Плазменное упрочнение лезвийного почвообрабатывающего инструмента

Рассмотрен способ поверхностного упрочнения режущей кромки инструмента высококонцентрированной плазменной струей. Приведены результаты испытаний образцов на абразивную износостойкость по методике Бринелля-Хауорта при удельном давлении на образец 17,5 МПа. Также приведены результаты микрофрактографич...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2009
Hauptverfasser:	Самотугин, С.С., Литвиненко, Д.С., Мазур, В.А., Гагарин, В.А.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2009
Schriftenreihe:	Металл и литье Украины
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104349
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Плазменное упрочнение лезвийного почвообрабатывающего инструмента / С.С. Самотугин, Д.С. Литвиненко, В.А. Мазур, В.А. Гагарин // Металл и литье Украины. — 2009. — № 11-12. — С. 26-29. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-104349
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1043492016-07-09T03:02:00Z Плазменное упрочнение лезвийного почвообрабатывающего инструмента Самотугин, С.С. Литвиненко, Д.С. Мазур, В.А. Гагарин, В.А. Рассмотрен способ поверхностного упрочнения режущей кромки инструмента высококонцентрированной плазменной струей. Приведены результаты испытаний образцов на абразивную износостойкость по методике Бринелля-Хауорта при удельном давлении на образец 17,5 МПа. Также приведены результаты микрофрактографического анализа изломов. Сделан вывод об эффективности применения плазменного поверхностного упрочнения режущих кромок почвообрабатывающего инструмента. Розглянуто поверхневе зміцнення ріжучої кромки інструменту висококонцентрованим плазмовим струменем. Наведено результати випробувань зразків на абразивну зносостійкість за методикою Бринелля-Хауорта при питомому тиску на зразок 17,5 МПа. Також наведено результати мікрофрактографічного аналізу зламів. Зроблено висновок про ефективність застосування плазмового поверхневого зміцнення ріжучих кромок грунтообробного інструменту. The article presents a method of surface hardening the cutting edge of tool by high con-centrated plasma stream. Results of testing the samples on the abrasive wear resistance by the method Brinell-Howorth with the specific pressure on the sample in 17,5 MPa. Also, the results of the analysis mikrofraktografic breaks were given. The conclusion about the effective of plas-ma surface hardening of the cutting edge of soilcultivating tools was done. 2009 Article Плазменное упрочнение лезвийного почвообрабатывающего инструмента / С.С. Самотугин, Д.С. Литвиненко, В.А. Мазур, В.А. Гагарин // Металл и литье Украины. — 2009. — № 11-12. — С. 26-29. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104349 621.791.927.5:669.017 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Рассмотрен способ поверхностного упрочнения режущей кромки инструмента высококонцентрированной плазменной струей. Приведены результаты испытаний образцов на абразивную износостойкость по методике Бринелля-Хауорта при удельном давлении на образец 17,5 МПа. Также приведены результаты микрофрактографического анализа изломов. Сделан вывод об эффективности применения плазменного поверхностного упрочнения режущих кромок почвообрабатывающего инструмента.
format	Article
author	Самотугин, С.С. Литвиненко, Д.С. Мазур, В.А. Гагарин, В.А.
spellingShingle	Самотугин, С.С. Литвиненко, Д.С. Мазур, В.А. Гагарин, В.А. Плазменное упрочнение лезвийного почвообрабатывающего инструмента Металл и литье Украины
author_facet	Самотугин, С.С. Литвиненко, Д.С. Мазур, В.А. Гагарин, В.А.
author_sort	Самотугин, С.С.
title	Плазменное упрочнение лезвийного почвообрабатывающего инструмента
title_short	Плазменное упрочнение лезвийного почвообрабатывающего инструмента
title_full	Плазменное упрочнение лезвийного почвообрабатывающего инструмента
title_fullStr	Плазменное упрочнение лезвийного почвообрабатывающего инструмента
title_full_unstemmed	Плазменное упрочнение лезвийного почвообрабатывающего инструмента
title_sort	плазменное упрочнение лезвийного почвообрабатывающего инструмента
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2009
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104349
citation_txt	Плазменное упрочнение лезвийного почвообрабатывающего инструмента / С.С. Самотугин, Д.С. Литвиненко, В.А. Мазур, В.А. Гагарин // Металл и литье Украины. — 2009. — № 11-12. — С. 26-29. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT samotuginss plazmennoeupročnenielezvijnogopočvoobrabatyvaûŝegoinstrumenta AT litvinenkods plazmennoeupročnenielezvijnogopočvoobrabatyvaûŝegoinstrumenta AT mazurva plazmennoeupročnenielezvijnogopočvoobrabatyvaûŝegoinstrumenta AT gagarinva plazmennoeupročnenielezvijnogopočvoobrabatyvaûŝegoinstrumenta
first_indexed	2025-07-07T15:14:58Z
last_indexed	2025-07-07T15:14:58Z
_version_	1837001657881198592
fulltext	26 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 11-12, 2009 Характер и интенсивность изменения формы и размеров лезвийного почвообрабатывающего инструмента в процессе его абразивного изна- шивания в значительной мере определяют ресурс почворежущих рабочих органов, а также уровень энергетических затрат и качество технологиче- ских операций, выполняемых сельскохозяйствен- ными машинами. Работоспособность почвообра- батывающего инструмента зависит от твердости и износостойкости его рабочей поверхности, а также от внешних факторов – свойств обрабаты- ваемой абразивной среды (почвы), ее исходной генетической однородности, влияния изменяю- щихся погодных условий, наличия агрессивных сред – влаги, солей и т. д. [1, 2]. Рабочие органы сельхозмашин традиционно изготавливают из средне- или высокоуглероди- стых сталей марок Ст 5, Ст 6, 65Г, У8 и др. Наи- более распространенным методом их упрочне- ния является объем ная термическая обработка – закалка+отпуск. Кроме абразивного из носа, ра- бочие органы зачастую подвержены воздействию значитель ных динамических нагрузок. Поэтому от- пуск в процессе объемной тер мообработки обыч- но выполняют средним или высоким (300-600 оС), чтобы обеспечить достаточную вязкость стали [1]. Повышение тем пературы отпуска закаленной стали приводит к пропорциональному сни жению ее износостойкости. Поэтому для инструмента, работающего в условиях интенсивного ударно- абразивного изнашивания, эффектив но сохра- нение высокой исходной вязкости основного металла и повы шение износостойкости рабочей кромки методами поверхностного упрочнения, из которых (применительно к рабочим органам сельхозма шин) получили распространение: за- калка ТВЧ; дуговая, газопламенная или индукци- онная наплавка высоколегированными материа- лами [1]. Перспективно также лазерное упроч- нение [3]. Возможность повыше ния комплекса эксплуатационных свойств сталей, в том числе углеро дистых, при плазменной обработке [4] по- зволяет рекомендовать этот спо соб для упрочне- ния почвообрабатывающего инструмента. При оптимизации технологии упрочнения лез- вийного почвообрабатывающего инструмента на- ряду с металлографическими исследованиями проводились испытания на ударную вязкость и абразивную износостойкость образцов из стали марки 65Г в сле дующих структурных состояниях: нормализация (состояние поставки), объемная закалка от 850 °С в масло (базовая технология), объемная закалка с отпуском при 300 оС (1 ч), плазменное упрочнение, плаз менное упрочне- ние с отпуском при 300 оС (1 ч). Ударная вяз кость КСv определялась на стандартных образцах с V-образным над резом, вырезанных из листового проката толщиной 10 мм. Упрочнен ная зона глу- биной 3,0-3,5 мм располагалась на верхней грани образцов вдоль надреза. Такая конструкция образ- цов позволяла имитировать ха рактер разрушения дисков в процессе эксплуатации – зарождение тре щины в упрочненной зоне и последу-ющее ее распространение в сталь с исходной структурой. На изломах испытанных образцов проводился микрофрактографический анализ на растровом электронном микроскопе РЭМ-100У. Испытания на абразивную износостойкость про водились по методике �ринелля-Хауорта при удельном давле- нии на образец 17,5 МПа. В качестве абразива ис- пользован корунд зернис тостью 0,2-0,5 мм. Плаз- менная обработка плоских образцов 50x60x10 мм осуществлялась на одной из плоских граней с на- несением упроч ненных зон поперек направлению трения. Коэффициент износостойкости К и опре- делялся как отношение ∆Pисх / ∆Pупр, где ∆Pисх и ∆Pупр – потери в массе образцов при трении в течение 0,5 ч соответ- ственно упрочненных и в исходном состоянии. Результаты замеров твердости и испытаний при- ведены в табл. 1. Исследования показали, что сталь марки 65Г в нормализованном состоянии имеет ферритно- УДК 621.791.927.5:669.017 С. С. Самотугин, Д. С. Литвиненко, В. А. Мазур, В. А. Гагарин Приазовский государственный технический университет, Мариуполь ПЛАЗМЕННОЕ УПРОЧНЕНИЕ ЛЕЗВИЙНОГО ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА Рассмотрен способ поверхностного упрочнения режущей кромки инструмента высококонцентри- рованной плазменной струей. Приведены результаты испытаний образцов на абразивную износо- стойкость по методике Бринелля-Хауорта при удельном давлении на образец 17,5 МПа. Также при- ведены результаты микрофрактографического анализа изломов. Сделан вывод об эффективности применения плазменного поверхностного упрочнения режущих кромок почвообрабатывающего инструмента. Ключевые слова: почвообрабатывающий инструмент, плазменная струя, упрочнение МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 11-12, 2009 27 перлитную структуру (рис. 1), наиболее высокую ударную вязкость и наиболее низкую твердость и износостойкость. Плаз менное упрочнение спо- собствует снижению ударной вязкости в 2 раза и повышению износостойкости на 65 %. Объемная закалка снижает удар ную вязкость почти в 3 раза и повышает износостойкость лишь на 22 %. Резкое охрупчивание стали марки 65Г после объемной закалки обуслов лено получением круп- ноигольчатой мартенситной структуры, которая, несмотря на значительное повышение твердости, не способствует су щественному повышению абра- зивной износостойкости. �олее благо приятное сочетание эксплуатационных свойств стали марки 65Г после плаз менного упрочнения обусловлено формированием в упрочненной зоне высокоди- сперсной мартенситной структуры (рис. 1) с твер- достью, значительно превосходящей уровень, до- стигаемый при закалке в печи. При этом особенно важно отметить, что одновременно с повышением износостойкости происходит увеличение вязкости (по сравнению с объемной закалкой) – KCv после плазменного упрочнения на 30 % выше, чем после объемной закалки (табл. 1). Установленный характер влияния разных ме- тодов упрочнения на экплуатационные свойства стали марки 65Г хорошо иллю- стрируется результатами микро- фрактографического анализа из- ломов (рис. 2). В исходном состоянии (после нормализации) сталь марки 65Г разрушается по хрупкому меха- низму транскристаллитного скола (рис. 2, а). Микрорельеф излома характеризуется четко выражен- ным ручьистым узором. Ориен- тировка фасеток скола указывает направление распространения магистральной трещины. Размер фасеток скола соответствует размеру перлитного зерна. Сталь марки 65Г после закалки в печи разрушается по смешанному хрупкому микромеханизму, основ- ной составляющей которого является интеркри- сталлитный скол. Это наиболее опасный механизм хрупкого разрушения. Охрупчивание сталей при закалке вызвано возникновением больших струк- турных микронапряжений (второго рода и локаль- ных), а также ослаблением связей по границам действительного аустенитного зерна, вызванным выделением и осаждением частиц второй фазы – карбидов, примесей и т. п. В итоге ударная вяз- кость после объемной закалки (по сравнению с исходным состоянием) снижается почти в 3 раза. При плазменном упрочнении стали марки 65Г (по сравнению с объемной закалкой) резко умень- шается размер действительного аустенитного зерна, степень дисперсности мартенсита и уро- вень структурных микронапряжений. В данном слу- чае роль дефектов критического размера играют уже не границы зерен, а дисперсные мартенситные кристаллы и дисперсные выделившиеся частицы Вариант упрочнения HV KCV, Дж/см2 К и Нормализация (исходное состояние) 240-255 20,0 1,0 Объемная закалка 670-690 7,0 1,22 Объемная закалка + отпуск 390-410 8,8 1,10 Плазменное упрочнения 850-870 9,6 1,65 Плазменное упрочнение + отпуск 505-520 11,5 1,36 Таблица 1 Эксплуатационные свойства стали марки 65Г при различных методах упрочнения Рис. 2. Электронные микрофрактограммы изломов образцов из стали марки 65Г: а – в исходном состоянии; б – после объемной за- калки; в – в зоне плазменного упрочнения; г – на границе упрочненной зоны с исходной структурой, х500 а б в г Рис. 1. Микроструктура стали марки 65Г в отдель- ных точках упрочненной зоны (1, 2), переходной зоны (3) и в исходном состоянии (4), х1000 28 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 11-12, 2009 1. Ткачев В. И. Износ и повышение долговечности деталей сельскохозяй- ственных машин. – М.: Машиностроение, 1971. – 264 с. 2. Бернштейн Д. Б., Лискин И. В. Моделирование абразивного изна- шивания почворежущих лезвий // Трение и износ. – 1993. – Т.14. – № 6. – С.1025-1036. 3. Алискин В. В. Повышение износостойкости вариаторов хода зерноубо- рочных комбайнов лазерной закалкой // Повышение надежности и долговечности деталей сельскохозяйственных машин методами термической и химикотермиче- ской обработки. – М.: НТО Машпром, 1981. – С. 82. 4. Лещинский Л. К., Самотугин С. С., Пирч И. И., Комар В. И. Плазменное поверхностное упрочнение. – Киев: Техника, 1990. – 109 с. 5. Самотугин С. С. Особенности торможения разрушения в слоистых композиционных материалах, полученных наплавкой или поверхностной закалкой // �изика и химия обработки материалов. – 1998. – № 1. – С. 64-69 САМОТУГіН С. С., лИТВИНЕНКО Д. С., МАЗУР В. О., ГАГАРіН В. О. Плазмове зміцнен- ня лезового ґрунтообробного інструменту Розглянуто поверхневе зміцнення ріжучої кромки інструменту висококонцентрованим плазмо- вим струменем. Наведено результати випробувань зразків на абразивну зносостійкість за ме- тельно выше по сравнению с объемной закалкой и после дующим отпуском (см. табл.). Регулирование формы и размеров упрочнен- ной зоны за счет ре жимов обработки (рис. 3) по- зволяет при необходимости реализо вать эффект самозатачивания лезвийного инструмента в про- цессе эк сплуатации, заключающийся в таком из- бирательном износе неоднород ного по сечению лезвия, при котором сохраняется необходимая форма и режущие свойства. �олее твердый упроч- ненный слой изнашивается менее интенсивно и, следовательно, выступает вперед, образуя режу- щую кромку лезвия (рис. 3, а). Для реализации эф- фекта самозатачивания, согласно [1], твердость упрочненного слоя должна быть не менее, чем в 3 раза выше твердости исходного металла, что достигает ся при плазменном упрочнении стали марки 65Г в нормализованном состоя нии. Плазменное упрочнение лезвийного почво- обрабатывающего инструмента может осущест- вляться как в непрерывном режиме (по периметру режущей кромки), так и с нанесением дискретных участков заданных размеров и с заданным шагом, что благоприятно сказывается на работоспособно- сти инструмента и качестве обработки почвы. Выводы • Эффективным методом повышения работо- способности лезвийного почвообрабатывающего инструмента является поверхностное упрочнение режущей кромки высококонцентрированной плаз- менной струей. По сравнению с объемной закал- кой в печи при этом достигается одновременное повышение твердости, износостойкости и удар- ной вязкости. • Нанесение на режущую кромку упрочненной зоны с высокой степенью дисперсности структуры и высокой твердостью при сохранении пластич- ной сердцевины способствует дополнительному повышению работоспособности за счет реализа- ции эффекта торможения разрушения на границе с исходным металлом. карбидов. Разрушение происходит по другому ме- ханизму – квазискола (рис. 2, в). Это также излом при хрупком разрушении, но характеризующий- ся значительно более высокой энергоемкостью. Высокая дисперсность излома свидетельствует о многочисленности актов микроразрушений. Про- исходит так называемое рассеяние энергии разру- шения.�рактографическим анализом на границе упрочненной зоны с исходной структурой выявле- но торможение разрушения по механизму ветвле- ния траектории трещины с образованием на изло- ме специфической ступени (рис. 2, г). Реализации торможения трещины способствует анизотропия вязкости разрушения на границе зон и возникно- вение внутренних локальных касательных напря- жений [5]. Высокая хрупкость объемнозакаленных угле- родистых сталей по служила основанием для ре- комендаций [1] о нецелесообразности увеличе- ния твердости свыше hrC60 (hv745) при значи- тельных удар ных нагрузках на лезвие почворежу- щего инструмента. Однако нанесе ние локального упрочненного слоя и совместное его нагружение в про цессе эксплуатации с пластичным исходным металлом позволяет отойти от этой рекоменда- ции. Для тяжелонагруженного почвообрабатыва- ющего инструмента (например, в условиях обра- ботки каменистой почвы) дополнительное повы- шение вязкости достигается применением после плазменного уп рочнения объемного отпуска. В этом случае твердость и износостой кость значи- Рис. 3. �орма и размеры упрочненной зоны на режущем клинелезвийном почвообрабатыва- ющем инструменте при упрочнении на режи- мах: I = 300 А; V = 7 · 10-3 м/с (а); I = 400 А; V =7·10-3 м/с (б) а б МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 11-12, 2009 29 тодикою Бринелля-Хауорта при питомому тиску на зразок 17,5 МПа. Також наведено результати мікрофрактографічного аналізу зламів. Зроблено висновок про ефективність застосування плазмо- вого поверхневого зміцнення ріжучих кромок грунтообробного інструменту. Ключові слова: грунтообробний інструмент, плазмовий струмінь, зміцнення sAmotuGin s., litvinenKo D., mAzur v., GAGArin v. Plasma hardening of cutting edges of soil-culti�ating tool The article presents a method of surface hardening the cutting edge of tool by high con-centrated plasma stream. Results of testing the samples on the abrasive wear resistance by the method Brinell-Howorth with the specific pressure on the sample in 17,5 MPa. Also, the results of the analysis mikrofraktografic breaks were given. The conclusion about the effective of plas-ma surface hardening of the cutting edge of soil- cultivating tools was done. Keywords: soil-cultivating, tool, plasma stream, hardening ков сырьевых печей и повышается до 470-515 оС для змеевиков промежуточных печей процессов рифор- минга. Радиантно-конвекционная трубчатая печь П-1 установки каталитического риформинга и гидро- очистки лГ-35-11/300 состоит из четырех рядом расположенных радиантных камер и примыкаю- щей к ним общей конвекционной камеры. В каждой радиантной камере размещено по два змеевика из десяти труб размером 219х12 мм, соединяемых между собой коллекторами Ду 200; материал труб радиантной камеры и коллекторов – сталь марки 15Х5М. Змеевик конвекционной камеры выполнен из стали марки 12Crmo19.5 tGl 15089 (немецкий аналог стали отечественного производства марки 15Х5 М); размер труб змеевика 219х12 мм. Заме- тим, что в трубчатых печах производится нагрев смеси сырья с циркулирующим газом и, кроме того, промежуточный подогрев парогазовых по- токов между реакторами. Тепловой режим работы трубчатой печи приведен в табл. 1. Среднелегированные хромомолибденовые Установки каталитического риформинга пред- ставляют собой комплекс процессов, включающих гидроочистку сырья, каталитический риформинг и стабилизацию конденсата. В состав установок входит большое количество разнообразного и сложного оборудования, в том числе реакторные блоки с отделением трубчатых печей, эксплуа- тирующиеся при повышенных давлениях и тем- пературах. Это оборудование подвергается воз- действию агрессивных газовых сред, содержа- щих водород и сероводород. Такое воздействие в определенных условиях приводит к водородной коррозии, проявляющейся в изменении структу- ры металла, деградации механических характери- стик [1-3], что повышает опасность возникновения разрушения конструкции при гидравлических или пневматических испытаниях во время технических освидетельствований. Трубчатые печи являются одним из основных аппаратов, определяющих производительность установок. Тепловой режим работы трубчатых печей колеблется в пределах от 350 до 450 оС для змееви- УДК 621.7 С. З. Стасюк Институт проблем прочности им. Г. С. Писаренко НАН Украины, Киев РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ХРОМОМОЛИБДЕНОВЫХ СТАЛЕЙ В КОНСТРУКЦИИ ПЕЧНЫХ ЗМЕЕВИКОВ ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ УСТАНОВКИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА И ГИДРООЧИСТКИ Исследованы механические свойства основного металла и сварных соединений труб змеевика трубчатой печи установки каталитического риформинга, выполненных из хромомолибденовых ста- лей марок 12CrMo19.5 и 15Х5М-У. Показано, что длительная эксплуатация материала в условиях взаимодействия с водородсодержащей средой привела к резкому падению ударной вязкости свар- ных швов и их хрупкому разрушению при комнатной температуре. Ключевые слова: хромомолибденовые стали, водородная коррозия, трубчатая печь, лабораторные исследования, механические характеристики, основной металл, сварные соединения

Плазменное упрочнение лезвийного почвообрабатывающего инструмента

Institution

Ähnliche Einträge