深松犁铲磨损特性及耐磨技术研究

针对传统深松犁铲在耕作过程中易磨损的现象，重点研究了深松犁铲的耐磨强化技术及工艺。提出CO2气保焊-喷射送粉复合、行走与摆动复合的自动堆焊新工艺，在基体为65Mn钢的深松犁铲易磨损部位制备了高铬钼合金耐磨涂层，集成研制了耐磨深松犁铲。系统研究了深松犁铲的磨损失效形式和深松犁铲与土壤颗粒相互作用时的磨损规律和机理、高铬钼合金耐磨堆焊层的制备工艺、微观组织结构和耐磨性能。主要研究内容如下： 深松犁铲的失效形式主要为宏观失效和微观磨损，宏观失效特征主要表现为：崩刃、卷刃、裂纹、断裂和变形；微观磨损表现为：犁沟和微观切削的综合作用。分析了深松犁铲铲刃的受力情况，得出刃口阻力与刃口圆弧半径成正比，与刃口圆弧所对应的圆心角成正比，即刃口圆弧越长、圆心角越大，刃口阻力也越大，磨损越严重。 借助梯度功能材料的设计思想，对耐磨复合材料组织结构和复合过程进行设计，研制了新型内生颗粒增强耐磨梯度复合材料，高铬钼合金粉末。 提出CO2气保焊-喷射送粉复合、行走与摆动复合的自动堆焊新工艺，实现了合金元素及碳化物任意调配获得不同堆焊层，尤其是药芯堆焊焊丝与喷射送粉复合可获得超高耐磨堆焊层，HRC达到65。获得的耐磨堆焊层晶界清晰、微观组织致密连续、无气孔、夹渣，裂纹及未熔合现象等缺陷，呈现出良好的冶金结合。堆焊层的显微组织结构主要为枝晶状的下贝氏体+少量残留奥氏体+碳化物。 研究了影响堆焊层质量的主要工艺参数，利用正交试验的方法，分析了主要工艺参数对堆焊层质量的影响程度，主次顺序为石墨量（A）＞送粉量（B）＞电流（C）＞堆焊速度（D）。最佳工艺参数为：A2B2C2D3即石墨量：8g、喷射送粉量：0.8kg/h、电流：210A和堆焊速度：40cm/min。并确定和优化了其他工艺参数。 通过深松犁铲试样的磨痕轮廓曲线和SEM微观形貌得出深松犁铲的磨损机理，即犁沟和微观切削综合作用下低应力的磨料磨损。 该耐磨深松犁铲完成田间试验20.6公顷，推广示范了87.1公顷。耐磨料磨损性能显著提高，耕作寿命与普通犁铲相比提高2～3倍，显示了其高指标和高性能。研究成果将提高深松犁铲的耐磨性、降低牵引阻力和油耗、有利于保持耕深的稳定性等关键环节，为深松犁铲的构型设计、材料工艺的研究提供科学的理论依据和方法。