主讲嘉宾：河北农业大学副教授 赵建国
赵建国老师
目录
一、常见农机刀具失效现状及强化方法
二、表面工程技术及其应用
三、深松铲铲尖的强化研究
四、总结
一、农机刀具失效现状及强化方法
1、先来几张失效刀具的图片
（1）失效的旋耕刀
100亩左右磨损失效的旋耕刀片与新刀对比
一片顶五片的刀片也经不住土壤、沙石的洗礼
老乡正在打算更换磨损的刀片准备明天的工作，图中部分刀片刃部已经没了，还有就是刀座损坏也比较严重，刀座损坏除了质量以外，与安装手法关系也很大。
老乡们满腹牢骚，白天干一天活，晚上回来还得接着干（维修）。农民朋友挣钱实属不易啊。
（2）失效的灭茬刀
堆焊的耐磨焊条磨损殆尽，且磨损留下的凹槽增加了碎茬阻力。
两面刃部堆焊，其实用完一侧就不能在用了，因刀轴孔磨损磨损超限。
镶嵌的硬质合金条磨损、破碎成了一半。
（3）失效的深松铲
与新铲尖相比，磨短了近10mm。我们知道，磨短后的铲尖难以打破犁底层。
刀具早期失效带来的问题：作业效率降低、功耗增加、作业质量下降，甚至难以满足农艺的要求，从而影响农业生产。为此，对作业刀具进行了强化处理，常见主要强化处理方法如下：
2、强化方法
主要从选材方面加以重视，并对刀具进行表面热处理（加热表面淬火等）、化学热处理（渗碳、渗铬等）、表面改性（激光表面强化等）、表面覆盖（堆焊等）。
（1）灭茬刀：堆焊耐磨焊条 镶焊硬质合金条 或两者结合，如下图所示：
（2）深松铲：堆焊耐磨焊条
（3）旋耕刀多以淬火+回火的方式加以处理
其一：加热820度后淬火+分级回火 使整体硬度达到60HRC以上，然后对刀尖、刀刃部位低温回火（200度左右），获得回火马氏体，硬度在55HRC左右，来增加其耐磨性能；对刀柄、刀背部位进行中温回火（400度左右），获得回火托氏体，硬度在45 HRC左右，来增加其韧性。
其二:加热淬火后，整体中温回火，获得硬度为45 HRC左右的回火托氏体。该方案采用的多一些，应为热处理工艺相对比较简单，也比较经济。韧性好了，但耐磨性降低了。
国外也出现了刀尖及刃部覆盖耐磨层，来提高其实使用寿命，如下如所示：
国内应用的少见报道，目前实验室正在进行这方面的研究。
3、国内外旋耕刀性能对比分析
由上述可见，传统的表面处理技术，对农机刀具的使用寿命提高起到了重要的作用。但是随着农业机械化程度的不断提高，对作业刀具提出了更高的要求。
基于此，想着应用表面工程技术中的其他方法对部分农机刀具进行一些强化尝试。
下面首先简单介绍一下表面工程技术：
二、表面工程技术及其应用
1、基本含义
表面工程技术主要通过在基体材料表面施加各种覆盖层，或采用机械、物理、化学等表面改性的方法，改变材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态，使材料具备更好的抵御环境作用的能力和赋予材料表面某种特殊的功能。
其中覆盖层主要包括：电镀、电刷镀、涂装、粘接、堆焊、熔结、热喷涂、溅射、沉积等；表面改性主要是通过喷丸强化、表面热处理、化学热处理、激光热处理、离子注入等技术得以实现。
2、主要类型
表面技术按照其作用原理，可以分为以下四种基本类型：
原子沉积：如电镀、沉积等
颗粒沉积：如热喷涂等
整体覆盖：如堆焊等
表面改性：如热处理等
现将常见的表面技术作如下简介：
（1）电镀及电刷镀
电镀原理图：
电刷镀原理图：
（2）堆焊：焊条电弧堆焊、埋弧堆焊、振动堆焊、气保焊堆焊、等离子堆焊等。
电弧堆焊：
埋弧堆焊：
振动堆焊：
实验室的这台年龄和我同岁，早已经二线了。
（3）热喷涂：氧乙炔火焰喷涂、爆炸喷涂、电弧喷涂、等离子弧喷涂等。
电弧喷涂：
等离子喷涂：
（4）电火花涂覆：
（5）磁控溅射镀膜
sp-0707
（6）表面热处理：仅对工件表面进行热处理，以改变其组织和性能的工艺。如感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火等
（7）化学热处理 如渗碳、渗氮、渗硼等。
3、应用领域
（1）应用于制造工程中的构件、机械装备中的零部件及其工具、模具等，起到防护、耐磨、强化、修复、装饰等作用。
（2）可应用于功能材料和元器件上，使其使其具备绝缘、磁、隔热、导电、耐腐蚀等特性。
（3）在净化空气、水质、灭菌去垢、生物医学等方面有所应用。
三、深松铲铲尖的强化研究
针对深松铲的工作方式，分析其磨损失效多为低应力擦伤式磨粒磨损，为了提高其耐磨性 采用表面覆盖耐磨层的方式，且该耐磨层与基体呈良好的结合状态，考虑到经济性 我们首先采用了传统的氧乙炔喷焊表面处理方法。
（一）用的设备 火焰喷枪
（二）材料及方法
基体材料：65Mn
覆盖层材料：铁铬镍合金粉末
工艺方法：一步法喷焊后淬火
（三）试验结果
1、硬度分析
由表可知，与未淬火的喷焊层洛氏硬度（平均57.8HRC）相比，经过淬火后的喷焊层硬度均有所提高，其中当淬火温度达到了800℃时，洛氏硬度达到了最高值67HRC。
2、组织分析
表面显微形貌
物相及能谱分析，图中板条状、块状的黑色物质为碳化铬，其与基体相间分布，起到了减磨、耐磨作用。
端面显微形貌：
3、磨料磨损实验
为了进一步说明涂层的耐磨性能，在实验室做了耐磨对比试验：
在32小时内，两者的磨损量相差约0.3g，氧乙炔喷焊处理的深松铲的耐磨性有所提高。
4、田间对比试验
田间试验做了一组试验，存在的误差大，许进一步完善。
四、总结
1、农机刀具直接和土壤接触，工况恶劣，损耗量大。灭茬、旋耕差不多都在100片左右，几乎年年都在更换，甚至一年就的更换2-3次，不仅增加了成本且浪费了资源。因此，研究成本合理、高耐用的触土刀具 具有积极的意义。
2、利用现代表面技术在普通的基体表面覆盖防护层或进行改性处理，能够提高零部件的使用性能。其实涂层刀具在工业领域早有应用、且效果不错。然而，利用涂层技术武装农机刀具还需要深入研究。
3、现在实验室也在不断的试验、尝试
一是优化强化粉末配比 ；二是选择合理的工艺方法。下图处理的灭茬刀，已经运到保定徐水装机试验。
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时间：9月2日晚八点
地点：中国农机论坛群（98733917）
主讲：河北农大赵建国
审稿：夏明
发送：张美玉
致歉声明
由于审稿人的疏忽，在昨天（9月10日）发布的中国农机论坛微信中，将专题交流专家，河北农大赵建国副教授名字误写为山东农机院位国建。
在此，我们向赵建国老师以及所有关心中国农机论坛的朋友表示诚挚的歉意！希望大家一如既往地支持我们。谢谢！
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