Učinkovitost in življenjska doba delov kmetijskih strojev neposredno vplivata na razvoj ravni kmetijske mehanizacije v moji državi. Priprava obrabno odpornega premaza na površini rezilnega orodja kmetijskih strojev je ena od učinkovitih metod za zmanjšanje obrabe in zmanjšanje ekonomskih izgub. Tehnologija laserske obloge je zaradi svojih prednosti pritegnil veliko pozornosti. Primerjali smo učinke odpornosti proti obrabi različnih materialov za prevleke, odporne proti obrabi, pri tehnologiji laserskega oplaščanja in opozorili na težave, ki obstajajo pri rezalnih orodjih kmetijskih strojev in tehnologiji laserskega oplaščanja. Predlagani so bili ukrepi za izboljšanje pomanjkljivosti tehnologije laserskega oplaščenja in podani predlogi za izboljšanje življenjske dobe rezil kmetijskih strojev.

Z razvojem kmetijstva v moji državi se je raven mehanizacije nenehno izboljševala, razvojne zahteve kmetijskih delov pa so postajale vse pomembnejše. Rezila kmetijskih strojev so glavna prioriteta ključnih komponent kmetijskih strojev, kar neposredno vpliva na razvoj kmetijstva. Noži kosilnic, kmetijske lopate za globoko obdelavo tal, lemeži, rezila rotacijskih frez, noži za mikroobdelovalne stroje, noži za kmetijske kombajne itd. v kmetijskih strojih so bili dolgo časa v stiku z visoko abrazivnimi ostanki posevkov, prstjo, peskom in drobci gramoza ter so pod vplivom obrabe, korozije, udarcev in drugih dejavnikov poškodbe, kar povzroči izgubo materialov rezalnega orodja, kar povzroči rezilo postati top in se zlomiti. Glavni razlog za poškodbe rezilnega orodja kmetijskih strojev je obraba, stopnja okvar kmetijskih strojev pa se iz leta v leto povečuje. Po statističnih podatkih povprečni interval okvar domačih kombajnov ne izpolnjuje nacionalne zahteve 70 ur in je le 1/3 do 1/2 podobnih tujih izdelkov. Vsako leto se zaradi obrabe porabi od 1.5 do 2 milijona ton jekla, kar predstavlja 0.4 % do 0.5 % proizvodnje jekla v moji državi, kar ustreza približno 7 milijardam juanov. Razume se, da je stopnja poškodb večjih rezalnih orodij kmetijskih strojev dosegla približno 50 %, kar resno vpliva na zmogljivost in življenjsko dobo stroja, delovna učinkovitost pa je resno nezadostna. Med njimi je življenjska doba rotacijske freze približno 80 ur, domače rezilo zelenega drobilnika pa približno 30 ur. Kakovost rezalnih orodij za kmetijske stroje je težko doseči mednarodno napredno raven. Od dolgoročnega razvoja je kvalificirana stopnja večjih delov kmetijskih strojev še naprej 50 % do 60 %, kakovost delov kmetijskih strojev pa je postala težka naloga. Kakovost delov kmetijskih strojev resno vpliva na uporabo stroja. Zato je v tehnični poti, ki jo je leta 2015 oblikovala država, predlagano, da je proizvodnja osrednjih delov ključ do uresničitve kmetijske strojne opreme moje države. »Akcijski načrt razvoja opreme kmetijskih strojev (2016-2025)« poudarja, da bo stopnja samooskrbe z deli kmetijskih strojev leta 70 dosegla 2025 %, rezilno orodje kmetijskih strojev pa je glavna prednostna naloga sodobnega kmetijskega razvoja. Razvoj rezilnega orodja kmetijskih strojev je močno gibalo napredka kmetijskih strojev in primarna naloga izboljšanja razvoja kmetijstva. Trenutno tako doma kot v tujini trdo delamo na raziskovanju in uporabi novih tehnologij in procesov za izboljšanje rezalnih orodij kmetijskih strojev. Tuje države širijo razvoj kmetijskih strojev na podlagi razvoja delov, pri čemer najprej zagovarjajo načelo delov kmetijskih strojev. V primerjavi s tujino so domače zmogljivosti za raziskave in razvoj delov šibke.

Trenutno so običajno uporabljene metode za pripravo rezalnih orodij kmetijskih strojev doma in v tujini navarjanje, ko-penetracija CNB, plazemsko brizganje, lasersko oplaščenje, plamensko brizganje in galvanizacija. Obstaja veliko načinov navarjanja, vključno z obločnim navarjanjem, navarjanjem s plazemskim oblokom, navarjanjem z elektro žlindro itd. Glede na različne sprejete postopke se navarjanje izvaja tako, da ima površina zvara posebno kovinsko plast. Tehnologija navarjanja je najpogosteje uporabljena tehnologija za izboljšanje odpornosti proti obrabi rezalnih orodij kmetijskih strojev na tej stopnji zaradi svojih prednosti, kot so dobra zmogljivost, nizka stopnja redčenja in majhen dodatek za obdelavo. Vendar pa ima težave, kot so velika toplotno prizadeta cona in enostavna deformacija obdelovancev. Zato je izbirčen glede debeline in oblike površine delov kmetijskih strojev in ga ni mogoče široko promovirati. Parametri postopka priprave plazemskega brizganja so zapleteni, prevleka vsebuje preveč por, vključkov žlindre in mikro razpok, prevleka pa je tanka; v primerjavi s kemično prevleko in galvanizacijo onesnažuje okolje in je ni mogoče široko uporabljati; Zhao Yufeng et al. izvedli študijo o odpornosti proti obrabi postopka kromiranja površine rotacijskega rezila. Ta postopek ima določen napredek pri izboljšanju odpornosti proti obrabi rotacijskega rezila, vendar ima tudi pomanjkljivosti, kot so enostavno odstranjevanje prevleke, okoren postopek in onesnaževanje okolja. Lasersko oplaščenje je površinska tehnologija, ki se nanaša na metodo prednanosa ali sinhronega brizganja prevleke na osnovni material, segrevanja z laserskim obsevanjem visoke gostote, tako da se premazni material in osnovni material istočasno stopita, da nastaneta bazen staline. , in nato hitro ohladimo; med prevleko in osnovnim materialom pride do molekularne difuzije, tako da sta prevlečna plast in površina osnovnega materiala metalurško povezani, s čimer se dosežejo visokozmogljive procesne zahteve osnovnega materiala. Laserska obloga ima prednosti hitrega segrevanja in hlajenja, metalurške vezi med osnovnim materialom in prevlečno plastjo, debelina prevleke pa lahko doseže milimetre in ima močno vezno moč. Zato ta prispevek pregleduje napredek raziskav laserskih oblog, odpornih proti obrabi, za rezalna orodja kmetijskih strojev.

1 Stanje razvoja protiobrabno odpornih premazov za laserske obloge za rezalna orodja kmetijskih strojev
V zgodnji fazi tehnologije laserskega oplaščanja je bila uporabljena večina pogostejših samotaljivih premaznih praškov na osnovi železa in niklja. Do poznih sedemdesetih let prejšnjega stoletja so nekateri raziskovalci začeli raziskovati uporabo keramičnega prahu namesto prahu zlitin kot premaznih materialov. Do poznih osemdesetih let prejšnjega stoletja se je postopoma razvijala tehnologija laserskega nanosa keramičnih prevlek na kovinske površine. Do danes lahko materiale za laserske obloge v grobem razdelimo v štiri kategorije: prah samofluksne zlitine, keramični prah, kompozitni prah in drugi prah za obloge.

1.1 Samofluksni prah zlitine
Samofluksna zlitina v prahu se nanaša na zlitino v prahu s Si, B in drugimi elementi, dodanimi zlitini kot deoksidanti in samofluksna sredstva. Prednost samofluksne zlitine v prahu je, da ima odlično lastnost samofluksiranja. Plast obloge in podlago je mogoče bolje kombinirati.

1.1.1 Premaz v prahu na osnovi železa
Glavne prednosti prahu na osnovi železa so nizka cena, široka uporaba in dobra odpornost proti obrabi. Vendar pa ima zlitina za prevleko na osnovi železa slabo lastnost samofluksiranja, slabo pretočnost in enostavno nastajanje por. Tian Yongcai idr. [11] so proučevali odpornost proti obrabi prevlek na osnovi železa na površini rotacijskih rezil z laserskim oplaščanjem. Na rezila 65Mn so nanesli premaze na osnovi železa. Po nizu procesnih prilagoditev lahko mikrotrdota plasti obloge doseže do 820H V, kar je približno 3-krat več kot pri substratu. Odpornost proti obrabi je znatno boljša od odpornosti podlage, življenjska doba rotacijskega rezila je izboljšana in gospodarske koristi so izboljšane.

1.1.2 Premaz v prahu na osnovi niklja
Prašek samofluksne zlitine na osnovi niklja je najpogosteje uporabljen, predvsem zaradi svojih prednosti, kot sta odpornost proti obrabi in odpornost proti koroziji, in ima visoko stroškovno učinkovitost. Vendar ima prah na osnovi niklja razmeroma slabo odpornost na visoke temperature. Ye Pengyun et al. lasersko prevlečeni premazi na osnovi niklja na kosilnih rezilih 65Mn. Z ortogonalnimi poskusi je bilo dokazano, da je po obdelavi rezil prevlečna plast oblikovala metalurško vez s podlago, mikrotrdota prevlečne plasti pa je dosegla 756HV, kar je bilo bistveno višje kot pri materialu podlage, kar je bistveno izboljšalo odpornost proti obrabi. Yan Yong je dosegel dobro metalurško vez med prevlečno plastjo in podlago z laserskim oblaganjem prevleke na osnovi niklja na površini lopate za globoko obdelavo 65Mn kmetijskih strojev, brez por in razpok ter z močno žilavostjo. Njegova Vickersova trdota je 1100HV, kar ima močno trdoto. Odpornost proti obrabi njegove prevleke je trikrat večja od odpornosti podlage, kar bistveno izboljša prednosti in gospodarske koristi delovanja na terenu.

1.1.3 Co-osnova prahu za premazovanje
Prah samofluksne zlitine na osnovi soodpornosti ima prednosti dobre odpornosti proti obrabi, visoke trdnosti, dobre omočljivosti ter ima še vedno dobro odpornost proti koroziji in odpornost proti obrabi pri visokih temperaturah. Večinoma se uporablja v visokotemperaturnih sestavnih materialih, kot so letala in ladje, vendar je prah na osnovi Co relativno drag in ga je težko široko uporabljati.

1.2 Keramični prah
Keramični prah je razdeljen na čisti keramični premaz, keramični kompozitni premaz na kovinski osnovi in ​​biokeramični premaz. Ima odlične fizikalne in mehanske lastnosti, kot so visoka trdnost, visoka trdota, odpornost proti obrabi, odpornost proti koroziji, visoka temperaturna odpornost itd. 45 jeklenih podlag; po analizi plasti obloge s stroji za testiranje trenja in obrabe, SEM itd., je trdota utrjene plasti 900HV, kar je višje od trdote materiala substrata, in torna zmogljivost rezila je močno izboljšana, vendar bodo mikrorazpoke najdete v skupini premazov. Keramični prah ima številne prednosti, vendar se koeficient toplotnega raztezanja, modul elastičnosti, toplotna prevodnost in druge lastnosti keramičnega prahu precej razlikujejo od lastnosti materiala substrata. Podlage in materiala za prevleko ni enostavno združiti, zato se lahko pojavijo napake, kot so razpoke in luknje, plast prevleke pa se bo med uporabo deformirala, odluščila in poškodovala.

1.3 Kompozitni premaz v prahu
Kompozitni premaz se nanaša na večfazni trdni praškasti premaz, sintetiziran iz dveh ali več snovi z različnimi fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi z določenimi procesnimi sredstvi, porazdelitvijo deležev in metodami mešanja. Kompozitni premaz lahko zagotovi prednosti vsake komponente in njeno relativno neodvisnost. Kompozitni premaz ima prednosti odpornosti proti koroziji, odpornosti proti obrabi in visoke gostote. Številna rezalna orodja tujih vrhunskih kmetijskih strojev in opreme uporabljajo tehnologijo površinskega inženiringa, od tega velik del uporablja tehnologijo laserske obloge. V zadnjih letih so kombinirani žetveni stroji in stroji za spravilo krme, ki jih proizvajata New Holland in nemški Claas, izboljšali odpornost proti obrabi in odpornost proti koroziji osnovnega materiala rezalnika z lasersko prevleko WC karbidne plasti na rezalniku, kar je zmanjšalo izgubo zaradi pogoste menjave rezalnika. rezalniki in izboljšanje gospodarskih koristi.

2 Težave z laserskim oblaganjem rezil kmetijskih strojev

2.1 Vzroki okvare rezil kmetijskih strojev
Delovno okolje kmetijskih strojev je večinoma delovanje na prostem v vlažnem ali korozivnem okolju. Pogosto pride v stik s peskom in gramozom, jedko tekočino na posevkih in tleh itd., ter je močno obrabljen in korodiran. Med delovanjem stroja se bo do določene mere poškodoval. Med njimi je rezilo rotacijske freze v stroju obrabljeno zaradi zemlje, peska in gramoza med delovanjem, ročaj in rezilo pa sta upognjena in zlomljena zaradi udarca zemeljskih blokov, kamnov itd. Rezilo kombajna je obrabljeno in zarjavelo. z rastlinskimi silikati, kot so slama, pesek in gramoz, debelina rezila pa je razmeroma tanka, kar zlahka povzroči krušenje rezila. Rezilo med rezanjem ni stabilno, kar zmanjšuje hitrost rezanja in učinkovitost delovanja. Med zgornjim in spodnjim rezilom lahko pride tudi do obrabe zaradi adhezije. Rezila kmetijskih strojev morajo imeti večjo odpornost proti obrabi, odpornost proti koroziji, visoko trdnost, visoko trdoto in druge zahteve glede zmogljivosti v smislu materialov. Če te lastnosti niso izpolnjene, bo orodje odpovedalo v zgodnji fazi. V zapletenem delovnem okolju med polji so rezila podvržena različni koroziji in obrabi, kar povzroči okvare rezil in celo varnostne nevarnosti. Poleg zadostne trdnosti, togosti in žilavosti morajo deli kmetijskih strojev, odporni proti obrabi, imeti tudi visoko odpornost proti obrabi in dobro odpornost proti koroziji. Kmetijski stroji za žetev se uporabljajo posebej za rezanje rastlin. Ker je ta del v stiku z visoko abrazivnimi rastlinami in košnjo trate, se material postopoma izgublja, zaradi česar se rezilo topi, udarna obremenitev pa povzroči deformacijo. V teh dveh pogojih se bo delovna zmogljivost rezila zmanjšala. Poleg tega so različni okoljski dejavniki na različnih mestih prav tako pomemben dejavnik, ki vodi do okvare rezalnih orodij.

2.2 Težave z lasersko oblogo
V osemdesetih letih 1980. stoletja so nekateri izjemni tuji znanstveniki raziskovali laserske obloge. moja država je v zgodnjih 1990-ih začela preučevati tehnologijo laserskih oblog, ki je razmeroma napredna in je veliko prispevala k razvoju tehnologije laserskih oblog. Razume se, da lahko trdnost komponent po laserskem oplaščenju doseže več kot 90 % prvotne trdnosti. Lasersko oplaščenje je kompleksen fizikalni, kemični in metalurški proces, vendar je to proces, ki je nagnjen k razpokam pri obdelavi površin. Med postopkom laserskega oplaščanja bo hitro segrevanje in ohlajanje sloja oplaščenja povzročilo, da bo poznejši proces ohlajanja trdne snovi in ​​krčenja omejen z okoliškim hladnejšim substratom in povzročil natezno napetost. Velikost napetosti je povezana s trdoto materiala podlage. Poleg tega bo trdna kovina povzročila tudi napetost tkiva zaradi fazne spremembe med procesom ohlajanja. Ko se te napetosti sprostijo, počijo na šibkih členih. Pri nekaterih običajnih samotaljivih materialih je bolj verjetno, da bo počil. Zaradi različnih postopkov laserskega oblaganja so težave z razpokami in napakami v porah pri oblaganju bolj neobvladljive. Med njimi so napake v razpokah glavni problem te tehnologije. Lasersko oblaganje je proces, ki je občutljiv na razpoke. Njeni procesni parametri vključujejo premer točke, hitrost skeniranja, moč, hitrost dovajanja prahu, stopnjo prekrivanja, stopnjo redčenja itd., zlasti razlika v fizikalnih dejavnikih, kot sta koeficient toplotnega raztezanja in tališče med prevlečno plastjo in substratom, je glavni vzrok razpok. Glavni vzrok okvare je zaostala napetost, ki vključuje predvsem tri vidike: toplotno obremenitev, tkivno obremenitev in omejitveno obremenitev. Glavni razlog za ustvarjanje toplotne obremenitve je, da je lasersko oplaščenje hiter proces hlajenja in segrevanja. Hlajenje vodi do velikega gradienta in obstajajo razlike v koeficientu toplotnega raztezanja in stopnji krčenja med materialom obloge in materialom podlage, kar vodi do razpok. Nastanek napetosti v tkivu je posledica fazne spremembe, ki jo povzroči taljenje kovinskega materiala pod vplivom toplote, kar povzroči, da notranja napetost preseže kritično vrednost.

3 Rešitev postopka laserske obloge

3.1 Zmanjšajte pojav razpok na oblogi z zmanjšanjem temperaturnega gradienta
Ker gre pri laserskem oplaščanju za hiter postopek hlajenja in segrevanja, je premaz nagnjen k razpokanju, preden je postopek oblaganja končan. To se nekoliko razlikuje od splošnega postopka toplotne obdelave. Zato ima po končanem oplaščenju način dajanja v kalilno peč določen učinek, ne more pa vplivati ​​na že nastalo preostalo notranjo silo. Jendrzejewski et al. ugotovili, da bo začetna temperatura podlage vplivala na notranjo napetost prevleke. Ko se temperatura podlage poveča, se bodo razpoke v sloju obloge relativno zmanjšale. Li Chunyan idr. sprejeli metodo laserskega predgretja pri oblaganju WC prevleke na osnovi Ni na podlago, kar je znatno zmanjšalo nagnjenost prevleke k razpokam. Študije so pokazale, da lahko predgrevanje po eni strani zmanjša nagnjenost k razpokanju, vendar bo zmanjšalo učinkovitost priprave.

3.2 Dodajanje prehodne plasti na sredini
Osnovni material in material za prevleko, izbran za lasersko oblogo, imata običajno veliko vrzel v fizikalnih lastnostih (koeficient toplotnega raztezanja, modul elastičnosti, toplotna prevodnost itd.). Na primer, koeficient toplotnega raztezanja prevleke na osnovi niklja in koeficient toplotnega raztezanja osnove iz ogljikovega jekla bo razlika v fizikalnih lastnostih med obema vodila do velike toplotne obremenitve v procesu obloge. Če je mogoče zmanjšati razliko v fizikalnih lastnostih med podlago in premazom, se lahko učinkovito zmanjša nastanek razpok. V študiji so nastanek razpok zmanjšali z dodajanjem prehodnega sloja med podlago in premazom. Poskus je dodal prehodni premaz s fizikalnimi lastnostmi, podobnimi tistim iz osnovnega materiala, in zahteval, da ima prehodni sloj dobro odpornost proti razpokam, s čimer se zmanjša verjetnost razpok in izboljša trdnost metalurške vezi.

4 Ukrepi za izboljšanje življenjske dobe rezilnega orodja kmetijskih strojev

4.1 Izbira materiala rezilnega orodja
Okrepiti raziskave o odpornosti proti obrabi rezalnih orodij kmetijskih strojev. Ker so rezalna orodja kmetijskih strojev pogosto v stiku z zemljo, peskom in gramozom ter različnimi rastlinami, je delovno okolje ostro, delovna površina mora imeti visoko trdoto, visoko odpornost proti obrabi in visoko odpornost proti koroziji, rezalni rob pa mora imeti samo - lastnosti ostrenja. Pri izbiri materialov poskusite izbrati srednje in visokoogljično jeklo, nato pa njegovo površino toplotno obdelajte. Trenutno se na Kitajskem pogosto uporabljajo vzmetno jeklo in jeklo, ki ga je mogoče toplotno obdelati, sprejeta pa je tudi obdelava za kaljenje. Kmetijski stroji na splošno izberejo jeklene plošče, ki jih je mogoče toplotno obdelati, za izdelavo jekla iz zlitine ogljikovega mangana in bora (27MnCrB5) in vzmetnega jekla (55Cr3). Med njimi Thyssenkruppwo uporablja jeklo XAR, ki ima visoko trdnost in visoko odpornost proti obrabi ter ima velik potencial za razvoj svojih kmetijskih rezalnih orodij. Hoesch Hohenlimburg uporablja Multibond kompozitno tračno jeklo za rezalna orodja kombajnov. Jeklo je sestavljeno iz izmenjujočih se temnih plasti z visoko trdoto in svetlih plasti z dobro duktilnostjo, kar lahko zagotovi, da imajo rezalna orodja visoko moč in žilavost.

4.2 Ojačitev s toplotno obdelavo
Toplotna obdelava je eden izmed pomembnih procesov v strojegradnji. Toplotna obdelava je postopek toplotne obdelave, pri katerem se jeklo segreje na vnaprej določeno temperaturo v trdnem stanju, vzdržuje na tej temperaturi nekaj časa in nato ohladi na sobno temperaturo z določeno hitrostjo. Namen je spremeniti notranjo strukturo jekla in izboljšati njegovo učinkovitost. Mehanske lastnosti jekla lahko izboljšamo z ustrezno toplotno obdelavo. Na primer, trdota vzmetnega jekla iz zlitine 65Mn lahko doseže 400~500HV po kaljenju in popuščanju pri srednji temperaturi. Ustrezen postopek toplotne obdelave lahko odpravi napake, ki jih povzročajo postopki vroče obdelave, kot sta litje in kovanje, izboljša zrna, odpravi segregacijo, zmanjša notranjo napetost in naredi strukturo in delovanje jekla bolj enotno.

4.3 Ojačitev premaznega materiala, odpornega proti obrabi
Na podlagi laserske obloge je mogoče z izbiro različnih materialov za prevleko učinkovito zmanjšati obrabo in korozijsko okvaro rezalnih orodij. Različni materiali, odporni proti obrabi, imajo različne lastnosti. Izberite premaz, odporen proti obrabi, ki ustreza zahtevam rezalnega orodja, pri katerem mora imeti premaz prednosti visoke trdote, visoke odpornosti proti obrabi, visoke trdote pri visoki temperaturi ter zadostne trdnosti in žilavosti. Oddelek za kovinsko tehnologijo Tehnologija preoblikovanja Univerze v Paderbornu je predlagal uporabo materialov, odpornih proti obrabi, funkcionalnih premazov in mehanizmov za krepitev lokalnih aplikacij za prevleko relativno trdega sloja materialov, odpornih proti obrabi, na relativno mehkem rezalnem robu. Ker na rezalni rob vplivajo pogoji obrabe, ima plast, odporna proti obrabi, boljše delovanje.

Zaključek 5
(1) Kmetijska mehanizacija je pomembna opora za razvoj sodobnega kmetijstva. Deli kmetijskih strojev so pomemben del kmetijske mehanizacije, še pomembnejši pa je razvoj rezilnega orodja kmetijskih strojev. Z nenehnim razvojem kmetijstva življenjska doba in zmogljivost obrabno odpornih rezalnih orodij kmetijskih strojev vedno bolj ne moreta ustrezati tempu sodobnega kmetijskega razvoja, zlasti pri nekaterih vrhunskih kmetijskih strojih.
(2) Za izboljšanje učinkovitosti kmetijske proizvodnje je treba izboljšati zanesljivost opreme kmetijskih strojev, spodbujati razvoj delov kmetijskih strojev in okrepiti raziskave materialov, odpornih proti obrabi, koroziji, visoke trdnosti in visoke žilavosti. . Hkrati okrepite ojačitev materialov. Samo z izboljšanjem inovacij in nadgradnjo ključnih delov kmetijskih strojev je mogoče izboljšati mednarodno konkurenčnost kmetijske strojne opreme moje države.