Hardening Schumacher Pro Cut segmented knives by laser hardening | Упрочнение сегментных ножей Schumacher Pro Cut лазерной закалкой

Английский. Most modern fodder and grain harvesting machines are equipped with segmented cutting devices, the service life of which is determined by the wear resistance of a segmented knife. Modern segmented knives have a life span of no more than 30 hectares. Issues of increasing the durability and wear resistance of knives are not being intensively studied, while the prime cost of segmented knives has increased significantly in recent years. There was explored a possibility of using laser quenching technology to improve the performance of segmented knives. The technology involves high-speed laser processing of the cutting edge of a segmented knife without surface fusion. The research objects were Schumacher Pro Cut segmented knives made of 30ХС steel and quenched by high-frequency current. In laboratory conditions the microhardness and microstructure of hardenable coatings were analyzed. It has been revealed that the microhardness of the hardened layer has a gradient structure, with a maximum hardness of 1000 HV. The depth of the thermally hardened layer is 200–250 microns. The microstructure of the heat-treated layer is homogeneous and is finely dispersed martensite with a hardness of 930 to 1000 HV. The transition zone has no obvious boundaries and has a heterogeneous structure, which is troostomartensite. The operation tests confirmed an increase in the service life of segmented knives by 15%. Standard knives wear out evenly throughout the entire operating stage. Hardened knives wear out more slowly when operating up to 50 ha. Their wear to this time point reached only 21 microns against 62 microns for a standard knife. After 60 ha of operating time, the wear rate of the hardened knife increases dramatically. When operating time is 90 ha, the cutting edge is completely destroyed.

Русский. Большинство современных кормоуборочных и зерноуборочных машин оснащено сегментными режущими аппаратами, ресурс которых определяется износостойкостью сегментного ножа. Современные сегментные ножи имеют ресурс не более 30 га. Вопросы по повышению долговечности и износостойкости ножей активно не изучаются, при этом себестоимость сегментных ножей за последние годы значительно выросла. Исследовали возможность применения технологии лазерной закалки для повышения работоспособности сегментных ножей. Технология подразумевает высокоскоростную лазерную обработку режущей кромки сегментного ножа без оплавления поверхности. В качестве объекта исследований приняты сегментные ножи Schumacher Pro Cut, выполненные из стали 30ХС и подверженные закалке токами высокой частоты. В лабораторных условиях провели анализ микротвердости и микроструктуры упрочняемых покрытий. Выявили, что микротвердость упрочненного слоя имеет градиентную структуру с максимальной твердостью 1000 НV. Глубина термически упрочненного слоя составляет 200–250 мкм. Микроструктура термообработанного слоя однородная и представляет собой мелкодисперсный мартенсит с твердостью от 930 до 1000 HV. Переходная зона не обладает явными границами и имеет неоднородную структуру, представляющую собой троостомартенсит. Производственными испытаниями подтверждено повышение ресурса сегментных ножей на 15%. Стандартные ножи изнашиваются равномерно на всем этапе наработки. Упрочненные ножи при наработке до 50 га изнашиваются медленнее, достигая к этому моменту износа 21 мкм против 62 мкм у стандартного ножа. После 60 га наработки интенсивность износа упрочненного ножа резко увеличивается. При наработке 90 га режущая кромка полностью разрушается.