華中農業大學工學院夏進啟團隊在《農業工程學報》發表論文《表面涂層厚度對旋耕刀功耗的影響及優化》。該研究針對涂層提升旋耕刀耐磨性但增加作業功耗的行業痛點，通過離散元仿真與田間試驗結合的方式，探明了不同厚度涂層對旋耕刀功耗的影響規律，確定1.25 mm為最優涂層厚度，既保證耐磨性能又控制功耗增長，為農機涂層強化工藝提供了科學依據。

　　旋耕刀是農業旋耕作業的核心部件，長期受土壤砂石磨損影響使用壽命，表面涂層強化是主流耐磨解決方案，但涂層厚度與作業功耗的平衡一直缺乏系統研究。夏進啟團隊聯合多家科研機構，開展了針對性技術攻關。

　　研究團隊首先通過SOLIDWORKS和EDEM軟件建立旋耕仿真模型，標定土壤顆粒接觸參數，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65Mn旋耕刀提高2.5倍，摩擦系數降低42.1%，耐磨性能優異。

　　田間試驗結果顯示，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%，與仿真結果趨勢一致，誤差范圍僅0.17%~6.77%，驗證了仿真模型的準確性。機理分析表明，涂層導致功耗增長的核心原因包括刀刃增厚增大土壤接觸面積、旋耕刀質量增加提升慣性阻力、涂層凸起改變土壤運動軌跡等，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%。

　　結合成本分析、耐磨性測試與功耗數據，團隊建立綜合評價體系，最終確定1.25 mm為最優涂層厚度。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%，實現了耐磨性能、作業效率與使用成本的最佳平衡。

　　該成果破解了農機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化工藝提供了量化標準，對提升農業機械作業效率、降低能耗具有重要實踐價值。