Спосіб виготовлення робочих органів сільськогосподарських машин

Предполагаемое изобретение относится к средствам изготовления рабочих органов сельскохозяйственных машин, в частности, лемехов, лап культиваторов, ножей, скребков, дисков. Известен способ изготовления рабочих органов сельскохозяйственных машин, который включает операции вырезки и фрезерования режущих кромок с использованием металлорежущего оборудования и последующей химико-термической обработки рабочих кромок [1]. Описанный способ широко используется в производстве. Однако, изготовленные детали имеют недостаточную износостойкость, обусловленную низкой твердостью и прочностью поверхностных слоев режущих кромок. Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления рабочих органов сельскохозяйственных машин, включающий операцию воздушноплазменного вырезания контура изделия из листа металла с одновременным формованием режущей кромки при движении плазмотрона по заданной траектории [2]. В описанном решении плазмотрон перемещают над поверхностью листа металла со скоростью V= (7…28) · 10-3 м/с при рабочем токе І р = 150...300 А, которые определяются паспортными данными используемого серийного оборудования, например, установок "Киев-4М". При этом приращение скорости перемещения плазмотрона d v на каждые 50А увеличения рабочего тока составляет d v = (7... 10) × 10 -3 м/с. Однако, износостойкость режущей кромки такого рабочего органа невысока. Это обусловлено тем, что на поверхности режущей кромки, сформированной потоком плазмы, возникают термические напряжения, обусловленные высокими значениями градиента температур из-за интенсивного сдува расплавленного металла потоком воздуха в процессе перемещения плазмотрона. Таким образом, технические решения, определяющие уровень техники в данной области, не позволяют решить задачу - получить износостойкую поверхность режущих кромок рабочих органов сельскохозяйственных машин без существенного увеличения трудозатрат. Поставленная задача может быть решена при помощи предлагаемого изобретения, которое как и известный способ изготовления рабочих органов сельскохозяйственных машин, включает операцию воздушно-плазменного вырезания контура изделия из листа металла с одновременным формированием режущей кромки при движении плазмотрона по заданной траектории, а, согласно изобретению, операцию вырезания контура изделия осуществляют при движении плазмотрона с приращением скорости d v на каждые 50А увеличения рабочего тока, составляющем d v = (3,0... 3,5) ×10 -3 м/с. При указанных значениях приращения скорости перемещения плазмотрона расплавленный металл не успевает смываться потоком плазмы с поверхности режущей кромки, вследствие этого снижается градиент температур по сечению рабочей кромки, что приводит к снижению уровня термических напряжений, вызывающих структурные изменения в поверхностном слое металла. Износостойкость режущих кромок изделий по сравнению с прототипрм возросла в среднем в 2-2,5 раза. Указанные в формуле изобретения параметры найдены авторами экспериментально. Сущность изобретения поясняется при помощи графических материалов. На фиг. 1 показана зависимость скорости перемещения плазмотрона от величины рабочего тока по существующей технологии (кривая 1) и по предлагаемому решению (кривая 2) для стали 65Г толщиной по глубине реза 20 мм. На фиг. 2, а - фотография микрошлифа режущей кромки зуба дисковой бороны из стали 65Г, изготовленного по способу-прототипу (х200). На фиг. 2, 6 - фотография микрошлифа в зоне перехода упрочненной структуры в сердцевину по сечению режущей кромки зуба дисковой бороны из стали 65Г, изготовленного по предлагаемому способу (х200). Пример. Изготавливали серию зубьев дисковых борон из стали 65Г толщиной 8 мм. Лист предварительно закрепляли на столе. При помощи установки "Киев-4М" лист подвергали обработке. При этом плазмотрон перемещали по копиру. Скорость перемещения плазмотрона V и рабочий ток І р изменяли в следующем диапазоне: V=(7,0...28) · 10-3 м/с. lp= 150...300 А. Так приращение скорости перемещения плазмотрона на каждые 50А увеличения рабочего тока менее 3,0 · 10-3 м/с приводит к существенному снижению производительности, но, практически не сказывается на увеличении износостойкости рабочих органов. При d v > 3,5 × 10-3 м/с резко возрастает градиент температур по сечению рабочей кромки-изделия, что снижает ее износостойкость. Были выбраны следующие режимы обработки: - рабочий ток, І р = 250 А; - скорость движения плазмотрона V = 14 · 10-3 м/с; - расстояние между соплом плазмотрона и листом металла - Η = 3 мм; -приращение скорости d v при увеличении рабочего тока от 150 до 250 А на каждые 50А, составляло d v = (2,5... 4,0) × 10-3 м/с. Для каждого зуба задавали фиксированное значение d v . В процессе обработки листа жидкий металл с формируемой кромки изделия не удаляется, а, за счет большой по сравнению с зоной обработки массой металлического листа, интенсивно охлаждается. Это позволяет получить твердую износостойкую в условиях песчаных почв режущую кромку. Изготовленные бороны подвергали испытаниям в условиях эксплуатации при обработке песчаных почв. После обработки 12 га почвы бороны подвергали визуальному контролю для определения степени износа режущей кромки и определения оптимального значения приращения скорости d v . Зубья с минимальным и максимальным износом разрезали, изготавливали шлифы и определяли градиент микротвердости (фиг. 2, 6). На основании исследований уточняли режимы обработки. Оптимальным оказалось приращение скорости d v на каждые 50А увеличения рабочего тока, составляющее (3,0...3,5) · 10-3 м/с.