Анализ современных методов восстановления и упрочнения быстроизнашиваемых рабочих органов сельскохозяйственных машин

Лимитирующим фактором эксплуатации сельскохозяйственных машин является интенсивный износ рабочих органов (лемехов, лап, дисков), вызванный преимущественно абразивным изнашиванием твердыми минеральными частицами почвы (например, кварцем). Современная тенденция в материаловедении – переход от легированных сталей к более износостойким, например, борсодержащим. Среди технологий поверхностного упрочнения наплавка признана приоритетным методом, поскольку обеспечивает наилучшую адгезию (металлургическую связь) покрытия с основой. Наиболее перспективны плазменная и лазерная наплавка: плазменная отличается стабильностью, высокой экономической эффективностью и повышает ресурс деталей в 1,5–4,5 раза, а лазерная позволяет получить мелкозернистую структуру с высокой твердостью. Ключевым направлением исследований является использование самофлюсующихся сплавов на основе железа с добавками твердых карбидов (например, WC) или боридов как экономически эффективной альтернативы дорогостоящим кобальт или никелевым сплавам. Для повышения качества покрытий и снижения дефектов (трещин, пористости) активно разрабатываются комбинированные технологии наплавки, например, с индукционным подогревом или ультразвуковым воздействием.

1. Лобачевский, Я. П. Основные направления повышения ресурса быстроизнашиваемых рабочих органов сельскохозяйственных машин / Я. П. Лобачевский, Д. А. Миронов, А. В. Миронова // Сельскохозяйственные машины и технологии. – 2023. – Т. 17, № 1. – С. 41–50.

2. Константинов, В. М. Повышение эксплуатационных характеристик почворежущих деталей / В. М. Константинов, Г. А. Ткаченко // Инженерия поверхностного слоя деталей машин: сб. материалов II Междунар. науч.‑практ. конф. – Минск: БНТУ, 2010. – С. 120–122.

3. Хрущев, М. М. Абразивное изнашивание / М. М. Хрущев, М. А. Бабичев. – М.: Наука, 1970. – 323 с.

4. Закономерности изнашивания лезвий почвообрабатывающих рабочих органов / А. И. Панов [и др.] // Агроинженерия. – 2020. – № 1. – С. 19–24.

5. Филиппов, А. И. Анализ методов упрочнения рабочих органов сельскохозяйственных машин / А. И. Филиппов, Ю. К. Калугин, С. Д. Лещик // Вестник Гродненского государственного университета имени Янки Купалы. Серия 6. Техника. – 2022. – Т. 12, № 1. – С. 6–14.

6. Износостойкие композиционные покрытия для рабочих органов сельхозмашин / С. А. Соловьев [и др.]. – М.: РАН, 2019. – 187 с.

7. Константинов, В. М. Обеспечение самозатачивания наплавкой плужных лемехов / В. М. Константинов, Г. А. Ткаченко, В. В. Голдыбан // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2023. – № 56. – С. 96–101.

8. Щеголев, А. В. Повышение долговечности восстановленных ножей измельчителей‑разбрасывателей соломы комбайнов индукционной наплавкой модифицированных твердых сплавов: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.20.03 / А. В. Щеголев. – Новосибирск, 2019. – 18 с.

9. Анализ способов изготовления, упрочнения и восстановления стрельчатых лап культиватора / Т. С. Скобло [и др.] // Технічний сервіс агропромислового, лісового та транспортного комплексів. – 2019. – № 15. – С. 60–85.

10. Новиков, М. А. Износ и повышение долговечности лап культиваторов / М. А. Новиков, Д. В. Чеботарев, В. В. Гончарен ко // Профессия инженер: сб. ст. XII Всерос. молодежной науч.‑практ. конф. – Орел, 2024. – Вып. 16. – С. 219–222.

11. Наплавка износостойких слоев на рабочие кромки противорежущих брусьев кормоуборочных комбайнов / В. С. Голубев [и др.] // Вестник БарГ У. Серия Технические науки. – 2022. – № 2. – С. 65.

12. Миронов, Д. А. Прочностные и ресурсные характеристики почворежущих рабочих органов / Д. А. Миронов, С. А. Сидоров, И. В. Лискин // Сельскохозяйственные машины и технологии. – 2019. – Т. 13, № 3. – С. 39–43.

13. Багринцев, О. О. Технология упрочнения рабочих органов почвообрабатывающих машин металлокерамическими по крытиями, содержащими карбид вольфрама: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.20.03 / О. О. Багринцев. – М., 2022. – 20 с.

14. Константинов, В. М. Анализ применения химико‑термической обработки для упрочнения режущих элементов плугов / В. М. Константинов, Г. А. Ткаченко // Вестник Полоцкого государственного университета. – 2008.

15. Упрочнение режущих деталей сельскохозяйственной техники сульфоцианированием / Е. В. Сазонов [и др.] // Перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении: сб. – 2022. – С. 172–181.

16. Пантелеенко, Ф. И. Прогрессивные технологии лазерной наплавки и газотермического напыления / Ф. И. Пантелеенко, П. Жэн // Литье и металлургия. – 2024. – № 3. – С. 61–65.

17. Мелиев, В. М. Восстановления лап культиваторов почвообрабатывающих машин методом газопламенного напыления / В. М. Мелиев, М. Каршиев // Universum: технические науки. – 2025. – № 2. – С. 5–10.

18. Способы упрочнения и восстановления поверхностей деталей машин / И. О. Сокоров [и др.]. – Минск: БНТУ, 2022.

19. Особенности изменения физико‑механических свойств системы «износостойкая наплавка – основной металл» на при мере лезвия лемеха “LEMKEN” / А. М. Михальченков [и др.] // Проблемы машиностроения и надежности машин. Машиноведение. – 2024. – № 4. – С. 37–43.

20. Повышение надежности культиваторных лап за счет упрочнения рабочих поверхностей на основе бионического подхода / Г. А. Ткаченко [и др.] // Современные технологии для заготовительного производства: сб. науч. работ Респуб. науч.‑техн. конф. – Минск: БНТУ, 2021. – С. 149–151.

21. Исследование технологии формирования многофункциональных защитных покрытий газотермическим напылением и лазерной наплавкой на основе порошковых материалов, полученных литейно‑металлургическим методом / Э. А. Ванюк [и др.]. – Минск, 2023.

22. Композиционные покрытия на основе сплавов железа с никелем / В. К. Астанин [и др.] // Проблемы совершенствования машин, оборудования и технологий в агропромышленном комплексе: сб. статей. – Воронеж, 2019. – С. 74–77.

23. Влияние добавки карбида хрома на структуру и абразивную износостойкость NiCrBSi покрытия, сформированного лазер ной наплавкой / Н. Н. Соболева [и др.] // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. – 2020. – № 1. – С. 68–76.

24. Сравнение коррозионной стойкости покрытий из кобальтовых и никелевых сплавов, наплавленных лазерным излучением / А. Г. Григорьянц [и др.] // Инженерный журнал: наука и инновации. – 2012. – № 6. – С. 19.

25. Физико‑механические свойства керамических покрытий, получаемых короткоимпульсной лазерной наплавкой порошковой смеси на основе бора / А. Г. Ипатов [и др.] // Агроинженерия. – 2023. – Т. 25, № 1. – С. 71–76.

26. Лобачевский, Я. П. Противоизносные характеристики железоуглеродистых твердосплавных покрытий рабочих органов почвообрабатывающих машин / Я. П. Лобачевский, Д. А. Миронов // Сельскохозяйственные машины и технологии. – 2025. – Т. 19, № 2. – С. 53–63.

27. WC content effect on the structure and properties of laser cladded Al2O3/TiO2 coatings / S. Sun [et al.] // Jinshu rechuli – Heat Treatment of Metals. – 2018. – No. 12.

28. Study on laser cladding remanufacturing process with FeCrNiCu alloy powder for thin‑wall impeller blade / X. Lei [et al.] // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2017. – No. 90. – P. 1383–1392.

29. Surface modification of AISI H13 tool steel by laser cladding with NiTi powder / B. Norhafzan [et al.] // Applied Physics A. – 2016. – No. 122. – P. 384.

30. 65Mn steel surface laser cladding temperature field simulation and performance research / Wang Huipeng [et al.] // Jixie gongcheng xuebao – Journal of Mechanical Engineering. – 2023. – No. 59. – pp. 216–224.

31. Технология лазерного микролегирования углеродистых сталей для упрочнения деталей сельскохозяйственных машин / А. Г. Пастухов [и др.] // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. – 2016. – № 2. – С. 34–46.

32. Кончин, В. А. Анализ материалов, применяемых при плазменно‑порошковой наплавке / В. А. Кончин // Современные материалы, техника и технологии. – 2023. – № 5. – С. 79–84.

33. Алифанов, А. В. Моделирование механизма формирования упрочняющего слоя в процессах упрочнения и восстановления стальных изделий методом намораживания / А. В. Алифанов, Г. Ф. Бетеня, В. М. Голуб // Литье и металлургия. – 2010. – № 1–2. – С. 160–167.

34. Сацик, С. П. Анализ основных методов повышения износостойкости лап культиваторов / С. П. Сацик // Наука без границ. – 2019. – № 3. – С. 20–25.

35. Farahmand, P. Laser cladding assisted with an induction heater (LCAIH) of Ni‑60 % WC coating / P. Farahmand, R. Kovacevic // Journal of Materials Processing Technology. – 2015. – No. 222. – P. 244–258.

36. An empirical‑statistical model for laser cladding of WC‑12Co powder on AISI 321 stainless steel / M. Erfanmanesh [et al.] // Optics & Laser Technology. – 2017. – No. 97. – P. 180–186.

37. Hosseini‑Tayeb, H. Enhanced microstructural and mechanical properties of Stellite/WC nanocomposite on Inconel 718 deposited through vibration‑assisted laser cladding / H. Hosseini‑Tayeb, S. M. Rafiaei // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. – 2022. – No. 29. – P. 327–334.