ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 127
Скачиваний: 0
Расчетная толщина осаждающегося металла может быть най дена по формуле
h — G_ |
1 0-2 6 ,8 в т /к |
М М , |
(6 . 12) |
t /к |
|
|
где 7 — плотность осаждаемого металла, г/см3; / к— площадь катода, наращиваемого металлом, дм2.
Отношение величины тока i к площади /к называется катодной плотностью и обозначается DK. При этих обозначениях толщина
осаждающегося металла составит |
|
h = |
(6.13) |
Приведенная формула позволяет найти лишь среднюю величи ну h, которая будет совпадать с фактической только в том случае, если осаждающийся металл равномерно распределяется по поверх ности катода. В действительности это достигнуть удается только при малых толщинах наращиваемого металла.
Основное время t электролитического осаждения металла при заданных h и DK равно
f IQfr я. (6.14)
Величина тока i, необходимая для получения осадка металла заданной величины, может быть определена по формуле
i |
Ю 4/кТ |
_ |
(6.15) |
|
|
||
а при заданной катодной плотности |
DK по |
формуле |
|
|
1 = /к О к а. |
(6.16) |
|
Приведенные формулы позволяют произвести расчеты мощно сти энергетических источников, их количества, продолжительности процессов осталивания, хромирования или осаждения других ме таллов.
Пример. Для восстановления изношенных поршневых пальцев двигателя КДМ-100 требуется нарастить слой хрома h= 0,08 мм; диаметр пальца 60 мм, длина 130 мм. Одновременно в ванну за
гружается 12 пальцев, |
катодная плотность Z)K= 45 а/дм2, |
плот |
|||
ность хрома х= 6,9 г/см3, коэффициент полезного действия |
ванны |
||||
irj= 0,15, электрохимический |
эквивалент С= 0,324 г/а-ч. Требуется |
||||
определить время хромирования и мощность источника тока. |
|||||
Время хромирования |
определяем по формуле (6.14) |
|
|||
, |
10/гтс |
10-0,08 |
-6,9 |
0 [- , |
|
1 ~~ |
|
~~ 0,324-45 |
-0,15 ~ |
1,0 Ч' |
|
Ш
Величину тока, необходимого для хромирования одновременно 1 2 пальцев, находим по формуле (6.16)
i = / к£>к = itdlnDK= 3,14-0,6-1,3-12-45== 1323 а.
Источниками тока установок для электролитического наращи вания металлов служат низковольтные мотор-генераторы АНД, вырабатывающие ток 500/250; 1000/500 и 1500/750 а при напря жении 6 / 1 2 в.
В комплект оборудования для электролитического наращивания входят ванны различного назначения: для ведения процесса хро мирования, промывания деталей холодной и горячей водой и для обезжиривания деталей.
Для подвешивания деталей в комплект оборудования входят специальные подвески, конструкция которых позволяет изменять в ванне расстояние между деталями и анодами.
Восстановление деталей хромированием и осталиванием. Хро мирование— наиболее распространенный вид электролитического наращивания металлов на поверхности деталей машин. Это обус ловлено тем, что слой хрома характеризуется высокой твердостью, износостойкостью и способностью выдерживать воздействие высо ких температур и агрессивных сред.
Твердость хромового покрытия достигает 950 кгс!мм? и более, по износостойкости оно в несколько раз превышает закаленную сталь, в обычных атмосферных и температурных условиях покры тие не окисляется.
Недостатками хромирования являются малая скорость покры тия (0,015—0,25 мм в час), снижение прочности осадка при уве личении толщины покрытия и сравнительно большая стоимость. Поэтому хромированием восстанавливаются, как правило, детали,
имеющие небольшие износы (поршневые пальцы, шейки коленча тых и распределительных валов, стержни клапанов и т. п ).
Хромирование может быть гладким и пористым. Необходи мость применения пористого осадка вызывается тем, что гладкие хромированные поверхности плохо удерживают смазку и при тре нии быстро изнашиваются. Поэтому для лучшего удержания смаз ки на трущихся поверхностях покрытие делают пористым.
Свойства хромовых покрытий, основные из которых приведены в табл. 6.4, зависят от состава электролита, плотности тока и тем пературы электролита и оцениваются по внешнему виду поверх ности, которая может быть молочной, блестящей и матовой.
При выборе режима хромирования необходимо исходить из ус ловий работы деталей. При восстановлении деталей, работающих на износ под действием значительных удельных давлений и при знакопеременных нагрузках, следует применять осадки молочного вида; для деталей, работающих в условиях трения при малых удельных нагрузках (до 5 кгс/см2),— блестящие осадки; для дета лей, сопрягаемых с неподвижной посадкой,— матовые или блестя щие осадки.
112
Т а б л и ц а 6. 4
Ф и зи ко -м ехан ически е свойства хромовы х покры тий
|
Виды осадка хрома |
|
|
Свойства и показатели режима |
|
блестящий |
матовый |
|
М О Л О Ч Н Ы Й |
||
П л о т н о с т ь т о к а , а/дм2 |
15— 20 |
3 0 — 3 5 |
4 0 — 45 |
Т е м п е р а т у р а э л е к т р о л и т а , ° С |
6 0 — 6 5 |
5 5 |
4 5 — 50 |
П л о т н о с т ь х р о м а , г/см3 |
7 , 1 |
7 , 0 |
6 , 9 |
П р о ч н о с т ь с ц е п л е н и я с л о я х р о м а |
30 |
3 0 |
3 0 |
с о с н о в н ы м м е т а л л о м , кгс/мм2 |
В ы с о к а я |
С р е д н я я |
Н и з к а я |
И з н о с о с т о й к о с т ь |
|||
С о с т о я н и е п о к р ы т и я |
З н а ч и т е л ь н а я |
С р е д н я я |
П о в ы ш е н - |
|
ВЯЗКОСТЬ |
х р у п к о с т ь |
н а я х р у п |
|
|
|
к о с т ь |
Технологический процесс хромирования. Для получения хромо вого покрытия технологические операции выполняют в следующем порядке:
— механическая обработка деталей для устранения следов из носа, создания необходимой чистоты поверхности и припуска на толщину наращиваемого слоя;
—монтаж деталей на специальные подвески;
—обезжиривание деталей в ванне с бензином или раствором едкого натрия и промывание в горячей воде;
—изоляция поверхностей, не подлежащих хромированию;
—обезжиривание деталей и последующая промывка в горя чей и холодной воде в целях удаления с поверхностей жировых остатков, препятствующих сцеплению наносимого слоя с основным металлом;
— опускание деталей в ванну и выдерживание в ней без тока в течение 5—8 мин для выравнивания температур деталей и элек тролита;
— удаление следов окислов с поверхностей деталей анодным декапированием. Для этого детали соединяют с положительным полюсом, а свинцовые пластины — с отрицательным и включают ток на 30—50 сек\
—хромирование деталей в ванне с электролитом;
—промывка деталей в ванне — уловителе электролита, а затем
вхолодной проточной и в горячей воде;
—снятие изоляции и разборка подвесного приспособления, про
мывка деталей, сушка и нагревание их в масляной ванне при 120—150° С в течение 2—3 ч для удаления водорода;
— механическая обработка деталей после хромирования и кон троль качества.
Состав и концентрация электролита могут быть различными. Наиболее распространенными составами являются: для твердого
хромирования — хромовый |
ангидрид— 150—200 г/л; серная кисло- |
5 - 8 3 6 |
ИЗ |
т а —1,5—2,0 г/л; железо — 6 г/л; окись хрома— до 4 г/л; для твердого хромирования и защитно-декоративного покрытия — хро мовый ангидрид — 200—250 г/л; серная кислота — 2,0—2,5 г/л; окись хрома — до 5 г/л; железо — до 5 г/л.
Для создания пористой поверхности деталь, покрытую глад ким слоем хрома, подвергают холодной обработке в ванне того же состава, пропуская ток плотностью 40—50 а/длВ в обратном на правлении при температуре электролита 50—60° С.
Пористость хромового покрытия можно создать также механи ческим или химическим способом. При механическом способе перед хромированием на поверхности делают точечные углубления, ко торые остаются и после окончания хромирования. Химический спо соб получения пористости сводится к травлению хромового покры тия, например, в соляной кислоте с применением ускорителя — окиси ртути.
Хромирование мелких деталей производится в ваннах. Для хромирования деталей больших размеров может быть применен струйный способ, при котором деталь (катод) обрабатывается струей электролита, подаваемой насосом' из кислостойкого мате риала. При этом деталь, установленная на подставках, вращается над ванной со скоростью 10—15 об/мин. Подогретый электролит подается к свинцовому наконечнику, являющемуся анодом, плот ность тока может составлять 50—ПО а/дм2.
Преимущество струйного хромирования состоит в возможности наращивания ограниченных участков поверхности детали (напри мер, на шейках вала в местах посадки колец шарикоподшипников), уменьшении объема работ по изоляции деталей, в возможности контроля покрытия в процессе электролиза и др.
Осталивание — процесс наращивания электролитического желе за, применяемый для восстановления изношенных поверхностей стальных деталей (опорные шейки валов, гнезда подшипников и др.). Технология процесса осталивания принципиально не отли чается от процесса хромирования. Анодом служат пластины из углеродистой стали марок Ст. 10 или 20, а катодом — деталь. Элек
тролит должен иметь следующий состав: |
хлористое |
железо — |
|
500—700 г/л, |
хлористый натрий— 100—200 |
г/л, соляная кисло |
|
т а — 0,5—1,5 |
г/л. Температура электролита |
96—98°С. |
Плотность |
тока 15—20 а/дм2. Твердость покрытия практически ограничивается 160—180 НВ. Для повышения твердости и износостойкости на осажденный слой стали может быть нанесен электролитическим, путем тонкий слой хрома. При необходимости детали после оста ливания могут быть подвергнуты цементации и закалке, как и обычные стали.
Преимущество осталивания состоит в возможности. наращива ния слоя металла толщиной до 5 мм, что необходимо для ремонта деталей строительных и путевых машин; в значительно большей производительности по сравнению с хромированием (в 8 —1 0 раз); в меньшем, чем при хромировании, расходе электроэнергии (в 2,5
раза), в низкой |
стоимости |
и доступности материала |
электро |
лита. |
|
|
|
К недостаткам этого способа следует отнести сравнительно низ |
|||
кую твердость и |
прочность |
осадков, сложность системы |
очистки |
и фильтрации ввиду больших выделений шлака при проведении процесса и недостаточно надежное сцепление осадков с поверх ностью легированных и термически обработанных сталей.
Меднение применяется в сочетании с покрытиями из других металлов, например с хромом, никелем и т. п., причем медь в этих случаях является основанием для последующего наращивания других металлов. Самостоятельно медь применяется для восста новления посадочных мест втулок подшипников при прессовых по садках. Меднение применяется также для наращивания изношен ных бронзовых и латунных деталей.
Электролитом является раствор сернокислой меди |
(медного ку |
||
пороса) в воде, подкисленной серной кислотой. |
медь— 150— |
||
Примерный состав электролита: сернокислая |
|||
250 г/л, |
серная кислота — 40—75 г/л. |
Температура |
электролита |
18—20° С. |
Плотность тока 1—2 а/дм2. |
В качестве анодов приме |
|
няют медные пластины, а при индивидуальном покрытии втулок — цилиндры, изготовленные из листовой меди толщиной 2 —3 мм.
Никелирование применяется в основном как декоративное по крытие деталей. В настоящее время начинает применяться хими ческое никелирование (восстановление никеля из его солей без применения электрического тока) для восстановления прецизион ных деталей (плунжерных пар насосов дизельных двигателей, зо лотниковых распределителей гидропривода и т. и.).
Для никелирования приготовляется раствор следующего соста ва: сернокислый никель — 30 г/л, гипофосфат натрия (или гипо сульфит калия или кальция— 1 0 г/л), углекислый натрий, лимонная или янтарная кислота— 10 г/л при концентрации pH =40—50. Ни келирование производится путем погружения детали в раствор, на гретый до температуры 80—90° С. Скорость наращивания никеля составляет 15—30 мкм/ч. После наращивания деталь подвергают отпуску, нагревая ее до 350—400° С в течение 1 ч.
§ 4. Электрические способы размерной обработки восстанавливаемых поверхностей деталей
В ремонтном производстве нашли широкое применение новые электрические способы обработки деталей — электроискровой и анодно-механический.
Электроискровой способ обработки металлов основан на ис
пользовании электроискровой эрозии (разрушении) металлов под действием искрового электрического разряда.
Если в воздушной среде между двумя электродами (рис. 6.12, а) создавать искровые импульсные разряды, то поверхность анода будет разрушаться, а на поверхности катода (детали) будет про исходить наращивание слоя металла. Если же такие разряды осу-
5' |
115 |