Відновлення працездатності грунтообробних машин

Витрати на ремонт і технічне обслуговування техніки становлять до 18% усієї валової продукції сільського господарства. При цьому в структурі цих витрат 70-73% припадає на закупівлю нових запасних частин і лише 8-10% - на відновлення і зміцнення спрацьованих деталей грунтообробних машин, у тому числі дискових борін.

С. Карабиньош, доцент,
А. Новицький, доцент,
М. Басилкевич, студент,
Національний університет біоресурсів
і природокористування України

Останнім часом спостерігається тенденція зниження якості деталей, що постачаються, оскільки за їхнє виготовлення взялися підприємства, що раніше ніколи цим не займалися, до того ж, частенько не дотримують встановленої технології виробництва, змінюють геометричні параметри деталей і їхні фізико-механічні властивості. Робочі органи грунтообробних машин, що випускають такі підприємства, не відповідають вимогам якості й не забезпечують номінального ресурсу роботи.
   Існує два підходи до виготовлення робочих органів грунтообробних машин. Перший полягає у випуску робочих органів із легованих сталей типу 65Г із дальшою термообробкою. Цей підхід набув значного поширення на вітчизняних заводах - виробниках робочих органів. Робочі органи виходять дешевими та мають невисокий ресурс, що призводить до їхньої частої заміни на грунтообробних машинах.
Для другого підходу характерне застосування високолегованих сталей із дальшою якісною термообробкою або зміцненням різальної частини твердими сплавами. Цей напрям дістав особливого поширення за кордоном. Зміцнені на етапі виготовлення робочі органи грунтообробних машин випускають такі фірми, як La Pina (Іспанія), Forges de Niaux (Франція), Land (США, Велика Британія). Перераховані підприємства є спеціалізованими, тобто займаються випуском лише робочих органів.
   В умовах недостатнього ресурсу основної маси робочих органів, що постачаються, актуальним є розгляд питання підвищення їхньої зносостійкості. Ресурс може бути збільшений завдяки зміцненню цих деталей зносостійкими покриттями. При цьому варто зазначити, що в застосуванні твердих сплавів для цього досягнуто певної межі. З огляду на це перспективним є застосування технічної кераміки як основи зносостійкого покриття. Особливо гостро постає проблема підвищення ресурсу робочих органів грунтообробної техніки, оскільки жоден із запропонованих нині методів не вирішує це завдання на належному рівні, що призводить до величезних фінансових і трудових втрат у сфері виробництва та експлуатації сільгосптехніки.
За зміцнення загартуванням ці деталі мають низький ресурс: робота до загострювання дисків - 11-16 га, лапи культиваторів - через зміну. У міру спрацювання і затуплення робочі частини деталей піддають загострюванню для надання їм нормальних функціональних якостей.
Такі часті загострювання швидко призводять до повного їхнього спрацювання і заміни їх новими деталями. Для збільшення терміну служби виробництва застосовують різні зміцнювальні технології. Без цього використання техніки виявляється малорентабельним через великі витрати на придбання запчастин і на частий ремонт.
Отже, робочі органи грунтообробних машин виходять із ладу внаслідок абразивного спрацювання, інтенсивність якого залежить від механічного складу грунту, вологості, співвідношення твердості абразиву і матеріалу деталі, яка піддається спрацюванню, структури матеріалу робочої поверхні деталі.
У процесі експлуатації дискових робочих органів відбувається зламування дисків.
Стійкість абразивного спрацювання залежить від складу і структури поверхневих шарів металів. Оптимальна зносостійкість структури досягається завдяки: високому опору матеріалу стискуванню і руйнуванню; значній силі молекулярно-механічного зчеплення структурних складових; поєднанню твердості й в'язкості за відсутності крихкості; високій теплопровідності; незначній відмінності температурних коефіцієнтів розширення фаз; високій насиченості й рівномірності мікророзподілу легуючих елементів, стійкості проти корозії.
Грунтообробні робочі органи машин, у т. ч. й дискових борін, виготовляють із незагартованих щодо міцних сталей марок 50, 65Г, Л-53, Л-65 із межею міцності 700-800 МПа (70-80 кгс/мм2), твердість яких не перевищує НВ 300. Вони відносно добре піддаються гарячому куванню і механічній обробці твердосплавним різальним інструментом. Ці сталі забезпечують міцність основного, робочого, шару, тоді як наплавлений твердий сплав (різальний шар) має порівняно низьку міцність, але високу зносостійкість (твердість наплавленого шару - НВ 750-780).
Така будова леза з великою відмінністю зносостійкості основного і різального шарів забезпечує самозагострювання (збереження оптимального профілю леза) грунтообробних робочих органів завдяки прискореному спрацюванню основного шару та уповільненому - різального. Самозагострювання леза забезпечується за співвідношення товщини основного шару до різального в межах 1:1,2. Якщо це співвідношення буде меншим, то основний матеріал диска спрацюється швидше, ніж різальний, і голий різальний шар (твердий сплав) кришитиметься. За більшого співвідношення товщини основного і різального шарів швидше спрацюється різальний шар: раніше затупиться лезо, з'явиться потилична фаска і так далі.
Останній спосіб дає змогу відчутно підвищити зносостійкість леза; воно стає самозагострювальним, завдяки чому термін його служби збільшується в 6-8 разів порівняно з ненаплавленим (загартованим). Тверді сплави «Сормайт-1», «Сормайт-2», В2К, ВЗК тощо у вигляді стрижнів діаметром 4-8 мм або порошкоподібні (шихта: НП, НПР) сталініт, вокар, ВИСХОМ-9 та інші наплавляють на м'якший шар деталі.
Грунторізальні робочі органи, які застосовують для обробітку важких грунтів (глинисті), наплавляють із тильного боку вздовж леза тонким шаром (1,5-2 мм) завширшки 12-25 мм, а для обробітку легких (супіщані) грунтів - наплавляють із лицьового боку, оскільки під час обробки супіщаних грунтів лицьова сторона леза швидше спрацьовується: кут нахилу потиличної фаски, зазвичай, не перевищує 10° за фактично незмінної її ширини.
Перед наплавленням леза роблять правку деталі вхолодну або з місцевим підігріванням її у горні (полуменеві або електричні печі типу СТЗ і СТО) до температури 830...850°С (світло-червоний колір). Після правки деталь нагрівають до температури 1000...1200°С (помаранчево-ясно-жовтий колір) і відтягують із боку леза під наплавлення твердого шару.
Ширина канавки під наплавлення має дорівнювати різниці нормальної і граничної ширини деталі (диска борони, лемеша, пера лапи культиватора, ножа плоскоріза тощо) і бути завглибшки 0,3-2 мм залежно від товщини леза, тобто глибина канавки має бути такою, щоб відношення товщини основного шару леза до різального було в межах 1:1,2. Підготовка місць під наплавлення в деталях типу диск полягає у виправленні геометричної форми леза способом загострювання їх до товщини 0,5-0,7 мм під кутом 33° на токарно-гвинторізному або обдирально-загострювальному верстаті.
У сферичних дисках загострювання леза ведуть з опуклого боку. Перед загострюванням леза погнуті диски правлять вручну слюсарним молотком на плиті: ослаблені заклепки обтискають за допомогою пневматичного молотка та обтискача (пристрою), а непридатні замінюють новими. За спрацювання квадратних отворів у дисках лущильників (борін) їх відновлюють приварюванням накладки з квадратним отвором, заздалегідь поєднавши вісь накладки з віссю отвору в диску. Накладки виготовляють ковальським способом із вибракуваних дисків. Щоб не допустити відпускання леза під час приварювання накладки, його добре охолоджують мокрим дрантям або глиною (обмотують вологими тканинами або обкладають змоченою глиною).
Після усунення несправностей і підготовки леза до наплавлення його наплавляють твердим сплавом завтовшки 0,4-0,6 мм і завширшки 20-25 мм. Ширина наплавленого шару на лезах дисків має дорівнювати половині різниці нормального і граничного розмірів. Диски лущильників наплавляють з опуклого боку, а диски важких борін - з увігнутого, тобто з боку протилежного до заточних фасок. Наплавляють (нарощують) тверді сплави різними способами: як уручну, так і за допомогою зварювально-наплавлювальних напівавтоматів.
   Суть газового наплавлення твердих сплавів полягає в тому, що ділянку леза прогрівають до температури 850...1000°С (помаранчево-ясно-червоний колір), посипаючи його просмаженою бурою. У момент «запітніння» металу вносять до відновного полум'я (відношення кисню до ацетилену дорівнює 0,8-0,9:1) твердий сплав у вигляді прутика, переміщаючи пальник і прутик уздовж леза один назустріч одному, наплавляють зносостійкий шар на всю ширину леза. Економічна вигода робіт із зміцнення деталей полягає в збільшенні терміну служби деталей завдяки скороченню витрат на нові запасні частини.
У разі затуплення і зім'яття різальної кромки диски загострюють на наждачному жорні із спеціальним пристроєм або на токарному верстаті, також використовуючи простий пристрій: диск надівають на планшайбу і закріплюють шайбою і гайкою. Сферичні диски борін і лущильників загострюють лише з опуклого боку під кутом 37°. Товщину різальної крайки диска після загострювання перевіряють штангенциркулем; кут загострювання перевіряють кутоміром або шаблоном. Різальна крайка диска має бути рівною, без задирок. На такому пристрої можна загострювати й диски картоплесаджалок. Загартовану зону різальної частини диска охолоджують. Для підвищення довговічності диски наплавляють зовні (з опуклого боку) в передлезовій зоні шаром сормайту завтовшки 0,4-0,6 мм і завширшки 20-25 мм.
У разі неможливості прямого зварювання застосовують накладки завтовшки до 6 мм так, щоб вони перекривали зруйновану зону на 12-15 мм.
Дефектами борін є також корозійні руйнування кріпильних елементів градилів і рам, особливо під час зберігання. Через корозійне руйнування металевих виробів і деталей робочих органів сільгоспмашин відбуваються відмови вузлів і механізмів, знижується міцність конструкцій із вуглецевих сталей, збільшується спрацювання зв'язаних деталей і тому подібне. Незадовільний стан протикорозійного захисту сільгосптехніки пояснюється багатьма причинами. Це і слабка матеріально-технічна база, і відсутність універсальних засобів для механізації технологічних процесів консервації машин, і відсутність ефективних доступних захисних матеріалів.