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稀土催渗碳氮硼共渗自磨刃割刀组织与性能研究

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表面技术 2021年第1期50卷 340-346页

作者：宋月鹏王伟李法德宋占华山东农业大学机械与电子工程学院山东泰安271018 泰安市产品质量监督检验所山东泰安271000

目的提高旋转式割草机割刀耐磨性能和切割锋锐性能,以实现刃具的长寿命作业和对作物的低损伤收获。方法采用固体稀土催渗碳氮硼共渗,对割刀后刀面及刀尖进行局部化学热处理,通过扫描电子显微镜、光学显微镜及显微硬度计对共渗层组织、... 详细信息

目的提高旋转式割草机割刀耐磨性能和切割锋锐性能,以实现刃具的长寿命作业和对作物的低损伤收获。方法采用固体稀土催渗碳氮硼共渗,对割刀后刀面及刀尖进行局部化学热处理,通过扫描电子显微镜、光学显微镜及显微硬度计对共渗层组织、微区成分及硬度分布进行检测,探讨割刀作业过程中形成自磨锐特性,并进行田间试验验证。结果割刀经850℃×4 h稀土催渗碳氮硼共渗后,后刀面及刀尖表面由硼化物层(厚度约50~70μm)和碳氮共渗层(厚度约750~1000μm)组成,刃口处经高频加热油淬后,外层硼化物由于共晶重熔使硬度有所增加。共渗割刀在厚度方向上实现了组织、成分和硬度的梯度均匀变化,碳氮共渗层对表面高硬硼化物支撑能力有较大提升。作业过程中,割刀后刀面及刃口处的表层硼化物硬度高、耐磨性好,不易剥落及崩刃,使用寿命长,刃口突出可始终保持锋锐的切割性能,从而形成了自磨锐特性,实现了对再生作物的低损伤切割。田间试验结果表明,与市售割刀相比,共渗割刀耐磨性较高,长时间作业后仍能保持锋锐的切割性能,有利于作物切口的愈合与再生。结论稀土催渗碳氮硼共渗的割刀,由于组织、成分、硬度的梯度均匀变化,在作业过程中形成自磨刃,实现了刃具的长寿命作业和对作物的低损伤收获。

关键词：稀土催渗碳氮硼共渗割刀自磨刃组织耐磨性

金属陶瓷自磨刃割刀对苜蓿低损伤切割机理分析

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农业机械学报 2020年第10期51卷 421-426,309页

作者：宋月鹏王征吴昆李法德宋占华杨潇山东农业大学机械与电子工程学院山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018 中国科学院理化技术研究所北京100190

通过数值模拟仿真分析了割刀刃口曲率半径对苜蓿切割过程力学特性的影响,采用超重力燃烧合成技术制备金属陶瓷梯度材料,按照国标要求制备旋转式割草机割刀,探讨了金属陶瓷割刀作业过程中自磨刃形成原理及其对苜蓿的低损伤切割机理,并进... 详细信息

通过数值模拟仿真分析了割刀刃口曲率半径对苜蓿切割过程力学特性的影响,采用超重力燃烧合成技术制备金属陶瓷梯度材料,按照国标要求制备旋转式割草机割刀,探讨了金属陶瓷割刀作业过程中自磨刃形成原理及其对苜蓿的低损伤切割机理,并进行了田间试验验证。结果表明,割刀刃口曲率半径是影响锋锐性的重要因素,曲率半径越大,刃口钝化越严重,割刀对茎秆的切割作用变弱,而撞击作用增强,茎秆生长方向(Z方向)拉应力增大,形成撕裂拉拔作用,使苜蓿切口粗糙、根部松动。自磨刃割刀的后刀面为金属陶瓷材料,其硬度高(760~780 Hv)、耐磨性好,前刀面硬度呈梯度平缓变化趋势,在作业过程中磨损均匀,刃口曲率半径变化较小而形成自磨锐特性,实现了对苜蓿的低损伤切割。田间试验表明,在相同条件下,与市售割刀相比,金属陶瓷自磨刃割刀切割苜蓿66.7 hm^2后仍然保持锋锐的切割性能,苜蓿切口平齐,组织损伤较轻,自愈过程正常,再生芽保留完整,再生周期可缩短5~10 d。

关键词：金属陶瓷材料苜蓿低损伤切割自磨刃计算机模拟

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自磨刃锤片的工艺优化及耐磨性研究

自磨刃锤片的工艺优化及耐磨性研究

作者：刘亚东内蒙古农业大学

学位级别：硕士

锤片是饲料粉碎机的重要工作部件,其磨损钝化不仅增加钢材的消耗而且降低饲料的粉碎效率和质量,因此,有必要对锤片的强化工艺进行研究。针对一味提高锤片整体硬度的传统强化工艺存在的问题,本课题组提出了自磨刃强化工艺并进行了可行性... 详细信息

锤片是饲料粉碎机的重要工作部件,其磨损钝化不仅增加钢材的消耗而且降低饲料的粉碎效率和质量,因此,有必要对锤片的强化工艺进行研究。针对一味提高锤片整体硬度的传统强化工艺存在的问题,本课题组提出了自磨刃强化工艺并进行了可行性分析与试验验证。本文针对传统自磨刃强化工艺存在理论基础模糊、定义不明及单纯以渗层深度为指标来制订热处理工艺等问题,并结合锤片磨损机理、锤片自磨刃原理、渗碳的数学模型及计算机辅助碳势温度控制系统等理论与方法对传统渗碳工艺进行优化。由此,本文采用逆向的方法制订渗碳工艺过程,并将改进后的自磨刃锤片与市场上常用的其他三种锤片进行抗磨损性能对比。由磨损试验结果可知,自磨刃锤片在耐磨性方面相比普通锤片也有一定的优势。且采用改进后新工艺制作的整体渗碳锤片的自磨刃效果及耐磨性与自磨刃锤片相当且工艺较自磨刃简单,因此在实际应用中,可以用整体渗碳锤片替代自磨刃局部渗碳锤片。

关键词：锤片自磨刃碳浓度分布硬度分布磨损

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饲料粉碎机的锤片自磨刃可行性研究

农机化研究 2010年第2期32卷 41-43页

作者：池少英申庆泰金敏内蒙古农业大学机电工程学院呼和浩特100018

针对锤片式粉碎机锤片棱角磨损后生产效率和质量下降的问题,应用传统的渗碳或碳氮共渗的工艺,结合局部保护的方法,使锤片在横断面上产生硬度差,从而达到其自磨刃的目的,提高粉碎机的工作性能。同时,从粉碎机的工作特点、磨损机理及锤片... 详细信息

针对锤片式粉碎机锤片棱角磨损后生产效率和质量下降的问题,应用传统的渗碳或碳氮共渗的工艺,结合局部保护的方法,使锤片在横断面上产生硬度差,从而达到其自磨刃的目的,提高粉碎机的工作性能。同时,从粉碎机的工作特点、磨损机理及锤片自磨刃工艺等3个方面对其可行性做出分析。

关键词：饲料粉碎机自磨刃锤片可行性

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铡草机刀片自磨刃效果初探

农机化研究 2012年第9期34卷 167-171页

作者：靳峰峰申庆泰金敏刘亚东内蒙古农业大学机电工程学院呼和浩特010018

为了减少铡草机刀片的磨刀频率,对铡草机刀片采用局部气体渗碳和淬火回火工艺进行强化,使其表面硬、心部韧。试验证明:工作时间内刀片保持了良好的自磨刃效果,磨刀频率明显降低,从而提高了刀片的使用寿命以及铡草机的加工质量和加工效率。

关键词：铡草机刀片硬度差自磨刃

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饲料粉碎机自磨刃锤片的试验研究

农机化研究 2009年第12期31卷 144-146页

作者：金敏申庆泰池少英倪志华内蒙古农业大学机电工程学院呼和浩特010018

粉碎机的锤片是粉碎机的易损部件,我国每年因锤片的磨损而消耗的优质钢材在10万t以上。为此,利用金属材料不同硬度条件下耐磨性及磨损程度的不同,采用固体渗碳的方法实现粉碎机锤片不同部位的不同硬度分布,使粉碎机锤片在工作的过程中... 详细信息

粉碎机的锤片是粉碎机的易损部件,我国每年因锤片的磨损而消耗的优质钢材在10万t以上。为此,利用金属材料不同硬度条件下耐磨性及磨损程度的不同,采用固体渗碳的方法实现粉碎机锤片不同部位的不同硬度分布,使粉碎机锤片在工作的过程中不同硬度部位磨损程度不同,从而实现自磨刃效果。

关键词：粉碎机锤片自磨刃固体渗碳

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国内外农机自磨刃割刀的制备及其研究进展

热加工工艺 2018年第2期47卷 45-49页

作者：宋月鹏高雪高东升张韬张帅王征李法德宋占华樊桂菊山东农业大学机械与电子工程学院山东泰安271018 山东农业大学山东省园艺机械与装备重点实验室山东泰安271018 山东农业大学园艺科学与工程学院山东泰安271018

综述了农机割刀的制备、自磨刃形成机理以及国内外研究情况,分析了自磨刃割刀的结构设计。阐述了自磨刃割刀的材料设计,同时还探讨了我国自磨刃制备技术存在的问题及发展方向。

关键词：农机割刀热处理自磨刃研究进展

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粉碎机锤片最佳自磨刃渗碳厚度探究

农机化研究 2012年第8期34卷 131-134,142页

作者：刘亚东申庆泰内蒙古农业大学机电工程学院呼和浩特010018

针对饲料粉碎机锤片磨损钝化后因锤片对物料的正面冲击变为切向划擦以及棱角对物料的剪切作用逐渐丧失而导致物料粉碎效率、粉碎质量下降和能耗增高的问题,基于前人提出的锤片自磨刃强化理论,应用气体渗碳工艺技术,对厚度为5.0mm的20钢... 详细信息

针对饲料粉碎机锤片磨损钝化后因锤片对物料的正面冲击变为切向划擦以及棱角对物料的剪切作用逐渐丧失而导致物料粉碎效率、粉碎质量下降和能耗增高的问题,基于前人提出的锤片自磨刃强化理论,应用气体渗碳工艺技术,对厚度为5.0mm的20钢锤片采用局部气体渗碳、一次加热淬火+低温回火的热处理工艺,得到0.3,0.5,0.8mm等3种渗层厚度的锤片,并将3种锤片安装在型号为SFSP60X60的粉碎机上进行磨损,以渗层厚度作为单一因素,比较了3种锤片不同安装位置的质量磨损量及宏观形貌。实验结果表明:使锤片达到最佳自磨刃效果的渗碳深度为0.5mm。

关键词：粉碎机锤片自磨刃渗碳

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激光熔覆纳米陶瓷自磨刃硬化层技术研究

激光熔覆纳米陶瓷自磨刃硬化层技术研究

作者：张娟娟福建农林大学

学位级别：硕士

本文采用500W全固态(Nd:YAG)连续激光器在45钢基体表面上制备纳米SiC粉末与微米金属粉末混合涂层,并将其应用于粉碎机刀片。首先,通过对不同激光熔覆工艺参数下的纳米SiC涂层的金相组织与显微硬度的比较分析,得出比较合适的熔覆工艺参... 详细信息

本文采用500W全固态(Nd:YAG)连续激光器在45钢基体表面上制备纳米SiC粉末与微米金属粉末混合涂层,并将其应用于粉碎机刀片。首先,通过对不同激光熔覆工艺参数下的纳米SiC涂层的金相组织与显微硬度的比较分析,得出比较合适的熔覆工艺参数。其次,对不同质量百分比的纳米SiC粉末与微米级Fe, Co、Ni、Cr粉末混合的熔覆层的金相组织及硬度进行对比分析,并用摩擦磨损试验机、SEM等手段对熔覆层的摩擦磨损性能、成分等进行分析,选出性能较好的硬化层。最后,将所制硬化层应用于自磨刃刀片,在自制磨粒磨损试验机上进行磨粒磨损性能测试,并制备能用于枝叶粉碎机的涂层刀片。本文对激光熔覆过程中影响涂层单道熔宽的因素进行了探讨。除了主要的三个激光工艺参数：扫描速度、激光功率、工件表面到激光焦点所在平面的距离。另外,熔宽还与涂层材料成分、涂层厚度等因素有关。在激光熔覆过程中,三个主要激光工艺参数实际上反应了激光功率密度的大小。扫描速度越慢、激光功率越大、工件表面越靠近激光焦点所在平面,则功率密度越高。功率密度太低,则不能将涂层充分熔化,与基体的结合强度也不高;功率密度太高,则得到的组织会比较粗大,激光束对基体的热影响会增大。激光熔覆单道纳米SiC涂层组织中会有微裂纹的存在。在激光熔覆多道纳米SiC涂层过程中发现,扫描速度的快慢、激光功率的高低、工件表面到激光焦点所在平面的距离长短,都对熔覆层的硬度、组织以及熔覆层形貌有一定的影响。涂层组织中都会发现一些微小裂纹。对熔覆层形貌,搭接率太大,涂层形貌比较凌乱;扫描速度太慢时,则容易形成一个个的瘤。最终选定的工艺参数为：扫描速度v为3mm/s,输出功率w为305W,工件表面到激光出口的距离h为20mm,激光轨迹间隙为0.4mm。在制备硬化层的过程中添加金属粉末进行增韧。在相同工艺参数下,对不同质量百分比的纳米SiC粉末与微米级Fe, Co、Ni、Cr粉末混合的熔覆层的组织和硬度进行了观察。随着金属粉末百分比的增大,涂层硬度降低。Co粉末使涂层显微硬度下降的速率最大,Ni、 Cr粉末使涂层硬度下降的速度相对较慢。因此在多金属成分混合涂层中选用Fe, Ni、Cr三种粉末中的两种或三种作为增韧相。通过对所制备部分硬化层与原有刀片的摩擦磨损性能的测试,来比较它们的耐磨擦磨损性能,为其实际应用做理论分析。相同磨损条件下,所制备硬化层的摩擦系数比原有刀片的低,其质量损失也更小。按照一定工艺,制备具有所制硬化层的粉碎机刀片。通过自制的磨粒磨损试验机对所制备粉碎机刀片的磨粒磨损性能进行测试并分析。结果表明,随着磨损时间的依次加长,刀片的磨损量逐渐加大。在初始阶段,刀片的磨损量比较大。中间阶段,刀片的磨损量增大得比较缓慢。再运行一定时间后,刀片的磨损量又继续增大。这个变化过程与刀片的使用环境有关。

关键词：激光熔覆纳米SiC 硬化层自磨刃