Рабочий орган высокой надежности и абразивной износостойкости

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ РАБОЧИЙ ОРГАН ВЫСОКОЙ НАДЕЖНОСТИ И АБРАЗИВНОЙ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Бетеня Григорий Филиппович Литовчик Дмитрий Петрович Сушко Иван Степанович Анискович Геннадий Иосифович Дазыба Виктор Иванович Штуро Николай Вильгельмович Казак Михаил Михайлович Титишев Юрий Викторович Чечткин Анатолий Дмитриевич Косович Владимир Евгеньевич Декевич Павел Антонович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) 1. Рабочий орган высокой надежности и абразивной износостойкости, включающий выполненные заодно режущую часть и основу из углеродистой стали пониженной прокаливаемости с содержанием углерода от 0,4 до 0,80 мас. , подвергнутой объемноповерхностной закалке с самоотпуском или отпуском в печи, при этом сердцевина основы и режущей части имеет микроструктуру в виде троостита или троостосорбита, или сорбита с твердостью 2846 э, отличающийся тем, что основа и режущая часть содержат модифицированный, подвергнутый цементации или нитроцементации, поверхностный слой с повышенным содержанием углерода или углерода и азота. 42162008.02.28 2. Рабочий орган высокой надежности и абразивной износостойкости по п. 1, отличающийся тем, что модифицированный поверхностный слой основы и режущей части имеет микроструктуру в виде отпущенного мартенсита с твердостью не менее 6068 э.(56) 1. СТБ 1388-2003. Плуги тракторные лемешные общего назначения. Общие технические условия. Введ. 19.03.2003. - Мн. Госстандарт, 2003. - С. 4-5. 2. Патент России 2233570, МПК 7 А 01 В 15/00, 21/00, 23/00 9/00, 2002. Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению и ремонтному производству, в частности к сменным рабочим органам почвообрабатывающей, кормоуборочной, посевной, дорожно-строительной и другой техники. Известен рабочий орган, изготовленный из стали 65 Г или стали 45, подвергнутый объемной термической обработке 1. Этот рабочий орган обладает низкими прочностными характеристиками, т.к. применяемые для его изготовления стали обеспечивают твердость поверхностного слоя и сердцевины в пределах 45-54 НСэ (предел прочности в 1300-1600 МПа), материал рабочего органа при максимальной твердости обладает недостаточной ударной вязкостью и под действием ударных нагрузок рабочий орган может ломаться из-за его хрупкости, а при невысокой твердости существенно снижается износостойкость рабочего органа, тем самым ресурс рабочего органа снижается в несколько раз. Наиболее близким к предложенному по технической сущности является решение изготавливать рабочий орган почвообрабатывающих машин из углеродистой стали пониженной прокаливаемости, подвергнутой закалке 2. Однако этот рабочий орган имеет недостаточную твердость (55-60 НСэ) и износостойкость поверхностного слоя, а при использовании для его производства сортового проката, из-за наличия в нем дефектов (обезуглероженного слоя, окалины), указанная твердость будет не на поверхности рабочего органа, а на глубине 0,20,8 мм (т.е. под обезуглероженным слоем), что обуславливает низкую износостойкость рабочей поверхности в начальный период эксплуатации, по сравнению с последующими, и затрудняет осуществление контроля качества выполненной термической обработки. Задачей полезной модели является создание рабочего органа повышенной работоспособности, обладающего высоким сопротивлением ударным и изгибающим нагрузкам,прочностью и износостойкостью, и устранение дефектов, обусловленных предыдущими многократными операциями теплового воздействия на материал заготовки, связанных с формообразованием, изготовлением крепежных отверстий и т.п. Поставленная задача решается за счет того, что рабочий орган высокой надежности и абразивной износостойкости, включающий выполненные заодно режущую часть и основу из углеродистой стали с пониженной прокаливаемостью с содержанием углерода от 0,4 до 0,80 мас. , подвергнутой объемно-поверхностной закалке с самоотпуском или отпуском в печи, при этом сердцевина основы и режущей части имеет микроструктуру в виде троостита или троостосорбита, или сорбита с твердостью 2846 э, основа и режущая часть содержат модифицированный (подвергнутый цементации или нитроцементации) поверхностный слой с повышенным содержанием углерода или углерода и азота, и модифицированный поверхностный слой основы и режущей части имеет микроструктуру в виде отпущенного мартенсита с твердостью не менее 6068 НСэ. На фиг. 1 приведена структура металла после закалки и низкого отпуска без предварительного модифицирования поверхности. Структура содержит обезуглероженный слой 1,2 42162008.02.28 закаленный поверхностный слой основы и режущей части 2, сердцевину основы и режущей части 3. На фиг. 2 приведена структура модифицированного поверхностного слоя после цементации, закалки и низкого отпуска. Рабочие органы почвообрабатывающей, посевной, дорожно-строительной кормоуборочной и другой техники работают в сложнейших условиях, испытывая при этом знакопеременные ударные нагрузки, подвергаются абразивному изнашиванию. В этой связи материал, применяемый для изготовления рабочих органов, должен обладать не только высокой прочностью и ударной вязкостью, но и высоким сопротивлением изнашиванию в абразивной среде. Современные технологии изготовления подобных рабочих органов предусматривают использование сталей пониженной и регламентированной прокаливаемости, обеспечивающих достаточную твердость, прочность и ударную вязкость. При использовании для производства рабочих органов сортового проката и устранения дефектов,обусловленных многократным термическим воздействием на материал заготовки, перед закалкой ее необходимо подвергать модифицированию (цементация или нитроцементация) на глубину дефектного (обезуглероженного) слоя либо механической обработке резанием на его глубину. Таким образом, сочетание модифицирования, закалки со спрейерным охлаждением и самоотпуска или отпуска в печи позволяют получать микроструктуру в поверхностном слое рабочего органа в виде отпущенного мартенсита с твердостью не менее 6068 НСэ. Помимо высокой твердости в поверхностных слоях наблюдается улучшение и других свойств сжимающих напряжений, повышение абразивной износостойкости,предела выносливости и коррозионной стойкости. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3