农业机械(铧式犁)相关的中文翻译

结合耐磨堆焊技术以减少铧式犁磨损Z. Horvat, D. Filipovic, S. Kosutic，R. Emert

摘要：本文介绍了用不同材料制作的铧式犁和双向犁受磨损的比较情况，它们的材料分别为EN 10027 (HF-1)钢和EN 50Mn7 (HF-2)钢，要经过两种焊接过程进行硬面处理，也就是电弧焊（SMAW）和高频感应焊（HFIW）。通过测量铧犁在克罗地亚的砂土耕作后其尺寸和重量的改变来确定磨损程度。经硬面处理的两种类型的犁其尺寸和重量的损耗皆低于普通未作处理的犁，而且低油耗、工作速度高。经硬面处理的犁与普通犁相比其生产成本更低。根据整体结果，这种保护方法可被推荐为防犁磨损的一个有效解决方案。

关键词：耕作工具；磨损；耐磨堆焊；耗油量；工作速度；成本

1.引言

耕地是农业生产的重要阶段之一，可以被定义为通过耕作工具来改变土壤结构。这项工作涉及到大量能耗去切入，分解，翻转土层，减小土块尺寸，重新调整土地，并且导致耕作工具的显著磨损。能量损耗和磨损的主要部分归因于土壤和工具表面间的摩擦。在这个过程中与硬质土壤粒间的磨损是耕作工具磨损的主要原因。土壤耕作工具与土粒间的磨损程度与材料的机械与微观性质高度相关，在于工具由什么制作，也于土壤的结构，工作条件如耕作深度和土壤水分有关。

耕具承受低应力磨料磨损通常由碳钢或低合金钢制成。尽管它们在传统上被使用，也在不同的材料上显示出足够的性能研究/或为减少耕具的摩损进行不同的硬面处理方法，以了解未知的土壤情况所产生的影响。抗磨损方法的基本假设是高的材料硬度增强磨损耐磨性，但关于材料磨损特性的影响是非常复杂的，通常取决于多重影响。为获得抗磨损的最优解决方案，该研究必须结合摩擦学系统的分析和实验室与开发的调查研究。

在20世纪中期就已经进行金属磨损的研究并提出了摩擦学的新理解及先进的重要概念。一些研究者研究土壤耕作时土粒与农具表面间的冲击载荷，而另一些研究者对不同抗磨损材料进行实验。经过多年，一些增强耕具耐磨性的方法被提出来。耐磨堆焊是提高耕具表面特性的通常做法，也就是用不同的焊接技术将合金均匀沉积到基料的表面上，目的是增强耕具的硬度和耐磨性。各式各样的防磨损堆焊合金在市场上可买到，所以正确的材料选择变得困难。材料的选择应依据于完成硬度，微观结构，机械性质和特殊型号钢的耐磨性。

铧式犁是世界上广泛使用的耕具也是农业生产上最大的耗能者。为设计出在不同工作条件下节能的铧式犁，对不同的犁，土壤和运行参数间的相互作用的理解是必要的。犁铧和犁壁是铧式犁的主要工作部分，犁铧是磨损率最大的部分。犁铧磨损不仅影响它的工作寿命也直接改变了它最初的形状，这是影响耕作质量最重要因素之一。犁铧的磨损导致了因更换它而频繁的停工，在劳动力，停工时间，零件上的高成本，高耗油量和低工作速度的重要影响也导致了直接损耗费。

本实验的目的是评估在田地情况下常规的和经硬化处理犁铧的磨损度，犁铧由不同的基料和相结合的焊接技术（电弧焊（SMAW）和高频感应焊（HFIW））进行硬化处理，并评估它对能耗及耕地速度的影响。

2. 材料和方法

2.1.材料

本实验研究对象是三沟翻转犁。第一套犁铧设备是市场上卖的常规犁铧，它由掺杂1.16%Mn, 0.19% C, 0.3% Si, 0.014% P, 0.023% S, 0.23%Cu, 0.17% Cr,

0.08% Ni，0.01% Mo的合金制成。该常规犁铧没经过磨损保护的特殊处理，它们的平均硬度是498HV。其它犁铧设备是由Belje公司车间生产的，它们的材料组成成分为：第一套经硬化处理的犁铧(HF-1)由EN 10027 (S 355 JO)合金钢掺杂1.32% Mn, 0.17% C,0.5% Si, 0.035% P, 0.03%S ，0.008% N而成。第二套犁铧(HF-2)由EN 50Mn7合金钢掺杂1.7%Mn, 0.49% C, 0.4% Si, 0.04% P, 0.04% S，0.007% N而成。第一套犁铧(HF-1)的基本原料的平均硬度是339HV, HF-2的平均硬度是287HV。两种犁铧设备都经过两种熔焊技术相结合的硬化处理，也就是电弧焊（SMAW）和高频感应焊（HFIW）。电弧焊广泛应用于耐磨堆焊因为它的电极成本低和容易操作。高频感应焊设备有很高的自动化水平，但它很少被使用，因为它的初始投资太大。犁铧耐磨堆焊的关键点是用反极性的直流电进行手工电弧焊。一般的焊接参数是：焊接电流170A，电压25V，电极行进速度0.2mm/s。犁铧耐磨堆焊的边缘部分用频率为50 Hz的交流电进行高频感应焊。一般的焊接参数是：焊接电流45A,焊接电压400V,焊接速度1.2m/min。耐磨堆焊材料的化学组成及机械特性如表1，表2所示。

Table 1

Table 2

2.2. 方法

犁铧材料的化学组成与硬度的测定是由萨格勒布大学机械工程学院材料系来完成。被测试犁铧所用钢的化学组成由型号为LECO GDS-750的发射光谱仪测定，而硬度的测定是根据维氏方法由型号为ZWICK 3212的硬度测定仪完成。

该试验地位于克罗地亚东北部的巴兰尼亚。这片将近200公顷的区域被选作试验地是因为它土壤类型一致很平坦而且没有作物残余物。该试验地由9个小区域组成，随机排列，三次重复。土壤的类型由沙子、粉砂和粘粒三者的含量决定，该土壤类型为砂土。其颗粒尺寸分布如表3所示，实验时的一般土壤湿度如表4所示。本实验由一个发动机功率为129 kW四轮驱动的拖拉机和工作宽度为120 cm 三沟翻转犁来完成。试验中拖拉机的平均速度是6.04 km/h，平均耕地深度是30.2 cm。

Table 3

Table 4

本实验关注犁铧尺寸的改变和重量损失，耗油量及工作速度。测量的尺寸有：犁铧尖端的长度(a), 前翼处犁铧的宽度 (b),中间部分尺寸(c)，末端部分的尺寸(d),如图1所示

Fig. 1.

犁铧的尺寸变化由精度为0.01mm的数字游标卡尺测量。为测定犁铧材料的重量损失，各部件分别由精度为0.01 g精密电子天平进行测量。每公顷的耗油量和工作速度通过监测拖拉机工作情况完成，在使用同一传动比，燃油控制水平的拖拉机的情况下，测定应用不同的犁铧时，拖拉机所产生的油耗，耕种面积和耕作时间。

对试验地记录的数据进行方差分析(ANOVA)，根据实验设计使用SAS统计软件去量化与评估变异来源。当方差分析显示出显著性差异时，利用邓肯多重差距检定进行平均结果比较。最小显著差(LSD)根据对使用适当的自由度不同的方法得到的标准差计算得来。如果置信概率为95%(P<0.05)和99%(P<0.01)那么该偏差被认为是显著的。