Автор: В.М. Юдин, М.Н. Вихарев, Г.Н. Сидоренко, В.А Берсан.
Источник: Вестник ОрелГАУ №1(16) 2009, с.24-25.
В.М. Юдин, М.Н. Вихарев, Г.Н. Сидоренко, В.А Берсан. Восстановление деталей гальваническими покрытиями при больших плотностях тока. В статье показана роль гальванических покрытий при восстановлении деталей, представлены результаты некоторых исследований и направления дальнейших исследований.
В ремонтном производстве широко известны способы восстановления изношенных деталей гальваническими покрытиями.
Они позволяют:
Наиболее широко в практике ремонтного производства для восстановления изношенных деталей применяют железнение. Оно обладает хорошими технико-экономическими показателями: исходные материалы и аноды дешевые и недефицитные; высокий выход металла по току (80...95%); скорость осаждения железа составляет 0,2...0,5 мм/ч; толщина твердого покрытия достигает 0,8...1,2 мм; в широких пределах можно регулировать свойства покрытий (микротвердость - 1600...7800 МПа); достаточно высокая износостойкость твердых покрытий, не уступающая износостойкости закаленной стали.
Помимо восстановления изношенных деталей железнение применяют для исправления брака механической обработки и для упрочнения рабочих поверхностей деталей, не прошедших при изготовлении термической обработки.
Электроосаждение железа осуществляется из растворов его двухвалентных соединений. Находящиеся в электролите двухвалентные ионы железа легко окисляются до трехвалентных.
Наличие в электролите ионов Fe+3 снижает выход железа по току и ухудшает свойства покрытий.
Электролиты для железнения делят на три группы: хлористые, сернокислые и смешанные (сульфатно-хлористые).
Сернокислые электролиты по сравнению с хлористыми менее химически агрессивны и устойчивы к окислению. Однако они уступают хлористым электролитам по производительности, качеству получаемых покрытий и другим показателям. Сульфатно-хлористые электролиты по свойствам занимают промежуточное положение между сернокислыми и хлористыми. Наибольшее применение получили простые (без добавок) хлористые электролиты.
Для защиты от коррозии метизов и других деталей, а также для восстановления посадочных поверхностей малонагруженных деталей в ремонтном производстве применяют цинкование.
При этом цинкование проводят, в основном, из простых и доступных кислых, щелочных, цинкатных или аммиакатных электролитов. Однако, при этом плотность тока и скорость нанесения покрытий невысокие.
Поскольку цинковые покрытия имеют низкую твердость и износостойкость, они имеют ограниченное применение для восстановления изношенных деталей.
При совершенствовании технологических процессов нанесения гальванических покрытий с целью повышения их производительности и качества покрытий исследователи работают в двух направлениях: совершенствование и разработка новых электролитов; совершенствование и разработка новых технологических приемов.
Совершенствованию и разработке новых электролитов посвящено много работ. Однако, следует сказать, что практически во всех случаях это связано с усложнением состава электролитов, их контроля и корректировки.
Перспективным направлением развития является совершенствование и разработка новых технологических приемов нанесения покрытий. Такими приемами могут быть проточное, струйное, электроконтактное нанесение покрытий, перемешивание электролита, применение периодических токов и другие.
Нами разработана технология восстановления внутренних поверхностей чугунных деталей и нижних головок шатунов скоростным электролитическим железнением из концентрированного хлористого электролита с использованием вращающейся перфорированной перегородки, позволяющая в 5.. .10 раз увеличить скорость нанесения покрытий по сравнению с обычным электролитическим железнением в ванне [1].
Рабочую плотность тока устанавливают в пределах 100...150 А/дм . Продолжительность железнения зависит от требуемой толщины покрытия и выбранных режимов железнения. Скорость нанесения покрытий при данных условиях составляет 17.28 мкм/мин.
Недостатком этой технологии является использование концентрированного хлористого электролита, Он агрессивен и имеет повышенную склонность к окислению. В ходе исследований нами были получены данные о накоплении в указанном электролите во время электролиза при высоких катодных плотностях тока трехвалентного железа, которое приводит к ухудшению качества покрытий. Эти результаты хорошо согласуются с исследованиями других авторов.
Для снижения концентрации трехвалентного железа систематически приходится восстанавливать его до двухвалентного железа проработкой электролита.
В связи с вышеизложенным, нами проводятся исследования скоростного электролитического железнения из смешанного сульфатно-хлористого электролита, который менее агрессивен и существенно медленнее окисляется, чем хлористый.
Для восстановления внутренних поверхностей корпусных и других деталей на ремонтных предприятиях перспективным, на наш взгляд, является применение электролитических покрытий на основе цинка.
В этом случае цинковые покрытия можно наносить из простого сернокислого электролита, который не агрессивен, не окисляется и прост в эксплуатации. Он значительно превосходит по этим показателям электролиты железнения. При этом, в ходе исследований за счет активирования катодной поверхности нам удалось поднять рабочую плотность тока до 100.150 А/дм. Скорость нанесения цинковых покрытий составляет 16.25 мкм/мин, что более, чем в 50 раз выше, чем при обычном цинковании и соизмеримо со скоростным железнением. Полученные таким образом покрытия имеют невысокую твердость (менее 600 МПа) и их можно использовать для восстановления неподвижных соединений.
С целью повышения физико-механических свойств покрытий нами проводятся предварительные исследования по получению на основе цинка композиционных покрытий.
Для облегчения понимания общих закономерностей колебательных процессов целесообразно начинать их изучение с простых и наглядных систем, например, замкнутая цепь, содержащая конденсатор и катушку индуктивности. Изменение во времени физических величин, характеризующих разные колебательные системы, описывается одинаковыми дифференциальными уравнениями.
Исследование компьютерных программ при моделировании разных способов возбуждения колебаний позволяет определить точностные и частотные характеристики программ.
1. Юдин В. М., Веселовский Н. И., Батищев А. Н. Скоростное нанесение гальванических покрытий при восстановлении и упрочнении внутренних поверхностей деталей машин. / В. М. Юдин, Н. И. Веселовский – Вестник машиностроения, 1986, №8, – с. 67-69.
2. Корнейчук Н. И., Горобец В. Ф. Влияние высоких плотностей тока на свойства электролитов железнения. В кн.:Восстановление деталей машин электрохимическим способом. / Н. И. Корнейчук, В. Ф. Горобец – Кишинев: Штиинца. 1984, с. 38–42.
3. Юдин В. М., Вихарев М. Н. Восстановление деталей сельскохозяйственных машин гальваническими покрытиями на основе цинка. / В. М. Юдин, М. Н. Вихарев – Вестник ОрелГАУ №1(16) 2009, с. 24–25.