Нож для кормоуборочных машин

ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ к ПАТЕНТУ(54) НОЖ ДЛЯ КОРМОУБОРОЧНЫХ МАШИН(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Бетеня Григорий Филиппович Литовчик Дмитрий Петрович Декевич Павел Антонович Голубев Валерий Сергеевич (ВУ)(73) Патентообладатель Учреждение обра(ВУ) зования Белорусский государственный аграрный технический университет (ВУ)1. Нож для кормоуборочных мащин, включающий основу и режущую часть, имеющие диссипативное структурное строение, отличающийся тем, что основа выполнена из углеродистой стали с пониженной прокаливаемостью с содержанием углерода от 0,4 до 0,80 мас. , подвергнутой объемно-поверхностной закалке с самоотпуском или низким отпуском в печи, при этом поверхностный слой основы выполнен с микроструктурой в виде отпущенного мартенсита с твердостью 5558 НКСэ.2. Нож для кормоуборочных мащин по п. 1, отличающийся тем, что сердцевина основы и режущей части выполнена с микроструктурой в виде троостита, троостосорбита или сорбита с твердостью 2846 НКСэ.3. Нож для кормоуборочных мащин по п. 1, отличающийся тем, что режущая часть представляет собой четырехслойную структуру, состоящую из поверхностно-легированного износостойкого слоя, промежуточной зоны высокоскоростной перезакалки, вязкой сердцевины с твердостью 2846 НКСэ и нижнего закаленного слоя с твердостью 5558 НКСэ.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 низкими прочностными характеристиками, т.к. применяемые для их изготовления стали могут обеспечить твердость поверхностного слоя и сердцевины в пределах 42-49 НКСэ (предел прочности бв 1300-1600 МПа), ножи обладают малой ударной вязкостью при высокой твердости и под действием ударных нагрузок ломаются из-за их хрупкости, невысокая твердость существенно снижает износостойкость 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.Недостатками данного изобретения являются низкие прочностные характеристики,недостаточная ударная вязкость и 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 электроннолучевая 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 электроннолучевой обработкой.Задачей полезной модели является создание поверхностно упрочненных ножей для кормоуборочных машин из сталей пониженной или регламентированной прокаливаемости, обладающих высоким сопротивлением ударным и изгибающим нагрузкам, повь 1 шенной износостойкостью режущей части, а также прочностью и долговечностью.Поставленная задача решается за счет того, что нож для кормоуборочных машин,включающий основу и режущую часть, имеющие диссипативное структурное строение,отличающийся тем, что основа выполнена из углеродистой стали с пониженной прокаливаемостью с содержанием углерода от 0,4 до 0,80 мас. , подвергнутой объемно-поверхностной закалке с самоотпуском или низким отпуском в печи, при этом поверхностный слой основы выполнен с микроструктурой в виде отпущенного мартенсита и с твердостью 5558 НКСэ, а сердцевина основы и режущей части выполнена с микроструктурой в виде троостита, троостосорбита или сорбита с твердостью 2846 НКСэ, сама режущая часть представляет собой четырехслойную структуру, состоящую из поверхностно-легированного износостойкого слоя, зоны высокоскоростной перезакалки, вязкой сердцевины с твердостью 2846 НКСэ и нижнего закаленного слоя твердостью 5558 НКСэ.На фиг. 1 приведена схема ножа для кормоуборочных машин, состоящего из основы 1 и режущей части 2. Нож имеет диссипативное структурное строение в поперечном сечении основания и режущей части.На фиг. 2 приведена схема расположения слоев в режущей части и основании, где 1 и 5 закаленный слой твердостью 5558 НКСэ, 2 - поверхностно-легированнь 1 й износостойкий слой, 3 - зона высокоскоростной перезакалки, 4 - вязкая сердцевина с твердостью 2846 НКСэ.Ножи кормоуборочных комбайнов в процессе уборки работают в сложнейших условиях, испытывая при этом износ трением, абразивный износ, механические и ударные на 2грузки. 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 пониженной и регламентированной прокаливаемости, обеспечивающих достаточную прочность, пластичность и ударную вязкость. Из-за невысокой сопротивляемости к износу их режущей части предлагается режущая часть ножа, имеющая четь 1 рехслойную структуру, которая в наибольшей степени отвечает сложным условиям его работы. Получение такой четырехслойной структуры может быть достигнуто с применением комбинированных методов обработки, включающих печной нагрев (высокочастотный) и лазерную обработку. В частности, для повышения износостойкости режущей части применяют лазерное легирование тугоплавкими карбидами и боридами на основе Ш, Т 1 и др., которые равномерно распределяются в матрице основного металла, образуя поверхностный слой,обеспечивающий повышенное сопротивление износу. При лазерном воздействии также удается получить поверхностно закаленный слой с твердостью до 68-70 НКСэ глубиной до 1 мм. Помимо твердости в поверхностных слоях наблюдается повышение и других свойств коррозионной стойкости, тепло- и жаростойкости и т.д. Применение сталей пониженной и регламентированной прокаливаемости после закалки позволяет получить вязкую и прочную сердцевину режущей части и основания ножа и при этом получить твердость поверхностного слоя в пределах 5558 НКСэ. Таким образом, сочетание предварительной закалки с последующей лазерной обработкой позволяет сформировать четырехслойную 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 комбайна СЬААЗ служили стали 60 ПП и 55. Ножи,изготовленные из данных сталей с целью их упрочнения, подвергали термической обработке, включающей нагрев режущей кромки, закалку и отпуск. Поверхностное упрочнение ножей методом лазерного легирования 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 Ш, Т 1 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 с низким отпуском и лазерное легирование, показали повышенное сопротивление износу, ударным и изгибающим нагрузкам. Они не уступают по технологических характеристикам импортным аналогам, а по своей себестоимости в 2-3 раза дешевле.Нож для кормоуборочных машин из стали пониженной или регламентируемой прокаливаемости, обладающих 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.