Абразивное изнашивание режущего инструмента

Проблема снижения абразивостойкости и изнашивания режущего инструмента решается параллельно с проблемой обеспечения прочности. Чтобы исключить поломки, прежде всего стремятся уменьшить хрупкость стали путем повышения пластичности, а это неизбежно способствует снижению абразивной износостойкости. Поэтому наконечники различного исполнения изготовляют с учетом эксплуатационных особенностей работы рыхлителя.

Существенное влияние на работоспособность режущего элемента оказывает химический состав стали, способы формообразования и термоупрочнения. Учитывая, что при эксплуатации в тяжелых условиях происходит интенсивный нагрев режущей части наконечников, достигающий при рыхлении скальных грунтов 650-700°C.

Представляют интерес применяемые для рыхления очень абразивных грунтов износостойкие наконечники, в которых режущую часть сваривают трением из двух заготовок высокой и низкой твердости. Затем из сварной заготовки куют режущую часть наконечника и приваривают к хвостовику. Наконечники обладают хорошей самозатачиваемостью при работе в абразивных грунтах.

Срок службы режущего инструмента можно увеличить, применяя композиционные сплавы — смеси двух и более различных компонентов, один из которых при термообработке плавится или размягчается, а другой остается фактически неизменным. В результате термообработки смесь цементируется в монолитный сплав, обладающий качественно новыми свойствами.

Разработан композиционный сплав (патент США № 4011051), состоящий из твердых сферических включений боридов железа и хрома (6-12% бор; 25-61% хром; остальное — железо, или 6-12% бор, 61-70% хром, 0,05-2% углерода, остальное — железо) и матричного никелевого сплава, содержащего марганец, кремний, медь, бор, железо и углерод. Спекание осуществляют при температуре 896-980° С. Твердость сферических включений более HRC 70. Износостойкость сплава в 4-20 раз выше износостойкости однородной стали твердостью HRC 45 после термообработки в одинаковых условиях работы инструмента.

Применительно к рыхлительному оборудованию наиболее широко используют кованые и штампованные наконечники.

Наконечники, штампованные в закрытых матрицах с объемной термообработкой, выпускает фирма «Хромэллой» («Chromalloy», США). Трудоемкий и дорогостоящий процесс сквозной термообработки окупается высокими эксплуатационными качествами наконечников, используемых на мощных машинах в тяжелых режимах работы. Предел прочности стали после термообработки в 2 раза выше, чем обычной углеродистой стали; предел текучести 1055 МПа.