Скачать статью в pdf.

УДК 631.313

DOI: 10.15507/2658-4123.031.202104.544-558

 

Применение наплавочных материалов для повышения долговечности рабочих органов дисковых борон

 

Грядунов Сергей Семенович
доцент кафедры триботехнического материаловедения и технологий материалов Брянского государственного технического университета (241035, Российская Федерация, г. Брянск, бул. 50 лет Октября, д. 7), кандидат технических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1141-9969, Researcher ID: AAI-2666-2020, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Сиваков Владимир Викторович
доцент кафедры транспортно-технологических машин и сервиса Брянского государственного инженерно-технологического университета (241037, Российская Федерация, г. Брянск, пр-т Станке Димитрова, д. 3), кандидат технических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0175-9030, Researcher ID: R-7264-2019, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация 
Введение. В настоящее время для поверхностной обработки почвы широко используют дисковые бороны, рабочими органами которых являются диски, изнашивающиеся в процессе работы. Интенсивность изнашивания дисков зависит от износостойкости их рабочих поверхностей, режимов работы и свойств обрабатываемой почвы. Установлено, что эффективным способом повышения долговечности дисков является наплавка износостойкими материалами. Целью работы являются исследование изнашивания наплавочных материалов, которые могут быть использованы для упрочнения дисков, и составление рекомендаций по применению в ремонтных подразделениях сельхозпредприятий.
Материалы и методы. Наплавки электродами Т-590, порошковыми проволоками ПП-Нп200Х15С1ГРТ, ВЕЛТЕК-Н560.02 и ПП-Нп280Х9Ф7СГ4 были приняты в качестве исследуемых материалов. Для испытаний материалов на изнашивание в абразивной массе использовали установку, позволяющую моделировать влажность и состав (супесь или суглинок) почвы. При испытаниях по схеме диск-колодочка изучали влияние на изнашивание материалов таких факторов, как размер абразивных частиц, нагрузка и скорость трения скольжения. При полевых испытаниях контролировали изнашивание дисков из стали 65Г и наплавленных дисков «ромашка» с вырезами и со сплошным лезвием.
Результаты исследования. В результате лабораторных исследований материалов выявлены зависимости влияния влажности и состава почвы, нагрузки, зернистости абразива и скорости трения скольжения на износ. Основным фактором, определяющим износостойкость материалов, является их структурное состояние. Ряд износостойкости наплавок, установленный при лабораторных испытаниях, подтвержден в результате полевых испытаний.
Обсуждение и заключение. Наплавка порошковой проволокой ПП-Нп280Х9Ф7СГ4 обладает наиболее высокой износостойкостью из исследуемых материалов. Технология упрочнения дисков наплавкой современными материалами, в частности порошковой проволокой ПП-Нп280Х9Ф7СГ4, может быть реализована в условиях ремонтных подразделений сельхозпредприятий при наличии оборудования для наплавки и заточки рабочих поверхностей.

Ключевые слова: наплавка, наплавочные материалы, упрочнение, износ, дисковые бороны

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Грядунов С. С., Сиваков В. В. Применение наплавочных материалов для повышения долговечности рабочих органов дисковых борон // Инженерные технологии и системы. 2021. Т. 31, № 4. С. 544–558. doi: https://doi.org/10.15507/2658-4123.031.202104.544-558

Заявленный вклад соавторов:
С. С. Грядунов – подготовка и анализ литературных данных, разработка метода испытаний, проведение испытаний, обработка материалов.
В. В. Сиваков – подготовка и анализ литературных данных, доработка текста, проведение испытаний, обработка материалов.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила 20.12.2020; одобрена после рецензирования 10.02.2021;
принята к публикации 01.03.2021

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Шовкопляс А. В. Дисковые рабочие органы борон: технология изготовления и восстановления // Лесотехнический журнал. 2016. Т. 6, № 1. С. 203–211. doi: https://doi.org/10.12737/18743

2. Ерохин М. Н., Новиков В. С., Петровский Д. И. Прогнозирование ресурса рабочих органов почвообрабатывающих машин // Сельский механизатор. 2015. № 11. С. 6–9. URL: http://selmech.msk.ru/1115.html (дата обращения: 12.07.2021).

3. Бернштейн Д. Б. Абразивное изнашивание лемешного лезвия и работоспособность плуга // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2002. № 6. С. 39–42. URL: http://www.avtomash.ru/gur/2002/200206.htm (дата обращения: 12.07.2021).

4. Improving Wear Resistance of Agricultural Machine Components by Applying Hard-Alloy Thick-Layer Coatings Using Plasma Surfacing / S. A. Sidorov [et al.] // Metallurgist. 2017. Vol. 60. P. 1290–1294. doi: https://doi.org/10.1007/s11015-017-0443-7

5. Wear and Breakage Resistance of Hard Alloy Coatings Strengthened with Tungsten Carbide / S. A. Sidorov [et al.] // Metallurgist. 2018. Vol. 61. P. 1023–1028. doi: https://doi.org/10.1007/s11015-018-0602-5

6. Surfacing Methods for Increasing the Service Life of Rapidly Wearing Working Tools of Agricultural Machines / S. A. Sidorov [et al.] // Welding International. 2016. Vol. 30, Issue 10. P. 808–812. doi: https://doi.org/10.1080/09507116.2016.1148408

7. Novel High-Alloy Boron-Containing Steels for Driven Elements of Tilling Machines / A. Yu. Izmaylov [et al.] // Metal Science and Heat Treatment. 2017. Vol. 59. P. 208–210. doi: https://doi.org/10.1007/s11041-017-0130-0

8. Study of the Structure of New Wear-Resistant Steels for Agricultural Machinery Components after Operational Tests / V. V. Ryabov [et al.] // Metallurgist. 2016. Vol. 60. P. 839–844. doi: https://doi.org/10.1007/s11015-016-0374-8

9. Научные принципы повышения износостойкости рабочих органов почвообрабатывающей техники / А. Ю. Измайлов [и др.] // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2012. № 3. С. 5–7. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17856370 (дата обращения: 12.07.2021).

10. Formation Features of Structure-Phase States of Cr–Nb–C–V Containing Coatings on Martensitic Steel / S. V. Konovalov [et al.] // Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2016. Vol. 10, Issue 5. P. 1119–1124. doi:https://doi.org/10.1134/S1027451016050098

11. Application of Electric Arc Surfacing in the Manufacturing of Three-Dimensional Steel Products / S. S. Zhatkin [et al.] // Steel in Translation. 2020. Vol. 50, Issue 6. P. 381–386. doi: https://doi.org/10.3103/S0967091220060121

12. Упрочнение рабочих органов машин, работающих в абразиве / Н. Н. Литовченко [и др.] // Труды ГОСНИТИ. 2013. Т. 111, № 2. С. 86–88. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=18956303 (дата обращения: 13.07.2021).

13. Сенчишин В. С., Пулька Ч. В. Современные методы наплавки рабочих органов почвообрабатывающих и уборочных сельскохозяйственных машин (обзор) // Автоматическая сварка. 2012. № 9. С. 48–54. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22774169 (дата обращения: 12.07.2021).

14. Сидоров С. А. Совершенствование конструкции и упрочнение дисковых рабочих органов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2003. № 8. С. 30–32. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23951983 (дата обращения: 12.07.2021).

15. Сидоров С. А. Методика расчета на износостойкость моно- и биметаллических почворежущих рабочих органов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2003. № 12. С. 35–39. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23951503 (дата обращения: 16.06.2021).

16. Санкина О. В. Повышение износостойкости орудий почвообрабатывающих машин // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33, № 8. С. 77–80. doi: https://doi.org/10.24411/0235-2451-2019-10817

17. Characterization of Different Surface Layers Produced by Solid Boron-Nitro-Carburizing Thermochemical Treatment on AISI 1020 [Электронный ресурс] / A. Galiotto [et al.] // Materials Research. 2019. Vol. 22, Issue 5. doi: https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2019-0316

18. Ерохин М. Н., Новиков В. С., Петровский Д. И. К вопросу об импортозамещении рабочих органов зарубежных почвообрабатывающих машин // Труды ГОСНИТИ. 2015. Т. 121. С. 206–212. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25411026 (дата обращения: 12.07.2021).

19. Evaluation Method of Impact and Abrasive Steel Resistance / E. V. Bratkovsky [et al.] // Journal of Friction and Wear. 2019. Vol. 40, no. 2. P. 133–138. doi: https://doi.org/10.3103/S1068366619020041

20. Modeling the Technological Process of Tillage / S. G. Mudarisov [et al.] // Soil and Tillage Research. 2019. Vol. 190. P. 70–77. doi: https://doi.org/10.1016/j.still.2018.12.004

21. Установка для испытаний на абразивное изнашивание : патент 190350 Российская Федерация / Грядунов С. С., Сиваков В. В., Нищаков С. И. № 2019108332 ; заявл. 21.03.2019 ; опубл. 28.06.2019, Бюл. № 19. 5 с. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=40995563 (дата обращения: 12.07.2021).

22. Шитов А. Н. Влияние различных факторов на изнашивание рабочих органов почвообрабтывающих машин // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2002. № 7. С. 21–23.

23. ASTM G65-16e1, Standard Test Method for Measuring Abrasion Using the Dry Sand/Rubber Wheel Apparatus [Электронный ресурс] // ASTM International. West Conshohocken, PA, 2016. doi: https://doi.org/10.1520/G0065-16E01

24. Method for Preparing an Efficient Master Alloy for Steel Boriding / Ya. P. Lobachevskii [et al.] // Metallurgist. 2019. Vol. 62. P. 986–993. doi: https://doi.org/10.1007/s11015-019-00731-z

25. The Effect of Retained Austenite Stability on Impact-Abrasion Wear Resistance in Carbide-Free Bainitic Steels / L. Binggang [et al.] // Wear. 2019. Vol. 428–429. P. 127–136. doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2019.02.032

26. Шовкопляс А. В. Анализ причин изнашивания дисковых рабочих органов и моделей изменения свойств почвы под их воздействием // Вестник науки и образования Северо-Запада России. 2015. Т. 1, № 3. С. 87–94. URL: http://vestnik-nauki.ru/wp-content/uploads/2015/12/2015-№3-Шовкопляс.pdf

27. Статистический анализ износов дисков дисковых орудий / А. М. Михальченков [и др.] // Техника и оборудование для села. 2016. № 7. С. 42–45. URL: https://rosinformagrotech.ru/data/tos/arkhiv-zhurnala-besplatnyj-dostup/download/57-arkhiv-zhurnala-za-2016/432-tekhnika-i-oborudovaniedlya-sela-7-229-iyul-2016-g (дата обращения: 06.11.2020).

 

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.