ЗМЕНШЕННЯ СОБІВАРТОСТІ РІЗАЛЬНИХ НОЖІВ БУРЯКОРІЗКИ

Браташевський О. Ю.

Харківський національний технічний університет сільського господарства

(Україна)

Бурякорізальні ножі перед експлуатацією піддають термічній обробці – перо (різальну частину ножів) гартують і відпускають на твердість 412-542 HV (42-52HRC). Вказану твердість одержують після відпускання при температурі 200-350˚С, а гартують частину ножа – від пера до 20мм вглиб тіла ножа. Виготовляють ножі, в основному, зі сталі У8, іноді використовують і сталь 40Х. Крім цього, в роботі [1] запропоновано використовувати для виготовлення бурякорізальних ножів сталь 36Г2СР і показана її перевага перед іншими сталями в плані працездатності ножів. Також, в роботі [2] встановлено, що подвійне відпускання суттєво збільшує зносостійкість різальних елементів (в декілька разів), а отже, робить їх більш працездатними.

Мета роботи – зменшити собівартість бурякорізальних ножів шляхом оптимізації способу їх термічної обробки і підбору менш коштовної марки сталі для їх виготовлення.

Матеріал дослідження – сталі марок 40Х, У8 і 36Г2СР. З цих сталей сталь 36Г2СР має найнижчу собівартість, але було необхідним дослідити рівень працездатності всіх вказаних сталей в умовах різних способів термічної обробки, тому із даних сталей виготовляли бурякорізальні ножі і піддавали їх термічній обробці – сталі 40Х та 36Г2СР гартували від 840˚С у маслі, а сталь У8 гартували від 760˚С у воді, і відпускали всі сталі при температурах 200˚С, 200+200˚С та 200+350˚С. Нагрівання під гартування здійснювали у три способи: а) в камерній печі, яка у футеровці мала шпарини, в котрі вкладалися бурякорізальні ножі таким чином, що в печі опинялося лезо ножа шириною 30-40мм, яка забезпечувала нагрівання частини ножа під гартування від пера до 20мм вглиб тіла ножа; б) за допомогою струмів високої частоти (СВЧ); в) нагрівання різальної частини ножа в соляній ванні шляхом занурювання цієї частини ножа в розплав солі на глибину 30-40мм. Термооброблені ножі піддавали мікроструктурному аналізу і вимірювали їх твердість. Після термічної обробки ножі встановлювали на бурякорізку і визначали термін їх праці до повного зношування термообробленої частини ножа. Результати досліджень наведені в таблиці.

Таблиця. Термін працездатності бурякорізальних ножів в залежності від режимів їх відпускання

Марка сталі ножа	Працездатність бурякорізального ножа (години) після відпускання його при температурах (˚С)
	200	200+200	200+350
40Х	6-8	10-12	10
У8	8-12	14-15	14-15
36Г2СР	8-10	12-15	16-18

Результати досліджень показали, що найнижчу працездатність має сталь 40Х (6-8 годин проти 8-12 годин у сталей У8 та 36Г2СР). Подвійне гартування призводе до зростання працездатності у всіх досліджених сталях , але на різну величину. Так, для сталі 40Х термін працездатності зростає у 1,3-1,5 рази, для сталі У8 – у 1,5-1,8 рази, а для сталі 36Г2СР – майже у 2 рази. При цьому, найбільш сприятливим режимом подвійного відпускання для сталі 40Х становить 200+200˚С; для сталі У8 - 200+200˚С та 200+350˚С, а для сталі 36Г2СР - 200+350˚С. Таке збільшення терміну працездатності бурякорізальних ножів пояснюється тим, що подвійне відпускання призводе до більш однорідного розподілу карбідів у структурі сталі та сприяє процесу сфероідізації цих карбідів. На ці процеси мають прямий вплив кількість вуглецю в сталі та кількість карбідостабілізуючих хімічних елементів.

Економічний аналіз способів нагрівання ножів під гартування показав, що найдешевшими способами є нагрівання в камерної печі і в соляній ванні, а найдорожчим є спосіб нагрівання ножів за допомогою струмів високої частоти. При цьому, в разі нагрівання ножів в камерній печі об’ємно, тобто всього ножа в цілому, до 40% ножів мають короблення, яке перевищує допуск і виправленню не підлягає ані після гартування, ані після відпускання, із-за високої пружності сталі, яка при рихтуванні приводить до утворення тріщин. У зв’язку з цим, прийнято вважати цей спосіб нагрівання ножів не придатним. Тому було прийнято нагрівання ножа проводити частково, тобто нагрівати тільки різальну частину ножа – від пера до 30-40мм вглиб тіла ножа. Для цього використовували камерні печі із шпаринами у футеровці, в які вставлялися ножі пером до печі. В результаті, різальна частина ножа опинялася в робочому просторі печі і піддавалася нагріванню, а решта тіла ножа знаходилася поза робочим простором печі і залишалася не нагрітою. Різальна частина ножа, тобто та, яка нагрівалася, має масу в декілька разів меншу за решту тіла ножа, її товщина до 1мм, а товщина решти ножа 6мм, і ця товста частина ножа стримувала тонку частину від викривлення під час проходження всіх операцій гартування, тому при нагріванні ножі не мали короблення. Завдяки цьому цей спосіб нагрівання ножів було визнано придатним.

Нагрівання ножів під гартування за допомогою струмів високої частоти збільшило вартість обробки в декілька разів із-за коштовної роботи обладнання в разі обробки малої партії ножів, тому цей спосіб нагрівання визначили недоцільним з економічного боку в даному випадку. Затрати на використання струмів високої частоти починають дорівнювати затратам на нагрівання в соляних ваннах, якщо партія ножів досягає ≈ 10000 штук. При більших партіях ножів спосіб нагрівання струмами високої частоти стає економічно вигідним, ніж нагрівання в камерній печі або в соляних ваннах завдяки високої продуктивності, а також можливості повної автоматизації всього процесу термічної обробки.

Таким чином, було вибрано два способи нагрівання ножів під гартування – це нагрівання в камерній печі і нагрівання в соляних ваннах, як більш придатні і економічно вигідні для наших партій бурякорізальних ножів. В той же час, слід відмітити, що із цих двох способів нагрівання, з точки зору екології, найбільш приємним є спосіб нагрівання в камерній печі.

Висновки

1. Найбільший термін працездатності мають ножі, які виготовленні зі сталей У8 та 36Г2СР, при цьому перевагу має сталь 36Г2СР як більш дешева.

2. Режими термічної обробки бурякорізальних ножів такі: для сталі У8 – гартування від температури 760-770˚С в воді і подвійне відпускання при температурах 200+200˚С або 200+350˚С; для сталі 36Г2СР – гартування від температури 840-850˚С в маслі і подвійне відпускання при температурах 200+350˚С.

3. Найбільш економічними способами нагрівання бурякорізальних ножів є нагрівання в камерній печі і нагрівання в соляних ваннах, при цьому, нагрівання в камерній печі, з точки зору екології, більш приємний спосіб.

4. При виготовленні великих партій бурякорізальних ножів, які перевищують ≈ 10000 штук найбільш придатним для нагрівання ножів під гартування стає спосіб нагрівання за допомогою струмів високої частоти, який дозволяє при таких обсягах ножів забезпечити суттєво більшу продуктивність в порівнянні із способами нагрівання в камерній печі і в соляних ваннах, а також забезпечити повну автоматизацію всього процесу термічної обробки.

Список літератури

1. Браташевський О. Ю., Полякова А. Г., Горбачова Л. В., Польотов В. А. Прогресивна технологія термічної обробки різальних елементів сільськогосподарських машин. Труды 5-й Международной научно-технической конференции, Харьков: ХНПК «ФЭД», 2002 – с. 427.

2. Браташевський О. Ю., Полякова А. Г., Горбачова Л. В., Польотов В. А., Каплуновський В. О. Вплив хімічного складу ножів бульдозерів і режимів термічної обробки на їх зносостійкість. – Резание и инструмент в технологических системах: Межд. Научно - технич. Сборник. – Харьков НТУ „ХПИ”, 2005 – Вып.68 – с.40-43.