The use of surface strengthening to increase the wear resistance of working bodies of agricultural machines

Abstract

Дослідження було спрямоване на вивчення ефективних методів поверхневого зміцнення робочих органів сільськогосподарських машин для підвищення їхньої зносостійкості та продовження терміну служби. У ході дослідження використовувалися методи поверхневого зміцнення, такі як термічна обробка, хіміко-термічні процеси, покриття та механічні методи. Було показано, що різні методи зміцнення поверхні значно підвищують зносостійкість робочих частин сільськогосподарської техніки. Використання такої термічної обробки як індукційне загартування дозволило підвищити стійкість до зношування завдяки локалізованому нагріву і швидкому охолодженню, що призвело до збільшення твердості матеріалу. Хіміко-термічна обробка, включаючи цементацію, нітроцементацію та нітрування, продемонструвала значне покращення твердості поверхневого шару та підвищення корозійної стійкості. Механічні методи, такі як дробоструминна обробка та коткове зміцнення, збільшили твердість та зносостійкість на 30-50 % за рахунок пластичного деформування поверхні. Було доведено, що застосування наплавлення та покриттів фізичного осадження з парової фази/хімічного осадження з парової фази збільшує довговічність деталей на 20-40 %, що знижує експлуатаційні витрати та підвищує продуктивність сільськогосподарської техніки. У дослідженні розглядалися методи підвищення зносостійкості робочих частин сільськогосподарської техніки, при цьому наголошувалося на значній проблемі, пов’язаній з тим, що українські сільськогосподарські машини часто мали більш короткий термін служби (в 1,2-2 рази) порівняно з імпортними аналогами. Проаналізовано причини зносу та погіршення стану зубів культиватора, приділяючи особливу увагу впливу зносу на розмір та форму робочих частин, що призводило до зниження їх ефективності. Вивчені методи зміцнення поверхні можуть бути безпосередньо впроваджені у виробництво для збільшення довговічності та надійності робочих частин сільськогосподарської техніки, що сприятиме підвищенню їхньої ефективності та зниженню експлуатаційних витрат

The research was aimed at investigating effective methods of surface strengthening of the working bodies of agricultural machines to increase their wear resistance and extend their service life. The study used surface hardening methods such as heat treatment, chemical and thermal processes, coatings, and mechanical methods. It has been shown that various methods of surface hardening significantly increase the wear resistance of working parts of agricultural machinery. The use of such heat treatment as induction hardening increased the resistance to wear due to localised heating and rapid cooling, which led to an increase in the hardness of the material. Chemical and heat treatment, including carburisation, nitrocementation and nitration, showed a significant improvement in surface layer hardness and increased corrosion resistance. Mechanical methods such as shot blasting and roller hardening have increased hardness and wear resistance by 30-50% due to plastic surface deformation. It has been proven that the use of surfacing and coatings of physical vapour deposition/chemical vapour deposition increases the durability of parts by 20-40%, which reduces operating costs and increases the productivity of agricultural machinery. The study examined approaches to enhancing the wear resistance of agricultural machinery’s working parts, highlighting a notable issue: Ukrainian agricultural machinery often exhibits a shorter service life (1.2-2 times less) compared to imported counterparts. The analysis focuses on the reasons behind the wear and deterioration of cultivator teeth, with particular emphasis on how wear affects the size and shape of the working parts, resulting in decreased efficiency. The surface strengthening methods under study can be directly implemented in production to increase the durability and reliability of working parts of agricultural machinery, which would help to increase their efficiency and reduce operating costs