Разработка технологического процесса термической обработки детали (стрельчатая лапа)

Предложенное новое соотношение  размеров обеспечивает высокую эксплуатационную надежность лапы при различных условиях ее работы, включая послеуборочное рыхление уплотненной почвы.

 

1.2 Виды стрельчатых лап культиватора и их применение.

Начало изучения технологических  процессов, т. е. способов изготовления заготовок, в результате которых получается готовое изделие, соответствующее по размерам, форме и качеству поверхности требованиям, предъявляемым к его работе, относится к первым годам прошлого столетия.

Ведущее место в дальнейшем росте  экономики страны принадлежит отраслям машиностроения, которые обеспечивают материальную основу технического прогресса  всех отраслей народного хозяйства. В настоящее время машиностроение располагает мощной производственной базой.

Виды лап культиватора: рабочий  орган для поверхностной обработки  почвы и уничтожения сорных растений. Различают полольные, рыхлит. и универсальные  лапы культиватора

Рис.1.5. Разновидности стрельчатых лапкультиваторов сельхозмашин: а - плоскорежущая (бритва); б - стрельчатая плоскорежущая; в - стрельчатая универсальная; г - долото; д - оборотная; е - пружинные зубья; ж - подкормочный нож; з - копьевидная

 

 

    Полольная лапа культиватора снабжена острозаточенным  лезвием и обеспечивает интенсивное подрезание сорняков. Рыхлительная лапа культиватора имеет широкое долото и интенсивно рыхлит почву. Универсальная  лапа культиватора с копьевидным наконечником и острозаточенными кромками рыхлит почву и одновременно подрезает сорняки.

Плоскорежущие — односторонние  и стрельчатые — лапы предназначены  для подрезания сорняков на глубину  до 6 см. Лапы шириной до 10 см могут  быть использованы для рыхления на глубину до 8 см. Они характеризуются  малым углом крошения , применяются  на тракторных и конных пропашных культиваторах в условиях, когда не допускается смещения и переворачивания почвы. Эти лапы используются также для сплошной обработки полей (уход за парами) в засушливых районах. В условиях повышенной влажности почвы сорняки, подрезанные плоскорежущей лапой, могут приживаться вследствие отсутствия смещения почвы. В таких случаях рекомендуется за лапами устанавливать зубья прополочной бороны.[6]. 
Односторонние плоскорежущие лапы (бритвы) используют также для прореживания (букетировки) культурных растений при поперечном ходе культиватора. Наличие у бритвы вертикальной части — щитка, предохраняющего рядок от присыпания почвой, позволяет работать с малыми защитными зонами. 
При наличии корки на почве щиток, не разрезая, сдвигает ее вместе с растениями и повреждает корневую систему. В этом случае бритву применяют в комплекте с дисковым ножом (плоским или вогнутым), устанавливая его впереди бритвы в плоскости ее вертикального щитка (или под углом 1—2°). 
Наклонная часть лезвия бритвы воспринимает выталкивающее давление почвы, поэтому бритвы заглубляются хуже стрельчатой лапы. Бритвы изготовляются правыми и левыми с одинаковыми параметрами. Несимметричное очертание лапы создает неуравновешенное боковое давление, которое следует учитывать при расстановке лап на культиваторе и выборе способа крепления их к раме. 
Стрельчатые плоскорежущие лапы используются в комплекте с бритвами при работе в широких междурядьях в тех случаях, когда требуется небольшая (до 6 см) глубина обработки и наименьшее смещение почвы. Такие лапы распространены в овощных и свекловичных хозяйствах, а также в районах поливного хлопководства. 
Стрельчатые универсальные лапы применяются в тракторных культиваторах. Геометрическое отличие от плоскорежущих стрельчатых лап заключается в углах крошения |3, углах подъема а и форме переходной части (груди) от носа лапы к стойке. Одновременно с подрезанием сорняков они производят рыхление почвы. Лапы с углом |3 = 28° применяются для обработки паров, предпосевной подготовки почвы и междурядной обработки высокостебельных культур на глубину до 10 см. 
Стрельчатые универсальные лапы с углом |3 = 30° применяются на культиваторах с пружинными предохранителями, выглубляющими лапу при встрече с препятствиями, а также на культиваторах-рыхлителях для работы на глубине до 12—14 см. Поэтому они отличаются большей прочностью. 
Американские лапы этого типа имеют утолщенную носовую часть для оттяжки по мере затупления. 
Выбор основных размеров полольных лап. Основными параметрами, по которым проектируются полольные лапы, являются: ширина захвата лапы Ь, угол раствора крыльев 2у; угол крошения р, ширина крыльев лапы Ь1 и Ьъ толщина материала 6 и угол заострения лезвия i. Значения параметров применяемых лап приведены в табл. 10. 
Ширина захвата b полольных лап зависит от схемы расстановки лап на заданной операции. Максимальная ширина захвата определяется прочностью и жесткостью, но берется не более 400 мм для стрельчатых лап и 200 мм для односторонних лап. Лапы большего захвата, не имея достаточной жесткости, образуют неровное дно борозды и плохо заглубляются. Для достижения необходимой жесткости приходится увеличивать толщину материала, что утяжеляет конструкцию орудия. Лезвия лап большой ширины захвата обволакиваются корнями сорной растительности, на них налипает земля и они выглубляются из почвы. Минимальная ширина захвата стрельчатых и односторонних лап определяется из условий bmin>3c, где с — величина перекрытия между лапами переднего и заднего рядов. Наименьший рчзмер применяемых лап bmm = 85 мм. При малой ширине лап возможно забивание культиватора землей и сорной растительностью из-за большого количества стоек, близко расположенных одна к другой. Узкие полольные лапы обычно применяются для поперечного прореживания растений и для работы в узких междурядьях.

     Стрельчатые лапы предназначены для ресурсосберегающей обработки почвы без оборота пласта под посев озимых и яровых зерновых культур по стерневым фонам, под пожнивные и покосные посевы, а также для зяблевой обработки и весновспашки. Глубина обработки достигает 14-15 см. 
Культиваторы стрельчатые лапы  широко применяются при минимальной технологии возделывания в варианте раздельного сева. В этом варианте предварительно проводится подготовка почвы и только затем производится посев дисковыми или иными сеялками. Раздельный посев необходимо применять в том случае, когда возникает большой разрыв между уборкой и посевом озимых и нельзя допускать высыхания и затвердевания почвы. Раздельные посев с большими промежутками между подготовкой почвы и севом широко применяется в южных районах Россию.

 

  1.3 СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРЕЛЬЧАТОЙ ЛАПЫ КУЛЬТИВАТОРА

      Стрельчатые лапы изготовляют из  углеродистой или низколегированной конструкционной стали с содержанием углерода от 0,45 до 0,75 %. Набольшее применение находят, стали марок: 65Г, 70,  У8А,  70Г,  60С2А,  9ХС,  50ХФА,  60С2, 55С2.

      С целью повышения  износостойкости режущей кромки  рабочих органов почовобрабатывающих  машин производят наплавку. В  качестве наплавочного материала используют дорогостоящие материалы, например сормайт, высоколегированный чугун и другие материалы, содержащие в своем составе большое количество дефицитных легирующих элементов, таких как хром, никель, вольфрам. Добавка этих элементов резко увеличивает себестоимость изготовления инструмента.

        Стрельчатая лапа относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано при изготовлении рабочих органов сельскохозяйственных машин. Способ заключается в изготовлении лапы с держателем и нанесением режущей кромки, при этом держатель изготавливают из стали с разным сечением стенок и двух пластин. Пластины между собой и держателем скрепляют, например, сваркой плавлением.           Сечение стенок держателя увеличивают от кромок к центру при изготовлении лап с большой шириной захвата. При изготовлении лап культиваторов с меньшей шириной захвата или лап сеялок (например, C3C2,I) сечение стенок держателя увеличивают от центра к кромкам. Такая технология позволит упростить технологию производства лапы, унифицировать ее изготовление и удешевить его. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Рис.1.6.

Стрельчатая лапа относится  к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к способам изготовления рабочих органов сельскохозяйственных машин.

Известен способ восстановления деталей, включающий изготовление новой рабочей части в виде элемента, сборку и сварку элемента с изношенной деталью (а.с. СССР №1301605, В 23 К 9/04, B 23 D 6/00 от 16.05.85, опублик. БИ №13 от 07.04.87).

Недостатком данного способа является невозможность применения его для изготовления лапы культиватора.

Наиболее близким по технической  сущности является способ изготовления лапы культиватора, заключающийся в  изготовлении лапы с нанесением режущей  кромкой (Патент Франции №2767448, А 01 В 15/02 от 20.08.97, опубл. 26.02.99, РЖ "Тракторы и сельскохозяйственные машины и орудия" (отд. вып) шифр 44, ВНИНИТИ, №РЖ 00.3.44.65 П – прототип).

Лапу по данному способу изготавливают  из листах штамповкой за 4-5 переходов, что требует изготовления сложной оснастки. Кроме того, по данному способу невозможно изготовить лапы с разными типоразмерами и из разнородных материалов. Для лап с разными типоразмерами необходима разная штамповая оснастка, что усложняет технологию производства и удорожает ее.

Задачей данной стрельчатой лапы является упрощение технологии производства лапы, унификация в изготовлении ее и удешевление.

Поставленная задача решается способом производства лапы культиватора, заключающимся  в изготовлении лапы с держателем и нанесении режущей кромки, данной стрельчатой лапы изготавливают держатель из стали с разным сечением стенок и две пластины, скрепляют пластины между собой и держателем, например, сваркой плавлением.

Способ по пункту I стрельчатая лапа выполнена так, что сечение стенок держателя увеличивают от кромок к центру.

Способ по пункту I стрельчатая лапа выполнена так, что сечение стенок держателя увеличивают от центра к кромкам.

Анализ предложенного решения  с прототипом позволил выделить признаки, отличающие предложенное решение от прототипа, что соответствует критерию "новизна".

Сравнительный анализ предложенного  решения с известными не выявил решений, признаки которых полностью совпадают  с признаками предложенного решения, что соответствует критерию "изобретательский уровень".

Способ осуществляется следующим образом. На гильотине отрезают заготовку на держатель, при этом конец заготовки в виде острого угла получают при разрезании полосы или ленты по шаблону с помощью плазмы.

Две пластины вырезают из полосы или  ленты на гильотине. На пластинах в дальнейшем формируют режущую кромку лапы. На ковочном молоте формируют держатель, с отогнутым концом для крепления лапы к стойке, с помощью 2-х матриц. На первой матрице формируют наружный профиль и проковывают до необходимого сечения. Затем помещают на вторую матрицу, формируя необходимый внутренний профиль. После чего пробивают отверстия для крепления лапы к стойке.

При этом для лап культиваторов  с большей шириной захвата  – сечение профиля создают  утолщенным от кромок к центру, так  как для таких лап необходима большая жесткость.

Для лап культиваторов с меньшей  шириной захвата, а также для  лап сеялок (например, СЗС 2, 1) толщину  стенок увеличивают от центра к кромкам, создавая лучшие условия для формирования сварочного шва при сварке держателя  с пластинами, а также для оптимизации прочностных характеристик держателя. В том и другом случаях держатель получают из меньшей заготовки, экономя металл для его изготовления.

На вырубленных пластинах  формируют режущую кромку либо на молоте, либо фрезеруют. Затем собирают, в кондукторе, из держателя и двух пластин лапу культиватора и проводят сварку. При этом сваривают стенки держателя с пластинами, как сверху лапы, так и снизу; а также сваривают полосы между собой. При данном способе получается унифицированный держатель, к которому могут привариваться пластины разного размера, позволяющие создавать культиваторы с разной шириной захвата.

Лапа культиватора состоит  из держателя 1, двух пластин 2 с лезвием 3, держатель 1 сварен с пластинами 2 и пластины 2 между собой, например сваркой плавлением 4.

Пример осуществления  способа. При изготовлении лапы культиватора КПЭ – 3,8, заготовку для изготовления держателя 1 вырезают из полосы шириной 264 мм и толщиной 10 мм из стали марки 45. Полосу по шаблону с помощью машины для плазменной резки разрезают на две с формированием на каждой заготовке острого угла. Полученную полосу на гильотине разрезают на заготовки с размером основания 98 мм и высотой заготовки в вершине угла 168 мм. После чего нагревают заготовку до 950 ^оС в горне, затем помещают на первую матрицу и проковывают на молоте до окончания формирования наружного профиля и сечения в центре держателя 10 мм по кромкам его 6 мм. После этого заготовку помещают на вторую матрицу и формируют необходимый внутренний профиль держателя, затем в штампе пробивают отверстия для крепления лапы к стойке. Получают держатель. Держатель 1 подвергают следующей термообработке; нагрев до температуры 840-860^оС, охлаждение в воде с последующим отпуском при температуре 220-240^оС. Твердость по Роквеллу составила НRc=40-46 ед. Из ленты шириной 65 мм и толщиной 6 мм (сталь 50Х) на гильотине отрезали пластину размером 731,4 мм, которую разрезали под углом 33^о24’ на две пластины 2 длиной 410 мм.

Кромку пластины 2 фрезеровали  или проковывали для формирования лезвия. После чего режущую кромку пластин 2 обрабатывали по режиму: нагрев 820-840^оС, охлаждение в масле с последующим отпуском при температуре 270-290^о С. Твердость по Роквеллу составила НRc=50-55 единиц. Термообработанные держатель 1 и пластины 2 собирали в кондукторе на прихватки и после предварительного подогрева до температуры 200-220^о С сваривали полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой 08Г2С диаметром 1,2 мм с последующим замедленным охлаждением, после чего лапу подвергали абразивной зачистке.

При необходимости проводили  наплавку твердого сплава на термообработанную  режущую кромку пластин 2 сверху по всей длине методом электроискрового легирования на установке ЭФИ-25 М по следующему режиму:

- напряжение холостого  хода – 35-37 В,

- ток короткого замыкания  – 135-150 А,

- рабочий ток –  70-85 А.

Ширина наплавляемого  слоя – 15 см.

В качестве электродов использовали твердые сплавы ВК-8, Т15К6 в виде пластинок толщиной 5-6 мм. Металлографическими исследованиями установлено, что толщина наплавленного слоя составляет 0,2-0,25 мм, а его микротвердость – 850-870 единиц по Викерсу. После наплавки режущие кромки пластин затачивали снизу абразивным кругом, обеспечивая необходимую остроту для срезания сорняков на всем протяжении допустимого износа лапы. Таким образом предложенный способ позволяет упростить технологию производства лапы, унифицировать ее изготовление и удешевить ее производство.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА II. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ

 

2.1.Расшифровка марки стали.

Стали для пружин и  рессор

Сталь марки Ст.65Г: Сталь конструкционная рессорно-пружинная

(заменители: 70, У8А, 70Г, 60С2А, 9ХС, 50ХФА, 60С2, 55С2)

содержит углерод 0,62-0,7 %; ее также дополнительно легируют кремнием (0,17-037 %), марганцем (0,9-1,2 %), хромом (до 0,25 %), фосфором             (до 0,035%), медь (до 0,2%), никель (до 0,25%), сера (до 0,035%).

 

Сталь конструкционная  рессорно-пружинная обладает хорошей прочностью и высокой износостойкостью. Применяется для изготовления пружин, рессор, упорные шайб, тормозные лент, фрикционные диски, шестерни, фланцы, корпусы подшипников, зажимные и подающие цанги и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости, и детали, работающие без ударных нагрузок. Пружины, рессоры и другие упругие элементы работают в области упругой деформации материала. В то же время многие из них подвержены воздействию циклических нагрузок. Поэтому основные требования к пружинным сталям - это обеспечение высоких значений пределов упругости, текучести, выносливости, а также необходимой пластичности и сопротивления хрупкому разрушению. Рессорно-пружинная сталь не применяется для сварных конструкций. 

Деталь «стрельчатая лапа» при эксплуатации испытывает действие различных нагрузок: статических, динамических, поверхностных.

 

Химический  состав в % материала 65Г

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0.62 - 0.7	0.17 - 0.37	0.9 - 1.2	до   0.25	до   0.035	до   0.035	до   0.25	до   0.2