Investigation of Material Hardness Values of Active Elements of Some Domestic Production Tillage Equipment and Agricultural Machinery

Abstract

It is estimated that the world population will be ten billion in 2050, and Türkiye’s population will be 105 million. In order to supply the nutritional needs of the increasing population, new techniques, machine usage/mechanization and technologies are needed in agricultural production. In order for plant production to be conducted at the desired efficiency, the usage of machinery is one of top priority, and the first and most intensive stage is tillage. As a result of the contact and interaction with the soil of the machines used in tillage, some negative situations such as abrasion occur. In order to reduce wear as much as possible, value-added processes are applied to the tillage active elements. The most basic process is to provide the hardness values at the technically desired level by applying regional or general heat treatment to the active elements. The hardness limits of the machines are specified in the Agricultural Machinery and Tractors Test Principles. In this study, the hardness values obtained as a result of the static hardness test conducted in accordance with the standards on 469 active elements belonging to different types of tillage machines were evaluated. The hardness values of the tillage elements of these machines, such as shares, discs, teeth and blades, were examined and the average hardness and standard deviation values were calculated. According to the results, shares of the mouldboard plows (50.7±3.2 HR-C), discs of disc plows (48.5±2.1 HR-C), discs of disc harrows (47.8±2.4 HR-C) and theet of toothed harrows (47.78±2.4 HR-C) are within the limits specified in the principles. The cultivator shares (41.2±6.0 HR-C), subsoiler shares (42.3±3.8 HR-C) and rotary tiller blades (43.8±2.8 HR-C) values are below the limits specified in the principles.

Keywords

• Wear
• Heat treatment
• Cultivator
• Plow
• Share.

Yerli Üretim Bazı Toprak İşleme Alet ve Makinalarının Aktif Elemanlarından Malzeme Sertlik Değerlerini İncelenmesi

Abstract

Dünya nüfusunun 2050 yılında 10 milyar, Türkiye’nin nüfusu ise 105 milyon olacağı tahmin edilmektedir. Artan nüfusun besin ihtiyacını karşılamak için tarımsal üretimde yeni teknikler, makina kullanımı/makinalaşma ve gelişmiş teknolojilere ihtiyaç duyulmaktadır. Bitkisel üretimin istenen etkinlikte yapılabilmesi için makine kullanımı en öncelikli konulardan biri olup birinci ve en yoğun aşaması toprak işlemedir. Toprak işlemede kullanılan makinaların toprakla teması ve etkileşimi sonucunda aşınma gibi bazı olumsuz durumlar oluşmaktadır. Aşınmanın olabildiğince azaltılması için toprak işleyici aktif elemanlara katma değer oluşturan işlemler uygulanmaktadır. En temel işlem ise aktif elemanlara bölgesel veya genel ısıl işlem uygulanarak sertlik değerlerinin teknik olarak istenen düzeyde sağlanmasıdır. Tarım Makinaları ve Traktörler Deney İlkelerinde tarım makinalarının aktif elemanlarına ait sertlik değer ve sınırları belirtilmiştir. Bu çalışmada farklı tipteki toprak işleme makinasına ait 469 adet aktif eleman üzerinde standartlara uygun olarak yapılan statik sertlik deneyi sonunda elde edilen sertlik değerleri değerlendirmiştir. Tarım makinalarına ait uç demiri, disk, diş ve bıçak vb. aktif elemanlarından elde edilen ortalama sertlik değerleri ile standart sapma değerleri hesaplanmıştır. Bulgulara göre, kulaklı pulluk uç demiri (50.7±3.2 RSD-C), diskli pulluk diskleri (48.5±2.1 RSD-C) ve diskli tırmık diskleri (47.8±2.4 RSD-C) ile dişli tırmık dişleri (47.8±2.4 RSD-C) ilkelerde belirtilen sınırlar içerisindedir. Kültivatör uç demiri (41.2±6.0 RSD-C), dipkazan uç demiri (42.3±3.8 RSD-C) ve toprak freze bıçağı (43.8±2.8 RSD-C) değerleri ile belirtilen sınırların altında kalmaktadır.

Keywords

• Aşınma
• Isıl işlem
• Kültivatör
• Pulluk
• Uç demiri.

References

1. Akar, M., Çelik, A., 2017. Muş ovası tarım işletmelerinin tarımsal mekanizasyon özellikleri. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi. 4(4): 491–498.
2. Akın, E., Esgici, R., 2015. Eski çağda tarım aletleri. Tarım Makinaları Bilimi Dergisi (Journal of Agricultural Machinery Science. 11(1): 33-37.
3. Altuntaş, E., 2020. Türkiye’deki tarım makineleri kullanım projeksiyonunun tahmini. Uluslararası Tarım ve Yaban Hayatı Bilimleri Dergisi (UTYHBD). 6(3): 506 – 516.
4. Bayhan, Y., 2006. Reduction of wear via hardfacing of chisel ploughshare. Tribology International. 39: 570–574.
5. Bedolla, P.O., Vorlaufer, G., Rechberger, C., Bianchi, D., Eder, S.J., Polak, R., Pauschitz, A., 2018. Combined experimental and numerical simulation of abrasive wear and its application to a tillage machine component. Tribology International. 127: 122–128.
6. Bobobee, E.Y.H., Sraku-Lartey, K., Fialor, S.C., Canacoo, E.A., Agodzo, S.K., Yawson, A., Gebresenbet, G., 2007. Wear rate of animal-drawn ploughshares in selected Ghanaian soils. Soil & Tillage Research. 93:299–308.
7. BTU, 2024. Sertlik Ölçme Deneyi Deney Föyü. Bursa Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü. https://depo.btu.edu.tr/dosyalar/makine/Dosyalar/BTU_Makine_Laboratuvar%C4%B1_Sertlik_Deney_Foyu.pdf (27.05.2024)
8. Cengiz, S., Arın, S., 2005. Trakya yöresinde üretilen bazı tarım alet ve makinalarında sık rastlanan imalat hataları. tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi. 2(3): 228-239.

9. Çakmak B. 1999. Yerli yapım bazı tarım makinalarında malzeme bakımından kalite kavramı ve kalitenin iyileştirilmesi üzerine bir araştırma. Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tarım Makinaları Anabilim Dalı, İzmir. Doktora Tezi, 244 s.
10. Derpsch, R., Kassam, A., Reickosy, D., Friedrich, T., Calegari, A., Basch, G., Gonzalez-Sanchez, E., Rheinheimer dos Santos, D., 2024. Nature’s laws of declining soil productivity and Conservation Agriculture. Soil Security. 14: 100127.
11. Er, U., Par, B., 2006. Wear of plowshare components in SAE 950C steel surface hardened by powder boriding. Wear. 261: 251-255.
12. Ertekin, C., Akman, H.E., 2019. Tarım makinaları ve teknolojileri alanında yapılmış olan yayınların değerlendirilmesi. Tarım Makinaları Bilimi Dergisi (Journal of Agricultural Machinery Science). 15 (1): 7-18.
13. Güleç, U., Altuntaş, E., 2013. Farklı kültivatör uç demirlerinin malzeme özelliklerinin belirlenmesi. Journal of Agricultural Faculty of Gaziosmanpasa University. 30 (1): 13-24.
14. Hayat, F., Uzun, H., 2011. Effect of heat treatment on microstructure mechanical properties and fracture behaviour of ship and dual phase steels. Journal Of Iron and Steel Research, International. 18(8): 65-72.
15. Keçecioğlu, G., Gülsoylu, E., 2002. Toprak işleme makinaları. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları. Yayın No: 545. 265 s. İzmir.
16. Khan, H., Gill, J.S., Bansal, A., Singh, V., 2024. Slurry abrasion and dry sliding behavior of High-Velocity Oxy-Fuel (HVOF) Sprayed WC-12Co and WC-10Co-4Cr Coatings on EN8 Tillage Material. J Therm Spray Tech. https://doi.org/10.1007/s11666-024-01779-3
17. Korkmaz, İ., Hacıseferoğulları, H., 2014. Konya'da bulunan tarım makinaları imalat sanayinin özellikleri. Selçuk Tarım Bilimleri Dergisi. 1(2):56-66.
18. Kvon, S., Kulikov, V., Chsherbakova, Y., Arinova, S., 2021. Improving properties of cast parts of agricultural machinery by the Nanomodifıcation Method. Engineering For Rural Development. Jelgava. 26: 308-313.
19. Lüle, F., Koç, V., 2022. Tarım makineleri imalatında kullanılan ST52 -ST37 ve standart dışı çeliğinin pin on disk aşınma özelliklerinin karşılaştırılması. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi. (38): 191-197.
20. Malvajerdi, A.S., 2023. Wear and coating of tillage tools: A review. Heliyon. 9: e16669.
21. Natsis, A., Petropoulos, G., Pandazaras, C., 2008. Influence of local soil conditions on mouldboard ploughshare abrasive wear. Tribology International. 41:151–157.
22. Önal, İ., Uçucu, R., Aykas, E., 1994. Öngörülen alet-makine setlerinde arız olasılıklarının belirlenmesi ve arıza gruplarının çözümlenmesi. T.C. Başbakanlık Güneydoğu Anadolu Projesi, GAP Bölgesinde Tarımsal Mekanizasyon Gereksinimleri Etüdü Projesi TEMAV Seminer Raporu. Ankara. Türkiye.
23. Padhiar, S.A., Vincent, S., 2020. Effect of hard facing processes on Mild steel A-36 by arc welding. Materials Today: Proceedings. 28:526–531.
24. Rani, A., Singh, T.P., Singh, J., Patel, V., Choudhary, M.K., 2022. Abrasive wear behavior of EN42 steel used in agricultural discs in field conditions. Engineering Failure Analysis. 142:106789.
25. T.C., TOB., 2024. T.R. Ministry of Agriculture and Forestry. 2024. T.R. Ministry of Agriculture and Forestry, General Directorate of Agrarian Reform. Agricultural Machinery and Tractors Test Principles. Ankara. Türkiye. https://www.tarimorman.gov.tr/TRGM/Menu/156 (27.05.2024)
26. Ünal, H.G., Saçılık, K., Gök, A., Gök, K., 2007. Türkiye’deki tarım makinaları üreticilerine farklı bir bakış. Tarım Makinaları Bilimi Dergisi (Journal of Agricultural Machinery Science). 3(1): 11-16.
27. Wang, X., Zhou, H., Wang, S., Zhou, H., Ji, J., 2023. Methods for reducing the tillage force of subsoiling tools: A review. Soil & Tillage Research. 229: 105676.
28. Xometry, 2024. Xometry PRO. https://xometry.pro/en-eu/articles/hardness-testing-of-metals/ (30.09.2024)
29. Yazıcı, A., 2021. Review of Wear on Tillage Tools: Constraints in Transferring of the Research Findings to the Agricultural Sector and Solution Proposals. Journal of Agricultural Machinery Science. 17(2): 74-85.
30. Yazıcı, A., 2024. Wear on steel tillage tools: A review of material, soil and dynamic conditions. Soil&Tillage Research. 242: 106161.