Упрочнение плоских рабочих органов сельскохозяйственной техники электроконтактной пайкой металлической ленты Серов Никита Вячеславович

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Состояние вопроса, постановка цели и задач исследований 15

1.1 Особенности эксплуатации плоских рабочих органов сельскохозяйственной техники 15

1.2. Технологии продления ресурса деталей сельскохозяйственной техники 24

1.3. Использование электроконтактных способов для продления ресурса плоских поверхностей деталей 30

Выводы по главе 33

Глава 2. Теоретические исследования выбора оптимальных режимов электроконтактной пайки через ленточные аморфные припои металлической ленты .35

2.1.1. Определение величины импульса тока 36

2.1.2. Определение сварочного тока в граничных точках .38

2.1.3. Определение расхода охлаждающей жидкости 39

2.2. Оптимизация процесса электроконтактной пайки 43

2.2.1 Определение производительности процесса электроконтактной пайки 43

2.2.2. Оптимизация коэффициента перекрытия сварочных площадок 48

2.2.3. Назначение кинематических параметров процесса электроконтактной пайки .52

2.3. Оптимизация твёрдости покрытия и протяжённости зоны термического влияния 54

Выводы по главе 64

Глава 3. Методики экспериментальных исследований 66

3.1 Выбор оборудования для электроконтактной пайки .66

3.2. Материалы для проведения исследований и способы подготовки поверхностей 71

3.3. Определение износостойкости полученных образцов 76

3.4. Металлографические исследования и микрорентгеноспектральный анализ 78

3.5. Измерение твёрдости и микротвёрдости 82

3.6. Определение прочности соединения .84

3.7. Методика эксплуатационных испытаний 87

3.8. Методика определения повторяемости и ошибки исследования 90

Выводы по главе 92

Глава 4. Результаты экспериментальных исследований электроконтактной пайки .93

4.1. Влияние параметров режима электроконтактной пайки, способа подготовки поверхности на качество получаемого покрытия 93

4.1.1. Влияние усилия сжатия электродов, силы тока и длительности его протекания на прочность соединения 93

4.1.2. Влияние способа подготовки поверхности на прочность соединения 98

4.2. Результаты металлографических исследований и микрорентгеноспектрального анализа 100

4.3. Результаты испытаний на износостойкость .108

4.4. Модернизация установки для электроконтактной пайки «011-1-10» «Ремдеталь» 109

4.5. Разработка технологии упрочнения плоских поверхностей электроконтактной пайкой на примере лемеха плуга 114

4.6. Результаты эксплуатационных испытаний 118

Выводы по главе 122

5. Экономическая оценка проектных решений упрочнения плоских поверхностей деталей электроконтактной пайкой 125

Выводы по главе 135

Общие выводы 137

Список литературы

• Использование электроконтактных способов для продления ресурса плоских поверхностей деталей
• Оптимизация процесса электроконтактной пайки
• Определение износостойкости полученных образцов
• Модернизация установки для электроконтактной пайки «011-1-10» «Ремдеталь»

Введение к работе

Актуальность исследований. В России и в мире имеется огромное количество деталей плоской формы, являющихся рабочими органами машин и механизмов сельскохозяйственной техники, а также технологического оборудования. К таким деталям относятся: рабочие органы почвообрабатывающих машин, режущего аппарата уборочных машин, перерабатывающих машин, навозоуборочного транспортёра и т.д. В процессе эксплуатации плоские поверхности рабочих органов, подвергаются различным нагрузкам, а также многие детали работают в постоянном контакте с агрессивной внешней средой отличающейся наличием высокого абразивного износа, сильным коррозионным воздействием на деталь. Развитие сельскохозяйственной техники вызывает необходимость создания на поверхностях рабочих органов покрытий, обладающих высокой прочностью, износостойкостью, что обеспечит надёжность и работоспособность агрегата.

Перспективным способом упрочнения плоских рабочих органов сельскохозяйственной техники является электроконтактная пайка через ленточные аморфные припои металлической ленты.

Исходя из изложенного, разработка технологических основ повышения качества покрытий, полученных на плоских рабочих органах сельскохозяйственной техники электроконтактной пайкой через ленточные аморфные припои металлической ленты, и их реализация в ремонтном производстве является актуальной задачей, решение которой внесет значительный вклад в ресурсосбережение и конкурентоспособность российской сельскохозяйственной техники.

Цель работы. Повысить долговечность упрочнённых плоских рабочих органов сельскохозяйственной техники электроконтактной пайкой через ленточные аморфные припои металлической ленты и модернизировать технологическое оборудование.

Объект исследования. Технологические процессы упрочнения плоских поверхностей рабочих органов сельскохозяйственной техники

электроконтактной пайкой через ленточные аморфные припои металлической ленты.

Предмет исследования. Способы электроконтактной пайки металлической ленты, позволяющие повысить долговечность упрочнённых плоских рабочих органов сельскохозяйственной техники.

Задачи исследования:

проанализировать существующие технологии, способы упрочнения деталей сельскохозяйственной техники, провести теоретические исследования формирования покрытия на плоской поверхности путём электроконтактной пайки через ленточные аморфные припои металлической ленты;

модернизировать оборудование для нанесения покрытий на плоские поверхности, изучить физико-механические свойства сформированных металлопокрытий с учётом особенностей электроконтактной пайки через ленточные аморфные припои металлической ленты, разработать типовые технологические процессы упрочнения плоских рабочих органов сельскохозяйственной техники;

провести эксплуатационные испытания упрочнённых рабочих органов сельскохозяйственной техники, полученных с использованием разработанных технологий и определить их технико-экономические показатели.

Методология и методы исследования. При проведении исследований в данной работе применялись теоретические и экспериментальные методы. Основой теоретических исследований была выбрана теория формирования соединения металлов с использованием промежуточных слоев из ленточных аморфных припоев. Теоретически исследовано и экспериментально подтверждено влияние режимов электроконтактной пайки через ленточные аморфные припои металлической ленты на качественные характеристики плоских поверхностей рабочих органов сельскохозяйственной техники. Для исследования влияния химического состава припоев, режимов электроконтактной пайки на структуру формируемого покрытия и зону термического влияния применялись методы оптической микроскопии.

Исследования твёрдости, износостойкости покрытий проводились с использованием известных отработанных методов исследования и современных приборов и оборудования, включая использование компьютерных программ. Эксплуатационные испытания упрочненных рабочих органов сельскохозяйственной техники осуществляли по стандартам ассоциации испытателей сельскохозяйственной техники.

Научная новизна. Результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния электроконтактной пайки через ленточные аморфные припои металлической ленты на качественные характеристики плоских поверхностей рабочих органов сельскохозяйственной техники и установления основных закономерностей формирования данного металлопокрытия, а именно:

1. Способ восстановления и упрочнения рабочих органов сельскохозяйственных машин (патент № 2605259 Российской Федерации);

2. Результаты теоретических исследований: определения продолжительности импульса и силы сварочного тока; определения расхода охлаждающей жидкости; производительности процесса электроконтактной пайки; оптимизации коэффициента перекрытия сварочных площадок; назначения кинематических параметров процесса электроконтактной пайки; оптимизации твёрдости покрытия и протяжённости зоны термического влияния.

3. Результаты экспериментальных исследований: влияния усилия сжатия сварочных электродов, силы тока и длительности его протекания, способа подготовки поверхностей на прочность соединения; металлографического и микрорентгеноспектрального анализа; износостойкости покрытий.

4. Результаты эксплуатационных испытаний.

5. Создание устройства для шовной электроконтактной приварки присадочного материала на поверхность плоской поверхности (патент № 2622074 Российской Федерации).

Теоретическая и практическая значимость работы. Математическим моделированием определены оптимальные значения электроконтактной пайки через ленточные аморфные припои металлической ленты к плоским поверхностям рабочих органов сельскохозяйственной техники: величина сварочного тока (J = 6,9 кА), время импульса (7_и = 0,1 с), расход охлаждающей жидкости (G = 1,8 л/мин). Для прогнозирования качественного покрытия, полученного электроконтактной пайкой через ленточные аморфные припои металлической ленты, разработана математическая модель определения оптимальных коэффициентов перекрытия сварочных точек в ряде к_Пп и между рядами k_ns в зависимости от скорости у_сви производительности процесса Q_s. При этом установлены их оптимальные значения к_Пп = 0,635 , k_ns = 0,76 при v_CB = 0,986 м/мин и Q_s = 22,48 см²/мин. Расчётно-экспериментальным методом получены зависимости твёрдости покрытия и протяжённости зоны термического влияния от режимов электроконтактной пайки через ленточные аморфные припои металлической ленты. Установлено, что на твёрдость положительно влияет повышенный расход воды G и сила тока J, в то же время продолжительность импульса отрицательно сказывается на твёрдости. Сопоставление данных по твёрдости покрытия HRN15 и глубине зоны термического влияния (ЗТВ), полученных расчётным и экспериментальным путём, показало, что значения отличаются не более чем на 4 % и их можно использовать при назначении режимов.

Разработаны методы электроконтактной пайки через ленточные аморфные припои металлической ленты (патент № 2605259, Российской Федерации на изобретение, заявка № 201647719 на патент Российской Федерации находящаяся на рассмотрении в Роспатенте), которые позволяют обеспечить работу плоских рабочих органов сельскохозяйственной техники не менее 100 часов. А также новый тип сварочной головки и удерживающего устройства для упрочнения плоских поверхностей рабочих органов сельскохозяйственной техники электроконтактной обработкой (патент № 2622074 Российской Федерации на изобретение).

Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты теоретических исследований: определения
продолжительности импульса и силы сварочного тока; определения расхода
охлаждающей жидкости; производительности процесса электроконтактной
пайки; оптимизации коэффициента перекрытия сварочных площадок;
кинематических параметров процесса электроконтактной пайки; установления
зависимостей твёрдости покрытия и протяжённости зоны термического
влияния от режимов электроконтактной пайки;

2. Экспериментальная оценка структуры, свойств и качества сформированных металлопокрытий и упрочнённых поверхностей;

3. Технологические процессы упрочнения плоских поверхностей рабочих органов сельскохозяйственной техники электроконтактной пайки через ленточные аморфные припои металлической ленты и рекомендации по применению предлагаемых разработок в ремонтном производстве с оценкой их технико-экономической эффективности.

4. Способ электроконтактной пайки металлической ленты (патент № 2605259 Российской Федерации на изобретение);

Степень достоверности. Достоверность основных положений и научных выводов диссертации подтверждена теоретическими и экспериментальными исследованиями, патентами на изобретения, а также применением современных методик и измерительных приборов.

Реализация результатов. Результаты работы приняты к внедрению в «Полевой опытной станции» ФГБОУ ВО РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева (г. Москва) и «ФГБНУ Калужский НИИСХ» (Калужская область).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на:

- XI международной научно-технической конференции «Научные проблемы технического сервиса сельскохозяйственных машин», проведённой в Федеральном государственном бюджетном научном учреждении

«Государственный научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации тракторов и сельскохозяйственных машин» (ФГБНУ ГОСНИТИ, Москва), проведённой 15-16 декабря 2015 г.

Международных научно-технических конференциях, проведённых в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Российский государственный аграрный университет -МСХА имени К.А. Тимирязева» (ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, Москва): «150-летие РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева» (2-3 июня 2015 г.); «Наука молодых агропромышленному комплексу» (1-3 июня 2016 г.); «Научно-практическая конференция, посвящённая 200-летию Н.И. Железнова» (06-08 декабря 2016 г).

Евразийском конгрессе «Фундаментальные основы и практический опыт при проведении сервиса и рециклинга техники», проведённом Федеральным государственным бюджетным научным учреждением «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (Москва, 15–16 декабря 2016 г);

расширенном заседании кафедры «Технический сервис машин и оборудования» (ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, Москва) (протокол №11 от «26» мая 2017 г.).

Технологии и установка экспонировались на Международных специализированных выставках: Всероссийский конкурс научно-технического творчества молодёжи (НТТМ-2015, Москва, 15-18 апреля 2015 года), «Золотая Осень» (г. Москва, 5-8 октября 2016 года), где были удостоены дипломов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе

7 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, получены 2 патента на

изобретение.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из

Использование электроконтактных способов для продления ресурса плоских поверхностей деталей

По данным Федерального государственного бюджетного учреждения «Государственный испытательный центр» Министерства сельского хозяйства Российской Федерации плуги должны иметь наработку на отказ не менее 100 часов. Но эксплуатационно-технологические показатели плугов не всегда отвечают заявленным производителем потребительским свойствам.

Это происходит из-за того, что часто используются рабочие органы, у которых технический уровень их изготовления далёк от передовых научно-технических достижений.

Почвообрабатывающие машины работают в условиях абразивного изнашивания, и их долговечность в значительной мере определяется ресурсом рабочих органов [24].

Анализ эксплуатационно-технологических показателей плугов отечественных и зарубежных производителей [24] показал, что в среднем наработка на отказ лемехов долотообразной формы до 20 га, а полевых досок - до 60 га. Основным направлением повышения ресурса плугов являются упрочнение их рабочих органов.

Основные рабочие органы плуга - полевые доски, отвалы, и лемеха.

Износ отвала, а также его деформация, износ полевой доски и затупление лемеха приводит к увеличению тягового сопротивление плуга, которое способствует повышенному расходу горючего, отрицательно влияет на качество вспашки, крошению пласта и заделыванию растительных остатков [2].

Лемеха изготавливают из стали марок 45, Л65, 65Г и термически обрабатывают для увеличения стойкости против износа. Лемех плуга подвергают ремонту тогда, когда ширина его уменьшается на 10 мм в сравнение с шириной новой детали или когда длина носка лемеха уменьшается на 25 мм в сравнение с длиной носка новой детали. Полевые доски корпусов плуга изнашиваются вследствие трения об дно борозды и её стенки. При уменьшении толщины полевой доски с 14 до 10 мм и ширины с 100 до 70 мм считается предельно допустимым износом.

Отвал плуга изнашивается в первую очередь по следу движения пласта земли, а именно груди отвала и его крыла.

На данный момент в нашей стране для увеличения ресурса лемехов плуга применялись следующие способы восстановления лемехов: - поверхностное упрочнение деталей плужных корпусов с использованием сварочно-наплавочных электродов и порошковых сплавов, включая нагрев основного металла, электродуговая наплавка осуществлялась покрытым электродом Т-590 по слою порошкового сплава «Сормайт - 1» [24]; - упрочнение и восстановление лемехов пайкой металлокерамических пластин ВК-8, припоем Л-63 [25]; - наплавка пошаговая малоуглеродистыми электродами Э50А-УОНИ-13/55-УО-А d = 4 мм [26]; - двухслойная наплавка, где промежуточный слой получен наплавкой малоуглеродистого электрода марки Э42А; имеет повышенные упругие и пластические свойства по сравнение с поверхностным износостойким покрытием, полученного наплавочным электродом марки Т-590 [27]; - наплавка на рабочие поверхности лемеха износостойкого покрытия из порошка на основе чугуна СЧ20, легированного в определённых соотношениях бором и марганцем (2…4 % бора и 1…3 % марганца) [28]; - упрочнение наплавочным армированием электродами марки Э46А, нанесением валиков имеющих форму полуэллипса в зоне образования лучевидного износа и охлаждением носка лемеха плуга в воде, расстояние между валиками обусловлено величиной зоны термического воздействия и составляет b = 30… 40 мм, между ветвями (а = 43 мм) - размерами лучевидного износа, угол наклона к полевому обрезу = 10 [29]; - повышение долговечности и износостойкости рабочих органов почвообрабатывающих машин за счёт эффекта самозатачивания полученного в результате электроконтактного нагрева точечными импульсами и образования при эксплуатации зубчатого лезвия [30]; - индукционная наплавка ПГ - УСЧ30, пайка брусков и пластин из белого чугуна ИБЧ300Х9Ф6, крепление болтами конусных наставок и пластин из стали Х12, приклеивание пластины из керамики ТК-Г [24].

Сегодня на рынке сельскохозяйственной техники представлены плуги различных Российских и зарубежных производителей, которые изготавливают плуги следующих марок (приложение 1) [31]. Эксплуатационно-технологические показатели вышеуказанных плугов представлены в приложении 2. Из приложения 2 видно, что у плугов марок ППО-6+3 (ЗАО «Рубцовский завод запасных частей» г. Рубцовск, Алтайский край); ПЛН 5 35 (ООО ПКФ «Вятка-АгроДизель» г. Киров); ПКМП-3-40Р (РУП «Минский завод шестерен» Республика Беларусь); ЕМ-85-200, PG 100-7 (Фирма «Квернеланд» Норвегия); ЛПН-5/4, ОМПО-5,6 (ООО «Югжелдормаш» совместно с ОАО «ВЭМЗ» г. Волгоград), ПЧП-6,0К (ОАО «Светлоградагромаш» г. Светлоград, Ставропольский край), EuroDiamant 7+1 ООО «Лемкен-Рус» (с. Детчино, Калужская область); HEROS (Фирма Vogel&Noot Австрия) с наработкой на отказ менее 100 ч работы.

Испытания серийных плугов показывают, что в среднем наработка на отказ лемеха типа П-702 учитывая типы почв и их физические свойства колеблется от 5 до 20 га, , крыла отвала – от 40 до 270 га, груди отвала – от 10 до 100 га, полевой доски – от 20 до 60 га. Также изнашиваются и другие рабочие органы, почвообрабатывающих машин: лапы культиваторов – 7…18 га, дисковые бороны и диски лущильников – 8…20 га, [24].

В плугах применяют два типа лемехов: трапецеидальные – с прямолинейной режущей кромкой (рисунок 1.1, а) и долотообразные с утолщённым и загнутым вниз носком (рисунок 1.1, б).

Оптимизация процесса электроконтактной пайки

Высокое качество паяных соединений можно получить при соблюдении следующих условий: расплавленный припой должен хорошо смачивать основной металл и растекаться по поверхности деталей, заполняя соединительные зазоры. Температура плавления припоев должна быть ниже на 50… 100 С температуры плавления соединяемых металлов. С паяемыми металлами припой должен образовывать прочное соединение [70].

По температуре плавления припои классифицируют следующим образом: особо легплавкие, легкоплавкие, среднеплавкие, высокоплавкие и тугоплавкие.

Припои на основе алюминия, магния, серебра, меди и некоторые титановые, никелевые (температура плавления до 1100 С) относят к среднеплавким сплавам.

Известны различные способы пайки [71], из которых необходимо выделить «пайку сопротивлением». Данные способ происходит за счёт прохождения электрического тока через паяемые детали, при этом происходит выделение тепла, за счёт которого происходит пайка. При этом паяемые детали являются составной частью электрической цепи. В свою очередь нагрев сопротивлением происходит на контактных машинах, аналогичных сварочным.

Пайка сопротивлением на контактных установках типа сварочных или в контактных точечных клещах имеют значительное распространение, и применяется при изготовлении тонкостенных изделий или при соединении тонкостенных элементов с толстостенными элементами.

На процесс электроконтактной пайки влияет множество различных факторов (рисунок 2.1). Авторы условно делят все влияющие факторы на: регулируемые; нерегулируемые и неконтролируемые; нерегулируемые, но контролируемые. К нерегулируемым факторам авторы [72-74] относят: влажность воздуха, атмосферное давление, температуру окружающей среды, колебания напряжения в сети, состояние оборудования (износ, жёсткость и точность установки) и т.д. К нерегулируемым, но контролируемым (известным) факторам относят: материал (теплопроводность, удельное электрическое сопротивление, упругость, твёрдость, пластичность и прочность), геометрические размеры и шероховатость детали присадочного материала и электродов. К регулируемым факторам - режимы процесса.

Правильный выбор режимов электроконтактной пайки является определяющим для получения покрытий необходимого качества. К режимам электроконтактной пайки можно отнести [19, 63, 75-77]: - величину сварочного тока Jсв, которая регулируется изменением угла управления тиристорного контактора (регулятора); - длительность сварочного импульса ґи (время, в течение которого источник тока подаёт импульсы напряжения на первичную обмотку трансформатора) и длительность паузы tп (время между двумя последовательностями импульсов, в течение, которого ток на первичную обмотку трансформатора не подаётся) которые также задаются регулятором сварочного тока; - скорость сварки VCB для плоских деталей - это скорость линейного перемещения электродов относительно детали (задаваемое подачей электродов) [77], для тел вращения - окружная скорость детали (регулируемая изменением частоты вращения детали п). в граничных точках

Определение величины импульса тока Время продолжительности импульса тока определяется по следующей формуле [78-80]: (2.1) п ос где F0 - число Фурье; S - определяющий размер детали, м; а - скорость изменения температуры вещества, м /с. Известно Г78, 791, что а = — и подставив это значение в (2.1) получим: ср F0pch2 и = (2-2) где h - толщина упрочняемой детали, м; ґи - время продолжительности импульса тока, с. с - удельная теплоёмкость вещества, Дж/(кгград); - плотность вещества, кг/м3 - теплопроводность вещества, Вт/(мград);

Для стали У12А значение F0 = 0,425 соответствует мягкому режиму, а F0 = 1,68 - жёсткому режиму [78].

По формуле (2.2) определим величину импульса при жёстком е и мягком режиме, электроконтактной пайки через ленточные аморфные припои металлической ленты толщиной 0,5 мм. Для жёсткого режима F0 = 0,425: 7810 х 0,649 х (0,5 х 1(Г3)2 tH = 0,425 х « 0,02 с

Таким образом, увеличение силы сварочного тока не окажет существенного влияния на увеличение зоны термического влияния, но потребует большую мощность установки. Из-за того что скорость изменения температуры вещества ограниченна, снижение времени импульса тока ниже рассчитанного и повышение его силы приведёт к внутренним выплескам.

Для мягкого режима F0 = 1,68: 7810 х 0,649 х (0,5 х 10 3)2 tH = 1,68 X « 0,08 с Увеличение продолжительности импульса тока выше рассчитанного не повлияет на соединение, но при этом время, необходимое для восстановления детали значительно увеличится. Это происходит из-за того что зона в которой происходит процесс электроконтактной пайки находится в состоянии теплового равновесия , а именно количество выделяемой теплоты равно количеству рассеивающегося тепла.

Определение износостойкости полученных образцов

Одной из важнейших задач исследования, выбор экспериментальной установки, которая позволит использовать процесс электроконтактной пайки с возможностью изменения технологических параметров имеющий наибольшее значение, таких как сила сварочного тока J, усилие сжатия электродов Р, продолжительность сварочного импульса tи, длительность паузы tп, и других в достаточно широком диапазоне.

В качестве такого оборудования использовалась модернизированная в настоящей работе установка [96] «011-1-10» «Ремдеталь» (рисунок 3.2).

Тарирование величины сварочного тока установки «011-1-10» «Ремдеталь» проводили при помощи прибора ИСТ-02 (измерителя сварочного тока), производства ЗАО «КБ АСТ» (г. Псков), который предназначен для использования в качестве инструмента при проведении работ по диагностике, ремонту и контролю параметров машин контактной сварки [97]. Прибор осуществляет отображение формы импульса сварочного тока, измерение его действующего значения и длительности. Измерения производятся как для сварочных машин переменного тока, так и с выпрямлением во вторичном контуре (рисунок 3.3).

Технические характеристики Напряжение питающей сети, В Производительность, см2/мин Толщина привариваемого слоя, мм Расстояние между центрами, мм Потребляемая мощность, кВт Сварочный ток, кА водяное (из магистрали) Продолжительность протекания паузы и сварочного импульса задавали с помощью регулятора цикла сварки РВИ-501 (составная часть установки «011-1-10» «Ремдеталь») предназначенного для управления циклом сварки, контроля и стабилизации значения сварочного тока, машин контактной сварки переменного тока.

Усилие сжатия сварочных электродов регулировалось с помощью манометра ТМ-310 (ГОСТ 2405-88), расположенного на установке «011-1-10» «Ремдеталь», а его контроль осуществляли манометром МП3-У (рисунок 3.4) (ГОСТ 2405-88) предназначенного для измерения давления и разряжения неагрессивных, некристаллизующихся жидкостей, пара, газа, в том числе кислорода, ацетилена, хладонов [98].

Динамометры представляют собой упругое стальное цилиндрическое тело с механическим измерительным индикатором часового типа и переходными элементами — резьбовыми шпильками, соединёнными с упругим элементом при подготовке к работе и фиксируемые контргайками при нагрузке, превышающей наибольший предел измерения на 10%.

В качестве образцов для проведения исследований были выбраны плоские пластины толщиной 10…12 мм (наиболее распространённая толщина лемехов и других рабочих органов почвообрабатывающих машин) из стали 65Г (ГОСТ 1133-71, химический состав - таблица 3.1), так как она массово получила распространение при изготовлении рабочих органов почвообрабатывающей техники [61, 63].

Для достижения оптимальных значений твёрдости и износостойкости получаемого покрытия электроконтактной пайкой выбирали материал металлической ленты.

Металлические ленты, а в частности ленты изготовленные из инструментальных сталей, часто поставляются с проведённой термической обработкой и из-за этого могут иметь достаточно низкую пластичность, это может отрицательно повлиять на качество покрытия, получаемого электроконтактной пайкой. Известны способы [100, 101] увеличения пластичности путём проведения разупрочняющей термической обработки отжига, низко- или среднетемпературного отпуска ленты.

При электроконтактной пайке металлической ленты нагрев с деформацией могут происходить в прилегающих поверхностях ленты и обрабатываемой детали. В свою очередь, нагревая зону соединения, тепло уходит и на нагрев всего объёма металлической ленты, и на обрабатываемую деталь, вследствие их высокой теплопроводности. Для локализации тепловыделения необходимо уменьшение времени протекания сварочного импульса и одновременно увеличить количество тепла, генерируемое им в контакте «лента - деталь».

Увеличить количество тепла, генерируемого в контакте при электроконтактной пайке возможно искусственно, например, за счёт создания рельефа на примыкающих поверхностях [102, 103] или применением высокоактивных аморфных ленточных припоев [104, 105].

Припой, должен обеспечить получение высококачественного паяного соединения металлов, диктующегося следующими требованиями: - отсутствие выплесков и пустот в процессе формирования соединения; - определённый уровень стабильности механических свойств; - отсутствие коррозионного воздействия на соединяемые материалы; - сохранение первоначальных свойств в течение всего процесса электроконтактной пайки; - общедоступная технология изготовления и применения припоев.

Для повышения качества соединения покрытий полученных из металлических лент с основой электроконтактной пайкой в работе были выбраны компактные припои на основе высокоактивных лент из аморфных материалов СТЕМЕТ 1202, 1301, 1108 (ТУ 1842-004-13293050-96) толщиной до 40 мкм (таблица 3.1). Аморфные ленты это перспективные, новые материалы с уникальными химическими и физико-механическими свойствами. Аморфные и микрокристаллические (АМ) припои, получают методом быстрого (104-106 К/с) затвердевания расплава на вращающемся барабане-холодильнике. Достоинства аморфных припоев заключаются в высокой производительности, экологичности, экономичности и технологичности процессов сборки и пайки, повышение качества паяного соединения, снижение стоимости пайки, гарантированное распределение и гомогенность припоя, его минимальные потери, минимальная толщина шва, быстрое изготовление паяльных материалов по геометрической форме и размерам места спая [106]. Припои СТЕМЕТ не содержат органических связок, что исключает при пайке загрязнение продуктами их выгорания. Повышенное смачивание и жидкотекучесть, уменьшают необходимость доработки и получения брака в паяных соединениях.

МИФИ-АМЕТО выпускает обширный спектр ленточных аморфных припоев СТЕМЕТ которые изготавливаются в виде тонких лент пластинчатой формы (рисунок 3.7), ими паяются изделия из таких металлов как алюминий, медь, титан и их сплавы, циркония, жаростойких никелевых сплавов, нержавеющих сталей, и другие. Главным преимуществом аморфных ленточных припоев в сравнении с порошками является: технологичность процессов сборки и соединения металлов, высокая производительность, экономичность и минимальные потери, экологическая чистота, и другие [18

Модернизация установки для электроконтактной пайки «011-1-10» «Ремдеталь»

Автор [115] находил прочность соединения, за счёт сдвига одного из соединяемых металлов, пластиной из твёрдого сплава. Данный способ реализовался только на цилиндрических образцах.

В свою очередь авторы [115-117] считают, вышеприведённую методику малопригодной при определении прочности соединяемых покрытий толщиной 0,3…0,4 мм, так как может происходить заклинивание покрытия в режущем инструменте.

Так авторы [65, 118-119] для исключения недостатков данного способа предлагают метод, основанный на срезе единичных фиксированных площадок для покрытий толщиной не менее 0,3 мм. Данный метод имеет следующие операции: образец помещают в корпус приспособления между твёрдосплавными пластинами, таким образом, чтобы кромки пластин плотно прилегали к образцу в плоскости среза. Далее приспособление устанавливается в универсальную машину для испытания на срез. Так данный метод так же предназначен для деталей цилиндрической формы

В свою очередь исследователи [19, 20] определяли прочность полученных соединения путём нанесения на вал единичной площадки с последующим растяжением образцов. Далее изготавливали образцы.

В работе для определения прочности соединения покрытия, полученного электроконтактной пайкой через ленточные аморфные припои металлической ленты со стальной основой, использовалась разработанную методику испытаний на срез плоских фиксированных площадок и на сопротивление ударному срезу.

Покрытие шириной 4…6 мм, полученное электроконтактной пайкой через ленточный аморфный припой стальной углеродистой ленты, подвергали механической обработке на фрезерном станке. Но при обработке в средней части металлического покрытия оставляли плоскую площадку 4 х 4 мм, которая срезалась универсальной машиной «Instron» с помощью приспособления (рисунок 3.20).

Приспособление представляет собой регулируемую оправку 4 с вставленной в неё твёрдосплавной пластиной 5, одеваемую на основу 10 в которую помещается образец 7 с фиксированной площадкой 6, закрепляющейся регулируемым фиксатором 9.

Перед испытанием приспособление устанавливают на опору 12, а образец 4 закрепляют в основе 10 фиксатором 9 с помощью регулировочного винта 8 так, чтобы он плотно прилегал к фиксированной площадке 6. Для того чтобы не было перекоса, снизу между фиксатором 9 и образцом 7 помещается прокладка 11 толщиною равная покрытию 6. После этого на основу 10 с закреплённым образцом 7, помещают оправку 5, которую с помощью регулировочных гаек 1 и шпильки 2 плотно прижимают к основе 10 и образцу 7. Для того чтобы не было перекосов и заедания оправки 5, она жёстко фиксируется гайками 1 на шпильке 2.

При проведении испытаний приспособление устанавливается на нижнюю траверсу машины «Intron». Верхняя траверса машины опускается на оправку с усилием, при этом происходит срез фиксированной площадки. Значения усилия регистрирует самописец. Прочность полученного соединения припаянного металла с основой определяли из отношения усилия среза Рср к площади соединения F: Т = — (3.5) Параметры режимов электроконтактной пайки выбирались таким образом, чтобы при испытании разрушение образцов происходило по зоне соединения (J = 6,8 кА; ґи = 0,08 с; Р = 1,5 кН; кП = кП =0,71, Ксв = 855 мм/мин).

Эксплуатационные испытания лемехов плуга ПЛЖ РЗЗ 31-702 проводились в соответствии с требованиям ГОСТ 33736-2016. Лемех ПЛЖ РЗЗ 31-702 предназначен для работы на 3, 4, 5, 8 корпусных плугах с шириной захвата корпуса 35 см.

Лемехи ПЛЖ РЗЗ 31-702 устанавливались на плуг навесной FINIST ПЛН 3-35, предназначенный для отвальной обработки почвы, не засорённой камням, плитняком и другими препятствиями на глубину до 30 см, с удельным сопротивлением до 0,12 МПа (1,2 кг/см2), твёрдостью 4 МПа (40 кг/см2) и влажностью до 22 % (таблица 3.4) [120].

Плуг навесной FINIST ПЛН 3-35 (рисунок 3.21) агрегатируется с тракторами сельскохозяйственного назначения, имеющими трёхточечную навеску, тягового класса до 1,4 (мощностью двигателя 80…100 л.с, в том числе МТЗ-80, МТЗ-82).

Для эксплуатационных испытаний берётся сравнение упрочнённых лемехов ПЛЖ РЗЗ 31-702 с неупрочнёнными. При установке лемехов на плуги неупрочнённый лемех является контрольным, по которому оценивается повышение износостойкости упрочнённых лемехов.