Нож для кормоуборочных машин

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ НОЖ ДЛЯ КОРМОУБОРОЧНЫХ МАШИН(71) Заявитель ГНУ Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Ивашко Виктор Викторович Голубев Валерий Сергеевич Дюжев Сергей Анисимович Соловей Николай Федорович Вегера Иван Иванович Дервоед Валерий Александрович(73) Патентообладатель ГНУ Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) Нож для кормоуборочных машин, выполненный из среднеуглеродистой легированной стали с улучшенной структурой, режущая часть которого имеет поверхностно-закаленный слой, отличающийся тем, что режущая часть представляет собой трехслойную структуру, состоящую из поверхностно-легированного износостойкого слоя, промежуточного закаленного и термоупрочненного основания. Полезная модель относится к области изготовления ножей для кормоуборочных машин, в частности обработки их режущей части. Известны ножи для кормоуборочных машин, изготовленные из промышленных марок сталей, подвергнутые объемной термообработке с образованием бейнитной структуры 1. Данные ножи обладают высоким сопротивлением ударным и изгибающим нагрузкам,однако их недостатком является невысокая твердость, что существенно снижает износо 26962006.04.30 стойкость режущей части и всего ножа. Тем самым ресурс работы ножа снижается в несколько раз. Известны ножи для кормоуборочных машин на режущие части, которых нанесены износостойкие покрытия 2. Недостатком таких ножей является хрупкость износостойких покрытий при воздействии на них высоких ударных и изгибающих нагрузок, а также инородных тел, попадающих в зону измельчения, например камней. В результате этого на режущей части ножа образуются сколы, выщербленные и зазубренные места, что приводит к его поломке. Наиболее близким к предложенному по технической сущности является нож для кормоуборочных машин, выполненный из среднеуглеродистой легированной стали с улучшенной структурой, режущая часть которого имеет поверхностно-закаленный слой,полученный с помощью обработки ее электронным лучом 3. Недостатком данного изобретения является наличие обезуглероженного слоя на поверхности ножа после процесса улучшения, что не позволяет в дальнейшем упрочнить поверхность режущей части ножа электронным лучом на необходимую твердость. Также электронно-лучевая обработка не позволяет получить максимальную твердость и износостойкость режущей части ножа за счет того, что она происходит в вакууме, где невозможно применение принудительного охлаждения. Недостатками данного изобретения также являются необходимость применения дорогостоящего вакуумного оборудования, низкая производительность процесса, необходимость специальной очистки ножей перед электронно-лучевой обработкой. Задачей полезной модели является создание поверхностно-упрочненных ножей для кормоуборочных машин из среднеуглеродистых легированных марок сталей, обладающих высоким сопротивлением ударным и изгибающим нагрузкам, повышенной износостойкостью режущей части, а также прочностью и долговечностью. Поставленная задача решается за счет того, что нож для кормоуборочных машин, выполненный из среднеуглеродистой легированной стали с улучшенной структурой, режущая часть которого имеет поверхностно-закаленный слой, при этом режущая часть представляет собой трехслойную структуру, состоящую из поверхностно-легированного износостойкого слоя, промежуточного закаленного и термоупрочненного основания. На фигуре приведена схема ножа для кормоуборочных машин, режущая часть которого имеет трехслойную структуру. Нож для кормоуборочных машин 1 имеет режущую часть 2. Режущая часть 2 состоит из поверхностно-легированного износостойкого слоя 3, промежуточного закаленного слоя 4 и термоупрочненного основания 5. Ножи кормоуборочных комбайнов в процессе уборки работают в сложнейших условиях, испытывая при этом износ трением, абразивный износ, механические и ударные нагрузки. В этой связи материал, применяемый для изготовления ножей, должен обладать не только высокой прочностью и пластичностью, но и высоким сопротивлением трению и ударному воздействию. Нынешние технологии изготовления ножей предусматривают использование сталей в улучшенном состоянии, обеспечивающих при этом достаточную прочность, пластичность и ударную вязкость. Тем не менее после такой обработки ножи недолговечны из-за низкой сопротивляемости к износу их режущей части. Поэтому предлагается нож, режущая часть которого имеет трехслойную структуру, в наибольшей степени отвечающую сложным условиям его работы. Получение такой трехслойной структуры может быть достигнуто с применением комбинированных методов обработки,включающих высокочастотную и лазерную обработку. В частности, для повышения износостойкости режущей части применяют лазерное легирование тугоплавкими карбидами и боридами на основе , В, которые равномерно распределяются в матрице основного металла, образуя поверхностный слой, обеспечивающий повышенное сопротивление износу. При лазерном воздействии также удается получить поверхностно-закаленный слой с твер 2 26962006.04.30 достью до 68-70 , глубиной до 1 мм. Помимо твердости в поверхностных слоях наблюдается повышение и других свойств коррозионной стойкости, тепло- и жаростойкости и т.д. Применение высокочастотного нагрева позволяет получить вязкую и прочную основу режущей части ножа и при этом повысить ее твердость и сопротивление к ударным и изгибающим нагрузкам. Таким образом, сочетание предварительной поверхностной закалки токами высокой частоты с последующей лазерной обработкой позволяет сформировать трехслойную структуру режущей части ножа с эффектом самозатачивания в процессе его эксплуатации, обладающую повышенным сопротивлением износу и ударным нагрузкам. В качестве материалов заготовок ножей кормоуборочных комбайнов КПК-3000 производства Гомсельмаш и импортного комбайнаслужили стали 65 Г и 40 Х в улучшенном состоянии. Ножи, изготовленные из данных сталей с целью их упрочнения,подвергали высокочастотной термической обработке, включающей нагрев режущей кромки, закалку и отпуск. Поверхностное упрочнение ножей лазерным легированием проводилось на СО 2 - установке непрерывного действия Комета-2 с выходной мощностью 1 кВт. С целью предотвращения отпуска в процессе лазерного нагрева было предусмотрено принудительное охлаждение водой предварительно упрочненной части ножа. При лазерном легировании поверхностного слоя режущей части ножей использовались ряд тугоплавких карбидов и боридов на основе , В и др. При этом получали гомогенную зону легирования, перемешивание легирующих элементов в расплаве происходило во всем объеме. Качество поверхности было достаточно высоким. В результате проведения сравнительных испытаний было установлено, что ножи, режущие части которых претерпели закалку ТВЧ с низким отпуском и лазерное легирование, показали повышенное сопротивление износу, ударным и изгибающим нагрузкам. Они не уступают по технологическим характеристикам импортным аналогам, а по своей себестоимости в 2-3 раза дешевле. Нож для кормоуборочных машин из среднеуглеродистой легированной стали, обладающий высокой твердостью и износостойкостью режущей части, а также прочностью и долговечностью, предполагается использовать для комплектования кормоуборочных комбайнов отечественного и импортного производства. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.