Изготовление лемехов, отвалов, полевых досок плугов и лап культиваторов
Лемех плуга – одна из наиболее массовых деталей рабочих органов сельскохозяйственных машин. Он работает в тяжелых условиях абразивного изнашивания, подвергается большим силовым нагрузкам, может испытывать удары о камни, находящиеся в почве. В связи с этим лемеха быстро выходят из строя и поэтому расходуются и изготовляются десятками миллионов штук в год.
Лемех по конструкции представляет собой трапецеидальную пластину из специальной износостойкой лемешной стали Л53 или Л65 длиной 250…400 мм с отверстиями под потайные болты. Сталь марки Л65 содержит 0,6 % С, 0,5 % Mn, 0,28 % Si. Со стороны лезвия лемех закаливается на ширину 20…45 мм до твердости до 60 НRС путем нагрева до температуры 780…820 оС и резкого охлаждения в воде. После закалки производится отпуск при температуре 350 оС с последующим охлаждением на воздухе. Твердость в незакаленной зоне не более 33 HRC.
На рис. 3 и 4 приведены некоторые конструкции лемехов. Для повышения износостойкости лемеха на его верхнюю или нижнюю поверхность наносится слой износостойкого сплава сормайта № 1 толщиной до 1,7 мм. Ширина наплавляемой полосы на прямолинейном участке равна 25…30 мм, а у носка – 55…65 мм. В процессе эксплуатации слой металла на рабочей стороне лемеха изнашивается быстрее, а на тыльной – более износостойкой – медленнее. При этом острота лезвия лемеха сохраняется, и такой лемех называется самозатачивающимся.
Свойством самозатачивания обладают и лемеха из двухслойной стали, у которых верхний слой – мягкая сталь, а нижний тонкий - высоколегированная износостойкая сталь. Срок службы таких лемехов в 2 раза больше, чем у лемехов, наплавленных сормайтом.
Для особых условий работы применяются также другие конструкции лемехов (со сменным носком, усиленный с приваренной щекой и др.).
Технические требования на изготовление лемеха состоят в следующем. Прогиб спинки и лезвия лемеха вогнутостью в сторону рабочей поверхности не допускается. Стрела прогиба выпуклостью в сторону рабочей поверхности не должна превышать по спинке 2 мм, а на лезвии – 4 мм. На лемехе, наплавленном слоем сормайта, не допускаются трещины. Наплавленный лемех закалке не подвергается. Твердость слоя сормайта должны быть ниже 46 HRC.
Рис. 3. Лемеха плугов:
а – трапецеидальный; б – долотообразный
Рис. 4. Лемех с нижней наплавкой сормайта
Для изготовления лемехов сталь поставляется в виде специальной полосы постоянного и периодического профиля твердостью не более 255 НВ. Технологический процесс изготовления включает
1) вырубку заготовки;
2) штамповку;
3) изготовление отверстий;
4) термическую обработку или наплавку сормайтом № 1.
Отвал (рис. 5) работает, как и лемех, в условиях абразивного изнашивания и может испытывать удары камней. Материалом для изготовления отвала служит малоуглеродистая сталь марки Ст2 или трехслойная сталь. Отвалы из стали марки Ст2 подвергается цементации на глубину 1,5…2,2 мм с последующей закалкой от твердости 50…62 НRC. Выгибка отвала производится перед закалкой, обе операции выполняются за один нагрев. Для этого отвал нагревают до температуры 800…830 оС и из печи подают под пресс для гибки. Выгнутый отвал, вынутый из штампа, сразу закаливается в проточной воде (для уменьшения коробления отвала рекомендуется погружать его в воду зажатым в кондукторе). Отпуск производится при 200…260 оС.
Рис. 5. Отвал плуга
Трехслойная сталь для отвалов имеет твердые поверхностные слои из стали 65Г и мягкий внутренний слой из стали марки Ст2. Толщина каждого слоя составляет около одной трети общей толщины листа. Выгибка и закалка лемехов из трехслойной стали выполняется по описанному выше процессу. Отличие заключается в том, что лемех из трехслойной стали охлаждается при закалке в воде только до температура 120…150 °С, после чего его дальнейшее охлаждение производится на воздухе.
Шероховатость рабочей поверхности отвалов должна соответствовать шероховатости поверхности проката и быть не выше Rа = 2,5 мкм.
Выгибка лемеха и отвала контролируется шаблоном, соответствующим форме отвально-лемешной поверхности.
Материалом для изготовления заготовки отвала служит листовая сталь. После вырубки по контуру и изготовления отверстий заготовка подвергается цементации, выгибке и термической обработке.
Полевая доска, упираясь в стенку борозды, удерживает корпус плуга от бокового смещения, вызываемого поперечной составляющей давления пласта на рабочую поверхность корпуса. В связи с этим она испытывает большие усилия и интенсивно истирается, особенно у заднего корпуса. Полевые доски изготовляются из износостойких сталей марок Ст5, Ст6, Л65, Л53 и подвергаются термической обработке для получения твердости 47…59 HRC. Передний нерабочий конец полевой доски (до второго отверстия) может оставаться незакаленным. Глубина закалки должна быть не менее 4 мм. Шероховатость поверхности полевых досок должна быть не выше Rz = 40 мкм, что позволяет применять прокат без механической обработки.
Заготовкой служит полоса, которая разрезается (рубится) на отрезки требуемой длины, затем в них изготовляются отверстия, после чего производится термическая обработка.
Лапы культиваторов имеют различную конструкцию (рис. 6). Материал лап – сталь 65Г и 70Г. Для некоторых рыхлительных лап допускается применение стали марки Ст6. Детали подвергаются местной закалке токами высокой частоты до твердости 38…52 HRC.
Рис. 6. Лапы культиваторов:
а – полольные односторонние; б – полольные стрельчатые;
в - рыхлительные долотообразные; г – рыхлительные оборотные;
д – рыхлительные копьевидные
Лапы изготовляются штамповкой из листового материала. В зависимости от конструкции лапы последующие операции могут включать гибку, сверление и зенкерование отверстий, термическую обработку и заточку лезвий.
На рис. 7 показан штамп для вырубки стрельчатой лапы культиватора. Для экономного расходования материала используется заготовка в виде параллелограмма. После вырубки одной детали заготовка подается в штамп другим концом для вырубки второй детали. В верхней плите 1 крепится пуансон 2, проходящий через жесткий съемник 3. Вырубка производится с помощью матрицы 5, закрепленной на нижней плите 6. Направление заготовки производится направляющими планками 4 и 7. Применяются и другие, более сложные штампы повышенной производительности.
Рис. 7. Штамп для вырубки стрельчатой лапы культиватора:
1 – верхняя плита; 2 – пуансон; 3 – съемник; 4 и 7 – направляющие планки; 5 – матрица; 6 – нижняя плита