СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНО ТОЛСТОГО ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА ЛИСТОВУЮ МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ ПОДЛОЖКУ

Настоящее изобретение относится к деталям, имеющим износостойкое покрытие, нанесенное на них, а более конкретно, к способу нанесения износостойкого покрытия на листовую металлическую деталь, такую как облицовка воздуходувки силосоуборочного комбайна.

Многие детали находятся под воздействием жестких условий эксплуатации, что приводит к их чрезмерному износу, если не принимаются меры для повышения их износостойкости. Примером такой детали является облицовка воздуходувки силосоуборочного комбайна. Облицовки воздуходувок силосоуборочных комбайнов:

подвергаются воздействию жестких условий абразивного износа, обусловленных высокоскоростным потоком силосуемой культуры и сопутствующего грунта, песка и/или гравия, которые смешиваются с зерновой культурой в процессе уборки;

подвергаются воздействию условий коррозии, обусловленных присутствием влаги и остатков удобрений в силосуемой культуре; и

подвергаются сильным ударам камней, посторонних металлических и/или других твердых предметов, которые могут попадать в кормовые растения.

Подверженность воздействию этих трех условий требует, чтобы облицовка обладала высокой твердостью и стойкостью к истиранию, коррозии и ударам. Облицовка также должна иметь гладкую рабочую поверхность, чтобы обеспечить продвижение силосуемой культуры с низким трением, для того чтобы силосоуборочный комбайн работал эффективно. Найти материал для облицовки, который отвечает всем данным критериям, очень трудно. Наиболее эффективное решение заключается в том, чтобы найти покрытие для поверхности облицовки, которое отвечает данным критериям.

Примерами покрытий, наносимых на облицовку воздуходувки с использованием метода наплавки твердым сплавом, хорошо известны. Хотя твердосплавное покрытие обеспечивает повышение износостойкости, материалы имеют высокую стоимость, технологии нанесения твердосплавных покрытий являются трудоемкими и слишком длительными для производственных применений, а получаемая в результате поверхность облицовки является шероховатой и волнистой, что не обеспечивает идеальных условий для эффективного продвижения силосуемой культуры. Кроме того, известные технологии нанесения твердосплавных покрытий затрудняют контроль равномерности толщины покрытия.

Было установлено, что покрытия, образуемые напылением металла при высокой температуре, преждевременно разрушаются при эксплуатации вследствие растрескивания и/или являются слишком дорогими в изготовлении из-за высокой стоимости материалов и/или обработки. Кроме того, было установлено, что напылением металла при высокой температуре невозможно наносить покрытия достаточно большой толщины (>2,0 мм) для повышения износостойкости поверхности, так как увеличение толщины увеличивает также напряжение когезионных и адгезионных связей, вызывающее разрушение. Напыляемые покрытия могут использоваться для постепенного увеличения толщины, однако это требует подогрева подложки при каждом нанесении покрытия для постепенного увеличения толщины свеженанесенного покрытия, при этом такие этапы подогрева и напыления увеличивают стоимость и время изготовления покрываемой детали.

Примером покрытия, которое обладает свойствами, требующимися для использования в облицовке воздуходувки, является суспензионное покрытие порошком высоколегированного сплава, подобное тому, которое раскрыто в патенте США № 5,879,743. Более конкретно, суспензия, выполненная в соответствии с данным патентом, готовится путем тщательного смешивания порошкообразного сплава для нанесения твердосплавного покрытия со связующим раствором ПВА для получения раствора с требуемым весовым соотношением сплава и связующего. Составы суспензий, описанные в патенте, обозначаются восьмизначным кодом. Например, для суспензии «0550/07550» первые четыре цифры указывают весовое отношение порошкообразного сплава и раствора ПВА 5,5 к 1, а последние четыре цифры показывают 7,5%-ную (весовую) концентрацию водного раствора ПВА в качестве связующего. В данном обозначении предполагается, что в середине каждой группы из четырех цифр стоит десятичная запятая. Так «1075/1025» означает соотношение сплава и ПВА 10,75 к 1, и весовую концентрацию ПВА в водном растворе 10,25%.

Таким образом, проблема, которую требуется решить, заключается в том, чтобы создать экономичный процесс для нанесения защитного покрытия на листовую металлическую подложку, такую как облицовка воздуходувки силосоуборочного комбайна, которое обладает высокой стойкостью к истиранию, коррозии и ударам, образуя при этом очень гладкую поверхность.

В соответствии с настоящим изобретением предложен усовершенствованный способ нанесения защитного покрытия, обладающего вышеуказанными требуемыми характеристиками, на листовую металлическую подложку.

Целью настоящего изобретения является нанесение относительно толстого (>2 мм) суспензионного покрытия на листовую металлическую облицовку корпуса воздуходувки силосоуборочного комбайна, таким образом, чтобы покрытие наносилось за один этап после начальной подготовки облицовки для приема покрытия и до последующего отверждения покрытия.

Фиг. 1 представляет собой довольно схематично вид слева самоходного силосоуборочного комбайна, включающего воздуходувку такого типа, который особенно подходит для использования с настоящим изобретением.

Фиг. 2 представляет собой схематичный вид с вертикальным разрезом воздуходувки, показанной на фиг. 1, и показывающий покрытую облицовку воздуходувки.

Фиг. 3 представляет собой вид, показывающий изогнутый стальной лист, подготовленный для формирования покрытой облицовки воздуходувки, как показано на фиг. 2, с магнитной лентой, наложенной на него для образования приподнятого барьера таким образом, чтобы образовать полость для приема суспензии из материала твердосплавного покрытия.

Фиг. 4 представляет собой вид, показывающий изогнутый стальной лист в соответствии с фиг. 3 на этапе в процессе изготовления покрытой облицовки воздуходувки, в котором магнитная лента удалена после того, как лист, покрытый суспензией, был нагрет до достаточной температуры в течение периода времени, достаточного для обеспечения частичного отверждения суспензии.

Фиг. 5 представляет собой вид, показывающий изогнутый стальной лист, подобный тому, который показан на фиг. 3, вставленный в приспособление, которое вместе с листом образует полость для приема суспензии из материала твердосплавного покрытия.

На фиг. 1 показан самоходный силосоуборочный комбайн 10, который включает в себя настоящее изобретение, при этом следует отметить, что принципы настоящего изобретения могут быть применены к любой детали машины, имеющей стальные листовые поверхности, подвергающиеся воздействию ударов, коррозии и/или износа, где нанесение на поверхности твердосплавного покрытия будет полезно для увеличения износостойкости детали, подвергающейся воздействию одного или более данных условий.

Силосоуборочный комбайн 10 включает основную раму 12, опирающуюся на переднюю и заднюю пары колес 14 и 16, из которых показано только одно колесо из каждой пары. В верхней передней части рамы 12 находится кабина оператора 18, которая содержит все средства управления (не показаны) для силосоуборочного комбайна. На переднем конце рамы 12 закреплена режущая головка для пропашных культур 20, которая предназначена для отделения зерновой культуры, такой как кукуруза или подобная ей, от земли и направления ее на измельчение в корм с помощью ножей 21 (на фиг. 2 для простоты показан только один) поперечной цилиндрической режущей головки 22. Измельченный корм подается назад с помощью режущей головки 22 в узел вентилятора или воздуходувки 24, который, в свою очередь, подает измельченный корм наверх в разгрузочный лоток или спускной желоб 26, который направляет корм в контейнер (не показан) транспортного средства.

На фиг. 2 можно также увидеть, что узел 24 воздуходувки включает по существу цилиндрический корпус 28, при этом режущая головка 22 соединена со впуском, расположенным в нижнем переднем участке корпуса 28, с помощью корпуса транспортера зерновой культуры 30, а выпуск, расположенный в верхнем заднем участке корпуса 28, соединен с разгрузочным лотком или спускным желобом 26 с помощью выпускного канала 34. Крыльчатка 36 воздуходувки включает приводной вал 38, расположенный вдоль горизонтальной поперечной оси в центре корпуса 28, и с валом 38 соединено множество закрепленных с возможностью поворота лопастей 40.

Следует отметить, что измельченная зерновая культура выходит из режущей головки 22 по каналу, проходящему по касательной из нижней части режущей головки 22 и по касательной в нижний участок корпуса 28 воздуходувки. При вращении против часовой стрелки крыльчатка 36 воздуходувки захватывает силосуемую культуру, входящую в корпус 28 и переносит ее под углом около 90°, где он выталкивает силосуемую культуру в выпускной канал 34.

Корпус 28 воздуходувки включает периферийную часть 42 стенки, которая проходит между расположенными напротив боковыми стенками корпуса 28 и от впуска к выпуску корпуса 28. Часть 42 стенки корпуса 28 расположена таким образом, что она подвергается высоким ударным нагрузкам, обусловленным любыми твердыми частицами, такими как песок, камни и/или посторонние металлические предмеры, которые могут захватываться в поток зерновой культуры, выталкиваемый из режущей головки 22. Часть 42 стенки включает изогнутую стальную пластину 44, имеющую центральный участок поверхности, с которым сцепляется материал твердосплавного покрытия 46. Непокрытый барьер 48 окружает данный центральный участок и перекрывает нижнюю часть корпуса транспортера 30 и заднюю часть выпускного канала 34. Нижняя часть барьера 48 прикреплена к шарниру 50, а верхняя часть прикреплена к выпускному каналу с помощью соответствующих крепежных средств (не показаны). Таким образом, путем удаления данных крепежных средств часть стенки 42 корпуса может быть повернута в открытое положение, обеспечивая доступ к крыльчатке 36 воздуходувки для технического обслуживания или в целях очистки, например, от образовавшихся комков материала.

На фиг. 3 показан этап изготовления части 42 стенки корпуса воздуходувки после этапа, на котором плоская стальная пластина формуется для образования стальной пластины 44. Магнитная лента 52 наносится вокруг периферийного участка пластины 50 таким образом, чтобы образовать полость 54, имеющую нижнюю часть, образованную участком поверхности 56, на который нужно нанести износостойкое и коррозионно-устойчивое покрытие или так называемое твердосплавное покрытие. Полость 54 предназначена для приема суспензии из составных частей высоколегированного порошка для изготовления готового покрытия, при этом высота магнитной ленты 52 от участка поверхности 56 равна требуемой толщине готового покрытия с учетом предполагаемой усадки в процессе отверждения и оплавления суспензии. Было обнаружено, что использованная особая суспензия обеспечивает толщину наплавленного покрытия, которая равна примерно половине толщины свеженанесенного покрытия. Поскольку требуемая толщина готового покрытия равна по меньшей мере 2,0 мм, высота ленты 52 равна по меньшей мере 4 мм.

Как только суспензия помещается в полость 54, выравнивающее устройство, имеющее прямой край, который перекрывает ширину пластины 44, используется для выравнивания суспензии, для того чтобы удалить избыточную суспензию и обеспечить равномерную толщину суспензии, соответствующую высоте магнитной ленты 52. Операция выравнивания должна выполняться аккуратно, чтобы не вызвать образования трещин в свеженанесенном покрытии. В частности, во время этапа выравнивания колебания выравнивающего устройства должны поддерживаться с малой амплитудой, и продвижение выравнивающего устройства должно быть медленным, в противном случае могут образоваться трещины. Для того чтобы избежать образования трещин в покрытии после плавления, процесс выравнивания должен выполняться как можно раньше после заливки суспензии на пластину, пока суспензия еще влажная, т.е. до начала процесса отверждения связующего.

Робот или другое автоматизированное устройство может быть использовано для выполнения операции выравнивания. Прямой край может быть выполнен как часть компонента, которым является пружина, закрепленная таким образом, чтобы прямой край мог быть ориентирован параллельно одному концу металлической пластины 56 и входить в контакт с магнитной лентой 52. Робот используется для перемещения компонента, включающего прямой край, по радиусу кривизны, которая приблизительно соответствует кривизне пластины 56, при этом пружина закрепляет компонент, удерживающий прямой край, в плотном сцеплении с магнитной лентой, проходящей вдоль сторон пластины 56. Кроме того, робот может быть запрограммирован, чтобы испытывать легкие колебания, когда он продвигается по пластине 56.

Когда суспензия нанесена, пластина 44, покрытая суспензией, вместе с магнитной лентой 52 помещается в вулканизационную печь при температуре около 200°Ф на 10-15 мин.

Затем пластина 44 извлекается из печи, и магнитная лента удаляется с пластины 44, оставляя частично отвержденное покрытие 58. После этого пластина 44 вместе с покрытием 58 помещается в печь и прогревается при температуре 200°Ф в течение по меньшей мере 1 ч.

Для наплавления покрытия 58 на пластину 44 пластина 44 и покрытие 58 размещаются в печи в атмосфере водорода и нагреваются до температуры 2000-2025°Ф. После этого покрытие 58 превращается в слой твердосплавного покрытия 46, показанного на фиг. 2.

На фиг. 5 показан альтернативный способ образования полости 54. Более конкретно, показано зажимное приспособление 60, включающее опорную конструкцию 62, которая здесь показана в форме ящика. Опорная конструкция 62 представляет собой любую каркасную конструкцию, которая может быть установлена для поддержания пластины 44, и хотя опорная конструкция 62 может быть выполнена из сплошного блока материала, предпочтительно, если она выполнена с четырьмя стенками, при этом по меньшей мере торцевые стенки 64 имеют толщину, соответствующую толщине барьера 66, закрепленного на месте с помощью множества резьбовых крепежных элементов 68, проходящих через расположенные на одной линии отверстия, находящиеся в барьере 66, пластине 44 и стенках 64, при этом отверстия в стенках 64 выполнены с резьбой. Во избежание осложнений на этапе выравнивания, которые могут возникнуть в результате присутствия показанных крепежных элементов 68, данные крепежные элементы могут быть заменены, например, крепежными элементами с потайными головками. Как и ранее описанная магнитная лента 52, толщина барьера 66 выбирается таким образом, чтобы она была равна требуемой толщине готового покрытия или твердосплавного покрытия с учетом предполагаемой усадки поверхности свеженанесенного покрытия во время отверждения и плавления.

Вместо зажимного приспособления 60 могут быть использованы другие зажимные приспособления такие, например, съемные зажимные приспособления для прикрепления барьера 66 к пластине 44.

После описания предпочтительного варианта осуществления будет понятно, что различные модификации могут быть выполнены, не выходя за объем изобретения, как определено в приложенной формуле изобретения.