華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院夏進(jìn)啟團(tuán)隊(duì)在《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》發(fā)表論文《表面涂層厚度對旋耕刀功耗的影響及優(yōu)化》。該研究針對涂層提升旋耕刀耐磨性但增加作業(yè)功耗的行業(yè)痛點(diǎn)，通過離散元仿真與田間試驗(yàn)結(jié)合的方式，探明了不同厚度涂層對旋耕刀功耗的影響規(guī)律，確定1.25 mm為最優(yōu)涂層厚度，既保證耐磨性能又控制功耗增長，為農(nóng)機(jī)涂層強(qiáng)化工藝提供了科學(xué)依據(jù)。

　　旋耕刀是農(nóng)業(yè)旋耕作業(yè)的核心部件，長期受土壤砂石磨損影響使用壽命，表面涂層強(qiáng)化是主流耐磨解決方案，但涂層厚度與作業(yè)功耗的平衡一直缺乏系統(tǒng)研究。夏進(jìn)啟團(tuán)隊(duì)聯(lián)合多家科研機(jī)構(gòu)，開展了針對性技術(shù)攻關(guān)。

　　研究團(tuán)隊(duì)首先通過SOLIDWORKS和EDEM軟件建立旋耕仿真模型，標(biāo)定土壤顆粒接觸參數(shù)，明確旋耕刀易磨損位置為正切刃及折彎部分。隨后采用等離子堆焊技術(shù)制備1、1.5、2 mm三種厚度的鐵基耐磨涂層，該涂層硬度較傳統(tǒng)65Mn旋耕刀提高2.5倍，摩擦系數(shù)降低42.1%，耐磨性能優(yōu)異。

　　田間試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著涂層厚度從0增至2 mm，旋耕刀平均功耗依次增加12.4%、17.3%、26.8%，與仿真結(jié)果趨勢一致，誤差范圍僅0.17%~6.77%，驗(yàn)證了仿真模型的準(zhǔn)確性。機(jī)理分析表明，涂層導(dǎo)致功耗增長的核心原因包括刀刃增厚增大土壤接觸面積、旋耕刀質(zhì)量增加提升慣性阻力、涂層凸起改變土壤運(yùn)動(dòng)軌跡等，其中垂直阻力受涂層厚度影響最大，2 mm涂層的垂直阻力較無涂層刀增加23.33%。

　　結(jié)合成本分析、耐磨性測試與功耗數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)建立綜合評價(jià)體系，最終確定1.25 mm為最優(yōu)涂層厚度。該厚度下，旋耕刀有效耕作面積較無涂層刀提高49%，而功耗僅增加12.3%，實(shí)現(xiàn)了耐磨性能、作業(yè)效率與使用成本的最佳平衡。

　　該成果破解了農(nóng)機(jī)涂層厚度選擇的盲目性問題，為旋耕刀及同類觸土部件的涂層強(qiáng)化工藝提供了量化標(biāo)準(zhǔn)，對提升農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)效率、降低能耗具有重要實(shí)踐價(jià)值。