Jak zregenerować i wzmocnić narzędzia uprawowe?

Zanim zaczniemy myśleć, jak zregenerować lub wzmocnić elementy robocze maszyn uprawowych, wpierw warto spojrzeć na zjawiska towarzyszące urabianiu gleby, a przede wszystkim na jedno konkretne: tarcie. Tarcie jest immanentnym zjawiskiem, bez którego nic nie mogłoby istnieć, niemożliwy byłby ruch czy spójność materii. Niestety, w życiu codziennym jest ono także powodem do zmartwień, gdyż to właśnie z tarciem związane jest pojęcie zużycia trybologicznego. W tym miejscu dochodzimy do szeregu zawierających się w tym zjawisk, takich jak: zużycie ścierne, adhezyjne, zmęczeniowe czy scuffing. Nie będziemy wnikali w ich znaczenie, skupimy się natomiast na sposobach łagodzenia wpływu tarcia czy też wydłużania trwałości.

Na trwałość narzędzia ma wpływ wiele czynników, jednak dwoma najistotniejszymi parametrami są: twardość oraz jakość powierzchni. Twardość materiałów związana jest z rodzajami wiązań chemicznych materiału i ma bezpośredni wpływ zarówno na wytrzymałość, jak i odporność na zużycie cierne. Im wyższa twardość, tym trudniej jest metal zarysować i zetrzeć, a zatem lemiesz, dłuto czy ząb będą mogły dłużej pracować lub być użytkowane na dużo bardziej zakamienionej glebie. A skoro już jesteśmy przy zarysowaniach, z nimi wiąże się drugi parametr, czyli jakość powierzchni.

Choć mogłoby się wydawać, że powierzchnia jakiegoś elementu jest niemal idealnie gładka, to w rzeczywistości zawsze cechują ją jakieś nierówności, mikropęknięcia oraz chropowatość. Wszystko to ma ogromny wpływ nie tylko na przyśpieszone zużycie powierzchni, bowiem drobinki gleby, w których zawarte są bardzo twarde minerały (np. kwarc), mają ułatwioną drogę do penetrowania takich mikrorys, ale także na opory "przepychania" takiego narzędzia przez glebę. Te będą rosły wraz z pogłębianiem się rys, zaś im większe szczeliny, tym szybsze zużycie. C zy coś można z tym zrobić?

Zdecydowanie najłatwiejszym i najtańszym sposobem na "rozprawienie się" z problemem jakości powierzchni jest obróbka mechaniczna elementu. W tym przypadku nie będziemy potrzebowali ani wyspecjalizowanych, drogich narzędzi, ani bogatego zaplecza warsztatowego. Również przeprowadzenie takich zabiegów nie będzie aż tak skomplikowane jak w przypadku kolejnych metod, niemniej aby uzyskać właściwy efekt, będziemy musieli zaangażować trochę czasu i skupienia.

Pierwszą operacją, jaką należy wykonać przy regeneracji obróbką mechaniczną, jest szlifowanie. Ma ono na celu usunięcie wszystkich większych nierówności, zadziorów, bruzd, tak aby otrzymana powierzchnia cechowała się względnie niewielkimi nierównościami. Podczas szlifowania należy pamiętać, aby nie próbować od razu - w tzw. pierwszych przejściach - uzyskać efektu końcowego, ponieważ zbyt duży nacisk może doprowadzić do przypaleń na powierzchni metali, zaś w przypadku ściernic - miejscowego stępienia, a to przy dalszej pracy utrudni uzyskanie właściwego stanu powierzchni. Bez względu na to, czy pracujemy na szlifierce tarczowej, tarczowo-pasowej czy pasowej, starajmy się stopniowo, z umiarkowanym dociskiem, przesuwać obrabiany przedmiot względem ściernicy. O zbyt dużej sile nacisku poinformuje nas powierzchnia przedmiotu - jeżeli jest popękana, punktowo wytarta, a pod palcami wyczuwamy charakterystyczne pofalowanie, to z pewnością docisk był zbyt duży. Jeżeli chodzi o ziarnistość, wybór w dużej mierze zależy od aktualnego stanu elementów, które chcemy regenerować. Jeżeli są mocno zużyte, zaczynamy od pasów/ tarcz o dużym ziarnie. Natomiast w ostatnim przejściu powinniśmy wybrać ściernice o ziarnistości około 280, po to aby przygotować powierzchnię do kolejnego zabiegu.

Drugi krok to polerowanie powierzchni. Zadaniem polerowania jest zmniejszenie śladów powstałych po szlifowaniu i doprowadzenie do uzyskania minimalnej chropowatości. Są oczywiście obróbki pozwalające uzyskać niemal lustrzaną gładkość, np. honowanie, jednak w przypadku elementów maszyn uprawowych ich stosowanie mija się z celem, ze względu na koszt wykonania zabiegu.

Samo polerowanie można podzielić na trzy etapy: wstępne, zasadnicze i wykańczające. W przypadku lemieszy, dłut czy zębów glebogryzarek, można poprzestać na polerowaniu zasadniczym, zaś np. dla odkładnic czy ażurów warto przejść także ostatni etap - polerowania wykańczającego.

Polerowanie wstępne wykonuje się szczotkami sizalowymi oraz pastą polerską. Z punktu widzenia całego procesu, jest to najważniejszy etap, a więc skrupulatność jest tu wskazana, jeżeli końcowy efekt ma wynagrodzić całą włożoną pracę. Tak jak przy szlifowaniu, uważajmy, aby nie pracować zbyt długo w jednym miejscu, a także aby ruchy narzędzia były płynne i bez niepotrzebnych wzdłużnych przeciągnięć.

Przed przystąpieniem do polerowania zasadniczego należy zmienić szczotkę oraz pastę (biała pasta polerska). Na rynku znajdziemy wiele szczotek do polerowania zasadniczego, od najtańszych materiałowych, dostępnych już za kilkanaście zł, po wykonane z różnych opatentowanych tkanin. Jednakże efekt bardziej zależeć będzie od czasu i uwagi, jakie poświęcimy na ten zabieg niżeli od właściwości szczotki. Polerowanie na wysoki połysk wymaga minimalnej siły docisku oraz zastosowania niebieskiej pasty polerskiej.

Zakończoną pracę można ocenić wizualnie. Aby tego dokonać, należy umieścić obrobiony element w odległości około pół metra od nieuzbrojonego oka, a następnie stopniowo zmieniać kąt patrzenia lub oświetlenia przedmiotu. Wiązka światła padająca na detal pod zmiennymi kątami umożliwia dostrzeżenie ewentualnych niedociągnięć.

Napawanie to proces, w wyniku którego dostarczamy na element napawany dodatkową warstwę materiału, pochodzącego ze specjalnej elektrody. Dzięki napawaniu możliwe jest zwiększenie wymiarów lub przywrócenie pierwotnych kształtów i wymiarów nominalnych danej części. Nas jednak dużo bardziej interesuje fakt, że dostarczony materiał (stop metalu) może cechować się znacznie większą twardością niż ten, z którego zostało wykonane narzędzie.

Na rynku nie brakuje lemieszy, dłut czy innych elementów eksploatacyjnych w bardzo zróżnicowanych cenach. Te tańsze zestawy zwykle nie wytrzymują zbyt długiej pracy, zaś wraz ze wzrostem ceny, jakość nie zawsze rośnie proporcjonalnie. Nieczęsto producent chce się przyznać, z jakiej konkretnie stali został wykonany dany element, przez co bywa, że kupujemy "kota w worku", który raz okaże się w miarę solidną stalą bromową, a raz zwykłą stalą konstrukcyjną z niewielką lub żadną ilością dodatków stopowych.

Regeneracja części przez napawanie lub ich ulepszanie przed użyciem wydłuża żywotność elementów roboczych. Poprzez odpowiedni dobór materiału można uzyskać wysoką twardość wierzchnich warstw przy jednoczesnym zachowaniu elastyczności narzędzia, co w odróżnieniu od hartowania nie umniejsza doraźnej wytrzymałości narzędzia (np. na pękanie w wyniku uderzenia w kamień). Napawanie jest też znacznie przystępniejszą metodą niż hartowanie powierzchniowe, które nie tylko wymaga dużego doświadczenia, ale także odpowiednich narzędzi, aby cały proces był przeprowadzony wzorcowo.

Proces napawania przypomina proces spawania łukiem. Tutaj także mamy do czynienia z elektrodami lub szpulami (w zależności od metody) oraz koniecznością zachowania wszystkich zasad bezpieczeństwa, jakie są właściwe dla spawania. Pierwszą różnicą są elektrody, które dzielą się na dwie grupy: lite i z rdzeniem proszkowym. W odróżnieniu od zwykłych elektrod, materiał, który powstaje z rdzenia, jest dużo twardszy od materiału rodzimego, są to np.: węgliki wolframu, stellit, stopy wolframu i chromu, niklu czy molibdenu. Ponadto wprowadzany z elektrody materiał częściowo wtapia się w materiał rodzimy, co sprawia, że zerwanie powstającej warstwy jest niemożliwe, zaś sam materiał rodzimy doznaje stopniowego wzmocnienia.

Aby poprawnie przeprowadzić proces napawania, potrzeba nieco wprawy - tym, którzy mają doświadczenie w spawaniu łukiem elektrycznym, nie powinno sprawić to większych problemów, niemniej warto przećwiczyć swoje umiejętności na elementach, których ewentualne zniszczenie nie będzie wielką stratą, ewentualnie powierzyć czynność wykwalifikowanemu spawaczowi.

W przypadku elementów skrawających grunt, należy szczególną uwagę zwrócić na te miejsca, które są najbardziej narażone na ścieranie, pamiętając, aby nie dopuścić do przegrzania materiału, gdyż uzyskamy efekt odwrotny do zamierzonego. Zdecydowanie najlepsze efekty uzyskamy, nakładając wiele warstw, w odstępach czasu pozwalających na ostygnięcie napoiny. Polecamy stosowanie elektrod zawierających węgliki wolframu i chromu, gdyż umożliwiają wykonanie szerokich rozprowadzeń i płaskiego ściegu o grubości około 2 mm. Przykładowo, przy zębach brony lub kultywatora zabieg rozpoczynamy od położenia pierwszego ściegu na kolejno ułożonych obok siebie zębach, tak aby miały one czas ostygnąć przed położeniem kolejnej warstwy. Regenerację należy zacząć od cieńszej strony obrabianego elementu i stopniowo przesuwać elektrodę w stronę pełnego profilu, kończąc na krawędziach tnących, pamiętając, aby nie przekroczyć dopuszczalnej grubości. Napawanie zaczynamy w dolnej części zęba, gdyż tam ścierają się one najbardziej. Następnie możemy przejść do napawania trzonka zęba. Długość pojedynczego odcinka napoiny nie powinna być większa niż 4-5 cm.

Jeżeli chcemy wzmocnić nowy element, najlepszą podpowiedzą, w którym miejscu to należy wykonać, jest porównanie go do części zużytej, a następnie wykonanie napoin w miejscach, które ulegają najszybszemu zużyciu. Jeżeli powierzchnia jest pokryta farbą, zanim zaczniemy n apawać, należy ją usunąć.

Napawanie możemy wykonać we własnym zakresie lub w wyspecjalizowanej firmie. Nie zawsze będzie to firma zajmująca się stricte maszynami rolniczymi, gdyż takich jest w Polsce jeszcze niewiele, niemniej w każdym większym zakładzie zajmującym się spawalnictwem czy ślusarstwem można zapytać o taką usługę. Na Zachodzie są już firmy, które specjalizują się w regeneracji i wzmacnianiu elementów roboczych maszyn rolniczych.

Jeżeli zdecydujemy się na napawanie we własnym warsztacie, to będziemy potrzebowali wspomnianych elektrod do napawania. Na rynku znajdziemy elektrody o różnych średnicach. Standardem jest 2,4 mm, ale bez problemu spotkamy się także z 1,6 mm. Jeżeli planujemy napawać stosunkowo nieduży komplet narzędzi, bardziej opłacalne będzie kupowanie elektrod na sztuki. Szpule do półautomatów potrafią kosztować około 900 zł za szpulę o masie około 12 kg (np. Lincoln - górna półka cenowa), jednak taka ilość starczy nam na położenie wielu metrów wysokiej jakości napoiny. Można także kupić szpule o mniejszej masie (nawet 1 kg) za cenę poniżej 100 zł. Przykładowo, całkowity koszt samodzielnego napawania, przyzwoitej jakości elektrodą, lemiesza powinien zamknąć się w przedziale 20-40 zł, zaś czas potrzebny do wykonania takiej operacji to około 40-50 min. Jeśli czynność wzmacniania nowego elementu zostanie przeprowadzona, jak należy, to w zamian otrzymamy narzędzie, które powinno zapewnić nam nawet 3-4-krotnie dłuższy czas pracy niż taki sam element nie poddany obróbce.

Metalizacja natryskowa polega na natryskiwaniu na obrabianą powierzchnię stopionych cząstek metalu, które uderzając o nią, przywierają, tworząc grubą powłokę mającą zapewnić jej nowe właściwości. Jedną z najpopularniejszych powłok jest powłoka cynkowa, która znacząco podnosi odporność na korozję. Specjalne mieszanki proszków umożliwiają także natrysk powłok chroniących przed działaniem agresywnej chemii, także nawozów czy herbicydów. Chronią one metal znacznie lepiej od tradycyjnych powłok lakierniczych.

Aby samodzielnie wykonać zabieg metalizacji, będziemy potrzebowali narzędzia, jakim jest specjalna głowica proszkowa, którą zakłada się na palnik gazowy. Ceny takich głowic zaczynają się od około 100 zł, zaś od 400-500 zł możemy kupić specjalny palnik acetylenowo-tlenowy ze zbiorniczkiem na proszek. Choć koszt takiego palnika jest duży, to zapewnia on bardzo wysoki komfort pracy i możliwość stosowania różnych proszków, a także łatwego ich dozowania.

W odróżnieniu od polerowania czy napawania z wprowadzeniem dodatkowego materiału, metalizacja przy użyciu takiego palnika, wymaga jedynie pobieżnego oczyszczenia powierzchni przy pomocy papieru ściernego lub szczotki. Spektrum możliwości nakładania powłok jest zaś naprawdę duże: od wspomnianych powłok zabezpieczających przed korozją czy wpływem chemii, po powłoki trudnościeralne zapewniające dłuższy okres użytkowania narzędzi. Istotną wadą tej metody jest intensywne nagrzewanie się elementów natryskiwanych, dlatego też trzeba bardzo uważnie kontrolować przebieg procesu i starać się unikać gwałtownego przegrzewania oraz szybkiego chłodzenia, które mogłyby wprowadzić niepotrzebne naprężenia termiczne, mogące obniżyć wytrzymałość danej części.

Obok klasycznych metod, takich jak młotkowanie na zimno, kucie czy hartowanie, w ostatnich czasach wiele zabiegów zarezerwowanych dotychczas dla wyspecjalizowanych zakładów stało się bardziej dostępnych dla zwykłych użytkowników. Dysponując niezbyt rozbudowanym warsztatem, możemy dokonać ulepszeń lub regeneracji, które w widoczny sposób mogą korzystnie wpłynąć na jakość naszej pracy w polu, poprzez wydłużenie czasu pracy na przykład na jednym zestawie zębów czy lemieszy. Również koszt poszczególnych metod, w ich podstawowej formie, nie jest już aż tak wysoki. Czy warto zatem zainwestować swój czas i pieniądze w ulepszanie lub regenerację narzędzi? My uważamy, że warto, zwłaszcza gdy dysponujemy zapleczem w postaci spawarki czy szlifierki i możemy sobie pozwolić na test w praktyce, chociażby na ulepszenie jednego lemiesza za kilkadziesiąt złotych i wypróbowanie go w pracy. A to pozwoli nam podjąć kolejne decyzje. Oczywiście na takie czynności potrzeba zarezerwować sporo czasu, którego na pewno nie będzie w czasie prac. Warto zatem podjąć wyzwanie zawczasu, na spokojnie - na przykład zimą.

 Artykuł ukazał się w numerze 8/2016 miesięcznika "Farmer"