелегированного белого чугуна, подвергнутого ВТЦО.
4. Зависимости способа нанесения покрытия из нелегированного белого чугуна, толщины и износостойкости нанесенного слоя от технологических режимов наплавки.
Личный вклад автора состоит в анализе литературных данных, научной постановке задач исследования, применении способа электроискровой наплавки вращающимся электродом и отработке технологических режимов, выполнении металлографических исследований и испытании механических свойств упрочненных деталей сельскохозяйственных машин, анализе полученных результатов.
Достоверность и обоснованность результатов. Подтверждается использованием научно-обоснованных методов исследования и не противоречит известным научным результатам других исследователей в данной области.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях:
- научно-практической конференции «Повышение устойчивости и эффективности агропромышленного производства в Сибири: наука, техника, практика», г. Кемерово, 2003;
- Всероссийской научно-практической конференции «Металлургия: реорганизация, управление, инновации, качество», г. Новокузнецк, 2003;
- Международной научно-практической конференции «Повышение устойчивости и эффективности агропромышленного производства в Сибири: наука, техника, практика», г. Кемерово, 2004;
- Третьей научной конференции молодых ученых вузов «Агрообразования» Сибирского федерального округа «Инновационное развитие аграрного производства в Сибири», г. Кемерово, 2005;
- 8-й международной практической конференции-выставки «Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки», г. Санкт – Петербург, 2006;
- Научно-практической конференции «Тенденции и факторы развития агропромышленного комплекса Сибири» Специализированная выставка-ярмарка «Агро-Сибирь» 17-20 октября 2006, г. Кемерово;
- V Международной научно-практической конференции молодых ученых Сибирского федерального округа. «Современные тенденции развития АПК в России», г. Красноярск, 2007;
- Международной научно-практической конференции посвященной 100-летию со дня рождения академика ВАСХНИЛ А.И. Селиванова «Машино-технологическое, энергетическое и сервисное обеспечение сельхозтоваропроизводителей Сибири», п. Краснообск г. Новосибирск, 2008;
- 6-й Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе», Новосибирск, 2008;
- IV Международная научно-практическая конференция 5-6 февраля 2009 г. «Аграрная наука – сельскому хозяйству», Барнаул, 2009;
- VIII Международной научно-практической конференции «Инновации – приоритетный путь развития агропромышленного комплекса» 20-22 октября 2009, г. Кемерово, 2009.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 19 печатных работах, из них 1 статья в издании, рекомендованном ВАК для опубликования результатов кандидатских и докторских диссертаций, получено 3 патента РФ на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 143 страницах, состоит из введения, пяти глав, основных выводов, приложения, содержит 22 таблицы, 50 рисунков и список литературы из 120 наименований.
Прогрессивные способы получения чугуна без выделений графита
Как ранее указывалось, что при обработке чугунного расплава большое внимание уделяется веществам, которые активно взаимодействуют с водородом. В данных веществах имеются химические элементы, обладающие большой активностью взаимодействия с водородом и по определению Б.А. Колачева являются "водородоносителями".
Зачастую применяется магний и смеси его с ферросилицием для получения в чугуне округлой формы графита. Такая смесь имеет сокращенное обозначение - ФСМг. Растворимость водорода в магнии составляет 40 см3/100г металла. Ферросилиций может содержать в своем составе водород до 100-150 см3/100г металла (зависит от количества примесей в исходном кремнии). Данная смесь магния и ферросилиция мелкодисперсна и добавляется в высокопрочный чугун (чугун со сферической формой графита) при получении отливок засыпкой порошка в литейную форму.
Известны опыты применения ФСМг, включающие выплавку чугуна, обработку расплава, заливку в формы и термическую обработку, отличающиеся тем, что обработку расплава чугуна осуществляют смесью, содержащей, мае. %: FeSi - 15-20; Mg - 19-35; CaF2 - 20-60; Fe203 - 5-26 в количестве 0,1-0,5% от массы расплава. Экспериментальные данные сведены в таблицу 1.12 [3].
Такая обработка расплава веществами, содержащими водород (Mg, Са, Si, FeSi) и кислород (РегОз, F) ведет к полному предотвращению выделения графита в чугуне, а последующая термическая обработка позволяет получить довольно высокую твердость. Это может быть очень важным для разработки новых материалов, используемых при изготовлении металлорежущего инструмента.
Известно введение в расплав чугуна шлака производства синтетического силумина. В данном случае так же, как и при предыдущих опытах даже малые добавки шлака полностью предотвращают выделение графита. Введение в расплав большего количества шлака приводит к образованию структуры, состоящей из участков ледебурита, отделенных прослойками графита малой толщины. Дальнейшее повышение количества вводимого шлака не дает существенного изменения структуры чугуна и поэтому не имеет смысла. Однако твердость при этом может прирастать, если количество введенного шлака достигает 4 %.
В работе [76] изучалось влияние обработки фторопластом жидкого передельного чугуна П1 производства Кузнецкого металлургического комбината. Чушки массой 16 кг расплавляли в индукционной печи ИСП-006 и проводили обработку расплава полимером тетрафторэтилена C2F4 и графитными блоками. После удаления шлака в жидкий чугун каждые 15 мин. вводили разное количество фторсодержащего вещества. Второе, имеющее в своем составе большое количество углеводородов (графит) также вводили периодически с выдержкой в расплаве в течение 10 минут. Температура расплава после добавок повышалась до 1500С, и проводилась выдержка 15 минут и повторная обработка вышеуказанными веществами.
Установлено, что обработка расплава фторопластом приводит к сильным изменениям структуры по сечению всего слитка чугуна. Небольшие добавки фторопласта (0,04% от массы расплава) ведут к появлению в донной части слитка включений графита, хотя без обработки этого не происходит даже при охлаждении в медной изложнице. Увеличение количества добавленного в расплав фторопласта до 0,12 и 0,20% приводит к образованию по всему сечению слитка одной ледебуритной структуры. Кристаллизация в алюминиевой изложнице усиливает эффект действия фторопласта. Возрастание его количества до 0,20% удаляет заэвтектическую структуру. Вместо нее появляется тонкодисперсная ледебуритная структура (рисунок 1.8).
Введение фторопласта в расплав чугуна использовано для добавки фтора, как элемента, окисляющего кислород. Авторами сделано предположение, что если за образование графита в чугуне отвечает водород, то для предотвращения выделений графита и получения структуры белого чугуна избыточный водород необходимо удалить.
После выплавки чугуна, в дальнейшем используемого для получения отливок, ведется его разливка из доменной печи в промежуточное устройство. Данная внепечная обработка предусматривает подстуживание расплава, его выстаивание, использование разного состава футеровок, которые оказывают существенное влияние на жидкий металл. Еще в 1898 году результат воздействия на жидкий металл таких условий выплавки был подытожен А. Ледебуром. Им подробно описаны особенности влияния "переплавки" и "рафинирования" в тиглях, плавильных печах и вагранках с объяснением природы такого воздействия с учетом влияния химического состава на структуру чугуна, в частности, выделение графитной фазы. Тогда еще было установлено, что, переплавляя серый чугун можно получить из него "белый" чугун. "В прежнее время, когда серый чугун для литья был главным продуктом почти всех домен и когда в ковкое железо перерабатывали лишь избыток чугуна, который оказывался излишним для литейных мастерских, рафинирование серого чугуна имело немалое значение. Выделяя из него содержавшийся в нем кремний (и марганец, если таковой имелся в заметном количестве), превращали серый чугун в белый и сокращали этим путем время следовавшего затем передела (фришевания) чугуна" [1].
Представления о влиянии условий выплавки и последующей обработке расплава на процесс кристаллизации чугуна и стали совершенствовались. Это привело к появлению способов обработки расплава, ведущих в конечном итоге к введению в расплав различным образом газовых примесей: кислорода, азота и водорода.
Наплавка с использованием концентрированных источников нагрева
Технологии лазерного упрочнения, легирования, наплавки поверхностей трения являются приоритетными направлениями для повышения износостойкости и надежности узлов трения и рабочих органов машин. Лазерные технологии обеспечивают локальный нагрев с отсутствием или минимальными деформациями и охлаждение по механизму теплопроводности вглубь материала, как правило, без применения охлаждающих сред. Лазерная наплавка использует в качестве источника тепла концентрированный луч лазера.
Получение высоких физико-механических свойств поверхностных слоев связано с высокими скоростями нагрева и охлаждения, составляющими 104—106 С/с. В настоящее время лазерные технологии применяются практически во всех отраслях промышленности — от аэрокосмического до сельскохозяйственного производства.
Лазерное упрочнение и наплавка используются при изготовлении различных узлов трения. Эти методы применимы для деталей цилиндров поршневой группы двигателей внутреннего его сгорания. Для повышения износостойкости втулки дизеля в два раза достаточно упрочнить 25% площади поверхности рабочей части зеркала цилиндра. Повышается сопротивление задиру деталей цилиндропоршневой группы в 1,8 раза. При лазерной сеточной модификации после приработки создается микрорельеф поверхности трения, способствующий удержанию смазочного материала.
При обработке поверхности лазерным лучом круглой формы в центре пятна время воздействия пропорционально его диаметру, а по краям оно падает до нуля. В результате при упрочнении поверхности детали по краям дорожки возникают значительные зоны отпуска и теряется до 40% энергии. Кроме того, распределение энергии внутри пятна неравномерно, что ведет к неравномерности физико-механических свойств упрочненного слоя.
Для устранения этих недостатков разработаны сканирующие устройства с колеблющимися и вращающимися зеркалами с частотой 150— 600 Гц, позволяющие получить на поверхности пятно прямоугольной или квадратной формы. При этом выравнивается время воздействия на деталь и плотность мощности по сечению лазерного пучка. Резко уменьшаются зоны отпуска: с 5—1,5 мм до 0,1—0,2 мм на границе упрочненного слоя и основного материала. Производительность процесса обработки при высокочастотном сканировании лазерного луча при оптимальном режиме работы в 2 раза выше, чем при упрочнении круглым расфокусированным лучом [89, 90]. Нет перегрева изделия, поводок и короблений.
Технология лазерной наплавки позволяет заменить классическую химико-термическую технологию азотирования, борирования, цементации, нитроцементации. При этом резко сокращается длительность технологического цикла изготовления, снижается себестоимость изготовления, улучшается экология производства.
Определены оптимальные режимы процессов, и исследованы свойства металлов в полученных поверхностных слоях. Его плотная мелкодисперсная структура, высокая твердость и качественное соединение с металлом основы свидетельствуют о повышении эксплуатационных характеристик обрабатываемой детали [89, 90].
Метод электроискрового легирования режущего инструмента основан на явлении электрической эрозии и полярного переноса материала анода (инструмент) на катод (упрочняемая деталь) в условиях импульсных разрядов в газовой среде. Благодаря полярному эффекту, преимущественный перенос эродируемого материала (анода) на катод обеспечивает формирование на упрочняемой детали поверхностного слоя с требуемыми физико-химическими свойствами. При твердости ножей куттеров 51-57 HRC, после упрочнения сплавом ВК60М микротвердость повысилась в 3,8 раза. В среднем износостойкость и ресурс возрастают в 1,5-2 раза, суммарная толщина покрытия составляет 150-200 мкм при черновой и 80-120 мкм при чистовой обработке [113, 114].
Упрочнение методами электроискровой обработки применяют для повышения износостойкости и твердости поверхности деталей машин, работающих в условиях повышенных температур в инертных газах; жаростойкости и коррозионной стойкости поверхности; долговечности металлорежущего, деревообрабатывающего, слесарного и другого инструмента; создания шероховатости под последующее гальваническое покрытие; облегчения пайки обычным припоем труднопаяемых материалов (нанесение промежуточного слоя, например, меди); увеличения размеров изношенных деталей машин при ремонте; изменения свойств поверхностей изделий из цветных металлов. Создает возможность значительно изменять исходные физические и химические свойства поверхностного слоя (твердость, износостойкость, жаростойкость и т.д.) как быстрорежущей, так и других инструментальных сталей [114].
Электроискровой способ обработки деталей основан на явлении электрической эрозии (разрушение материала электродов) при искровом разряде. Во время проскакивания искры между электродами поток электронов, движущийся с огромной скоростью, мгновенно нагревает часть поверхности анода до высокой температуры (10 000... 15 000 С); металл плавится и даже переходит в газообразное состояние, в результате чего происходит взрыв. Частицы оторвавшегося расплавленного металла анода выбрасываются в межэлектродное пространство и в зависимости от его среды (газовая или жидкая) достигают катода и оседают на нем или рассеиваются. Это свойство искрового разряда и используют в практике. При наращивании металла деталь подключают к катоду, а при снятии (обработке) - к аноду. Инструменту (одному из электродов) придают колебательное движение от вибратора для замыкания и размыкания цепи и получения искрового разряда [115].
Высокотемпературная термоциклическая обработка с нагревом винтервале 1350-1550С
Для изготовления наплавочных электродов в качестве шихтового материала применялся передельный чугун производства Кузнецкого металлургического комбината. После расплавления чугуна в индукционной печи проводилось два варианта обработки расплава.
Первый вариант обработки заключался в нагреве до 1200С, и охлаждении до получения поверхностной твердой корки. Затем расплав нагревался до 1350С, выдерживался в течение 15-30 минут и охлаждался до комнатной температуры. Процесс повторялся многократно. После каждого цикла заливались пробы для изучения микроструктуры и определения свойств. Заливка чугуна проводилась с разными скоростями охлаждения. Здесь, прежде всего, следует сделать замечание о том, что общеизвестно влияние медленной кристаллизации на микроструктуру чугуна. Оно заключается в том, что всегда в таком чугуне будет очень большая объемная доля графита. В данном случае уже после первого цикла в микроструктуре появляется значительное количество ледебурита. После второго цикла основной структурой становится ледебурит и наблюдается малое количество графита, имеющего компактную форму. После третьего цикла чугун любой скорости кристаллизации становится полностью ледебуритным (белым).
При втором варианте циклическая обработка заключалась в расплавлении чугуна, нагрева до 1550 С, выдержке 20 минут, охлаждении до 1350С, выдержке 20 минут, повышении температуры до 1550С и последующей заливке с различной скоростью кристаллизации. Это достигалось путем охлаждения на воздухе (асбестовая подложка), в медной изложнице, стальной изложнице и в воде. Количество подобных циклов достигало 10. Можно заметить, что при всех скоростях кристаллизации, как при очень малой (на воздухе), так и при самой высокой (в воде) выявляется ледебуритная структура без выделения графита. Количество перлита, располагающегося между колониями ледебурита, при охлаждении на воздухе и в стальной изложнице, наибольшее.
На рисунке 3.5 показаны микроструктуры образцов чугуна без проведения циклической обработки и после нее.
Можно видеть, что после высокотемпературной циклической обработки (ВТЦО) выделения графита отсутствуют. Особенностью микроструктур образцов, закристаллизованных в воде и на воздухе, является резкое увеличение объемной доли перлита, который здесь обнаруживается в виде областей высокой травимости.
Кристаллизация между двумя стальными плитами (имитация литья под давлением) не приводит к выделению графита и, увеличивая объемную долю перлита, диспергирует выделения цементита. Аналогичное состояние структуры наблюдается и при охлаждении расплава в воде. Это может оказаться предпосылкой для изучения возможности растворения первичного цементита при термической обработке. ВТЦО, обеспечивающая устойчивую структуру ледебурита при любой скорости охлаждения (земляная и кокильная отливка), несколько снижает содержание углерода в чугуне - с 4,22% без обработки до 3,57% после 5 циклов.
После первого цикла в микроструктуре появляется значительное количество ледебурита. После второго цикла основной структурой становится ледебурит и наблюдается малое количество графита, имеющего компактную форму. После третьего цикла чугун при такой малой скорости кристаллизации становится полностью ледебуритным (белым). После четвертого цикла выделения графита также отсутствуют.
Поэтому достаточно трех циклов для получения чугуна без выделений графита способом ВТЦО.
Технология изготовления электродов для электродуговой и электроискровой наплавки
В условиях ОАО "Юргинский машиностроительный завод" нами после термоциклической обработки расплава чугуна производства ОАО "Западно-Сибирский металлургический комбинат" были изготовлены литые электроды заливкой в специально изготовленный кокиль (рисунок 4.2). Состав чугуна соответствует нелегированному, содержащему примеси в традиционных пределах. Проведенный металлографический анализ материала электродов подтвердил структуру белого чугуна без наличия каких-либо выделений графитной фазы.
Наплавочные электроды отличаются простотой изготовления, нечувствительностью к скорости кристаллизации, полным отсутствием дорогостоящих легирующих элементов. Электроды представляют собой литые прутки длиной 250-350 мм трапециевидного сечения.
Электроды трапециевидного сечения применялись нами для нанесения покрытий электродуговым способом, как в открытой воздушной среде (наплавка постоянным током) так и в среде защитных газов (аргона). Для того чтобы получить образцы для электроискровой наплавки вращающимся электродом заливка расплава чугуна после высокотемпературной циклической обработки производилась в земляные формы. Отливались образцы диаметром 25 мм и длиной 150 мм. В структуре таких электродов также полностью отсутствовали выделения графита.
Наплавка лемехов электродуговым способом выполнялась с тыльной стороны, а геометрическое построение рисунка наплавки велось тремя способами (рисунок 4.3).
При первом способе (рисунок 4.3, а) лемех наплавлялся сплошной полосой шириной 25-30 мм с уширением к носовой части.
В соответствии с известными работами по созданию новой геометрической формы лемехов [117] перспективна наплавка режущей кромки лемеха ступенчато. Поэтому второй способ (рисунок 4.3, б) наплавки состоял в нанесении отдельных полос на высоту 25-30 мм с расстояниями между ними 5-7 мм. Причем носок лемеха наплавлялся более частыми полосками, так как он подвергается более интенсивному износу.
Третий способ наплавки (рисунок 4.3, в) заключался в нанесении наплавленного слоя в виде зубчиков на высоту 25-30 мм с расстоянием между ними 25-30 мм. Такой способ наплавлення необходим для того, чтобы при полевых испытаниях после определенной наработки на не наплавленной режущей кромке образовывались выемки, а кромка с наплавленным слоем представляла собой зубцы. Таким образом, основа, представленная сталью, будет подвергаться интенсивному абразивному износу, а наплавленный более износостойкий слой будет изнашиваться меньше. В итоге сам лемех будет представлять собой прототип зубчатого, испытывающего меньшее удельное сопротивление [116]. а - наплавка сплошной полосой; б - наплавка отдельных полос; в — нанесение наплавки отдельными зубчиками Дуговая наплавка трапециевидными электродами создает большой слой наплавленного металла, но идет большой разогрев основного металла с образованием протяженной зоны термического влияния. Электроискровой способ наплавки не нарушает структуры основного металла, из-за быстрого схватывания металла. Но в то же время существуют недостатки данного способа - малая толщина наплавленного слоя. Величина слоя увеличивается за счет применения вращающегося электрода диаметром 25 мм и в результате этого глубина наплавленного слоя доходит до 1 мм. Для увеличения износостойкости нам необходим слой толщиной 4-5 мм. Этого можно добиться увеличением числа проходов. На рисунке 4.4 представлены сравнительные фотографии неупрочнен-ных и упрочненных лемехов. Также проводилось упрочнение нелегированным белым чугуном стрельчатых лап культиваторов. Ниже представлена фотография упрочненных стрельчатых лап по разным режимам (рисунок 4.5). 1. Дуговая наплавка рабочих органов почвообрабатывающих машин электродами создает достаточный для восстановления геометрической формы слой наплавленного металла, но ведет к сильному перегреву изделия и увеличению зоны термического влияния. 2. Электроискровой способ практически не нарушает структуры основного металла, из-за локальности и кратковременности нагрева. 3. Малая толщина наплавленного слоя может быть компенсирована за счет применения вращающегося электрода и увеличения числа проходов при обработке.
