книги / Ремонт подъемных кранов

дров двигателей и других деталей, работающих в условиях трения скольжения.

Хромирование в саморегулирующем электролите. Суще­ ственным недостатком сернокислых хромовых электролитов является постепенное обеднение их хромом, который осаж­ дается на деталях. Это приводит к нарушению соотношения между хромовым ангидридом и серной кислотой. Последнее обстоятельство нарушает нормальную работу ванны и сни­ жает производительность процесса из-за малых значений выхода по току. Чтобы поддержать нормальное протекание процесса, необходима частая корректировка состава элект­ ролита.

Для устранения этих недостатков применяют хромирова­ ние в саморегулирующихся электролитах. Электролиты име­ ют в своем составе хромовый ангидрид (250-300 г/л), а так­ же соли сульфатастронция SrS04 (5-6 г/л) и кремнефторис­ того калия K2SiF6 (18-20 г/л). При определённой температу­ ре электролит способен растворить такое количество сульфа­ та стронция и кремнефтористого калия, которое соответствует нормальному протеканию процесса хромирования. В состав электролита эти вещества вводят в избыточном количестве, поэтому часть их будет находиться на дне ванны в виде твёр­

дой фазы. В процессе хромирования количество хромового ангидрида будет падать, однако при этом будет автоматичес­ ки уменьшаться и содержание в растворе SrS04 и K2SiFe.

При снижении содержания Сг03 ниже допустимого (200 г/л) в электролит следует ввести дополнительное коли­ чество хромового ангидрида, которое вызовет автоматичес­ кое регулирование состава электролита за счёт растворения SrS04 и K2SiFe, находящихся на дне ванны.

При использовании саморегулирующегося электролита при­ меняют плотность тока 50-100 А/дм2, температуру электроли­ та 50-70 °С, напряжение тока 12 В. Преимущества примене­ ния такого электролита: автоматическая корректировка его со­ става; повышенная скорость осаждения хрома (40-90 мкм/ч) в связи с более высоким выходом по току (18-20 %); относитель­ но высокая рассеивающая способность электролита (17-20 %); высокая твёрдость покрытия (9,5-10 ГПа). Основной недоста­ ток — повышенная агрессивность электролита.

Хромирование в тетрохроматном электролите. Состав этого электролита следующий (в г/л): хромовый ангидрид — 350-400, серная кислота — 22,5, едкий натр — 40-60, са­ хар — 13. При использовании электролита применяют повы­ шенную плотность тока (60-80 А/дм2) и низкую температу­ ру электролита (16-24 °С). Тетрахроматный электролит име­ ет высокий выход по току (28-30 %) и высокую рассеиваю­ щую способность. Покрытия отличаются хорошей прирабатываемостью. Электролит целесообразно применять при вос­ становлении деталей, имеющих невысокую поверхностную твёрдость (3,5-4 ГПа), а также в качестве защитно-декора­ тивного покрытия.

3.6.1 Осталивание

Процесс электролитического осаждения железа. Оста­ ливание намного производительнее и экономичнее хроми­ рования, так как скорость осаждения металла составляет 0,3-0,5 мм/ч, а выход по току достигает 85-90 % , т.е. в

5 -6 раз выше, чем при обычном хромировании. Сцепляемость железного покрытия с поверхностью стальной дета­ ли достаточно высокая (400-450 МПа). К недостаткам про­ цесса относится снижение усталостной прочности деталей, достигающее 30 % при покрытии стальных деталей. Это обусловлено наличием растягивающих внутренних напря­ жений в покрытии.

Осталивание применяют для наращивания поверхностей деталей под неподвижные посадки, для восстановления де­ талей с большим износом (до 23 мм), а также с целью полу­ чения подслоя в 13 мм для тонкого хромового покрытия (0,02-0,03 мм).

Процесс осталивания обычно протекает в хлористых элек­ тролитах, основным компонентом которых является хлорис­ тое железо FeCl2 •4HzO. Концентрация хлористого железа в электролитах может быть в пределах от 200 до 700 г/л. Наи­ более стабилен в работе электролит средней концентрации, содержащий (400 ± 20) г/л FeCl2 •4Н20, (2 ± 0,2) г/л НС1 и (10 ± 2) г/л МпС12 •4Н20. Наличие соляной кислоты необхо­ димо для устойчивой работы ванны; хлористый марганец способствует повышению сцепляемости покрытия с основ­ ным металлом.

При осталивании деталь является катодом. В качестве анода используют низкоуглеродистую сталь марки 08 или 10. В процессе электролиза анод постепенно растворяется. Кон­ центрация соляной кислоты при работе ванны снижает­ ся, поэтому необходимо периодически контролировать со­ став электролита с добавлением концентрированной соля­ ной кислоты.

Качество покрытия (твёрдость, износостойкость, вязкость) зависит от состава и температуры электролита, плотности тока. Мелкозернистые и вязкие покрытия получаются при малой плотности тока и высокой температуре; с увеличени­ ем плотности тока, снижении температуры электролита и уменьшении концентрации хлористого железа твёрдость по­ крытия возрастает.

Технологический процесс осталивания мало чем отлича­ ется от хромирования. При подготовке детали к осталиванию не всегда требуется предварительное её шлифование: при наращивании значительного слоя деталь обычно не шлифу­ ют. Другие подготовительные операции (обезжиривание, изо­ ляция мест, не подлежащих осталиванию, вторичное обез­ жиривание, анодная обработка) принципиально те же, что и при хромировании.

В процессе осталивания выделяется большое количество вредных газов, поэтому требуются мощные вентиляционные установки.

3.6.2 Электролитические покрытия на токе переменной полярности

С целью интенсификации процессов нанесения электро­ литических покрытий и повышения их качества применяют установки с использованием тока переменной полярности, т.е. с использованием переменного тока. Сущность процесса заключается в том, что в межэлектродное пространство ван­ ны в течение одного периода подаются два импульса тока — катодного и анодного, причём длительность катодного пери­ ода составляет 15 мин., а анодного — 15 с. Смена полярнос­ ти обеспечивается автоматами типа APT и др.

Покрытия, выполненные на токе переменной полярнос­ ти, отличаются меньшими внутренними напряжениями в связи с тем, что в период катодной обработки образующий­ ся тонкий слой не достигает предельных значений, прН ко­ торых появляются микротрещины. Кроме того, в период анодной обработки происходит частичное растворение ме­ талла покрытия, которое протекает интенсивнее с выступа­ ющих частей, и тем самым повышается равномерность по­ крытия по толщине.

Применение тока переменной полярности приводит к сни­ жению поляризации электродов, что позволяет повысить цлотность тока и, следовательно, производительность процесса.

3.6.3 Вневанное электролитическое осаждение металла

Восстановление хромированием или осталиванием круп­ ногабаритных деталей (корпуса коробок передач, блоки ци­ линдров) и деталей сложной конфигурации (коленчатые валы) связано с рядом технологических трудностей (необходимость иметь ванны больших размеров, сложность подвесных при­ способлений и изоляции мест, не подлежащих покрытию, и др.). Поэтому такие детали восстанавливают вневанным осаж­ дением, принцип которого заключается в том, что местная ванна создаётся только в зоне покрытия. Вневанный процесс выполняется тремя способами: струйным, проточным и на­ тиранием.

ет в общую ванну 5, где он подогревается до необходимой температуры подогревателем 6 и подаётся насосом к детали. Для обеспечения равномерного покрытия деталь вращается с частотой 26 об/мин.

Проточный процесс заключается в том, что в зоне покры­ ваемой поверхности создаётся местная ванна, через которую циркулирует электролит. Этот способ особенно эффективен при покрытиях металлом внутренних цилиндрических по­ верхностей. На рисунке 3.35 показана принципиальная схе­

подшипники в корпусных деталях, на валах, в бронзовых втулках при износах до 0,1 мм. Используют железные, цин­ ковые и медные покрытия.

3.6.4 Автоматизация электролитических процессов восстановления деталей

Для обеспечения высокого качества покрытий необходи­ мо в процессе электролиза строго придерживаться опреде­ ленной температуры электролита, плотности тока и кислот­ ности электролита. Для этого современные электролитичес­ кие ванны оснащаются устройствами, автоматически регу­ лирующими процесс. Для поддержания температурного ре­ жима применяют различного вида терморегуляторы. Авто­ матическое регулирование плотности тока осуществляют при­ борами типа АПТ-10, АПТ-200. Универсальные автоматы АК-2 и АК-3 обеспечивают комплексное регулирование тем­ пературы электролита и плотности тока. Имеются установ­ ки, оснащенные системой комплексной автоматизации галь­ ванических процессов.

3.6.5 Химическое осаждение металлов

Этот процесс заключается и том, что при определённых условиях металл осаждается из раствора на поверхности де­ тали самопроизвольно без воздействия электрического тока. В практике ремонтных предприятий находит применение хи­ мическое никелирование стальных поверхностей и деталей, при котором никель восстанавливают из растворов сернокис­ лого или хлористого никеля с помощью соли-восстановителя (гипофосфит натрия, калия или кальция). Осаждение нике­ ля, возможное на сталь, цинк, алюминий, никель, серебро, протекает при температуре раствора 92-94 °С. Скорость от­ ложения осадка невысокая и составляет 10-20 мкм/ч, по­ этому процесс целесообразно применять для деталей, имею­ щих износы не более 0,05-0,1 мм. В процессе осаждения

никеля одновременно из раствора восстанавливается и осаж­ дается фосфор в количестве 5-10 % от массы осадка никеля. Фосфор повышает твёрдость осадка до 4,2-5,3 ГПа.

Подготовка поверхности и обработка наращенного слоя включает те же операции, что и при гальванических покры­ тиях. Термообработка покрытия (нагрев до температуры 400 °С с выдержкой в течение 1 ч) способствует повышению твёрдости осадка до 7,58 ГПа в связи с образованием соеди­ нения Ni3P и увеличению прочности сцепления осадка с ме­ таллом детали до 320 МПа.

Преимуществом химического никелирования являются простота процесса и возможность получения износостойкого и равномерного покрытия с хорошими антикоррозионными свойствами. При ремонте машин химическое никелирование применяют для восстановления точных деталей топливных насосов и гидравлических приводов.

3.6.6Определение режимных параметров электролитических покрытий

Время электролиза, ч

т ЮЛу

где h — толщина осаждаемого слоя, м; определяется в зави­ симости от величины износа поверхности детали; у — плот­ ность осаждающегося металла, г/см3; Е — электрохимичес­ кий эквивалент, г/А-ч (таблица 3.19); / — плотность тока на катоде, А/дм2 (таблица 3.19); h — коэффициент выхода ме­ талла, по току (КПД-ванны, таблица 3.19)

где F — поверхность детали, подлежащая покрытию, м2; Р — расход ангидрида в граммах на 1 м2 поверхности При h = 1 мкм; при хромировании Р = 14 г/м2; q — потери осуждаемого ме­ талла, г; при хромировании q —300...320 г.

путём добавок к смоле отвердителей, пластификаторов, напол­ нителей, красителей и других компонентов. Эпоксидная смо­ ла — это вязкая жидкость светло-коричневого цвета. Путём введения в смолу отвердителя смола переходит в твёрдое и нерастворимое состояние. В качестве отвердителя широко при­ меняют полиэтиленполиамин, представляющий собой вязкую маслянистую жидкость разных оттенков — от тёмно-бурого до светло-жёлтого. С целью придания полученной смеси эластич­ ности, вязкости и прочности вводят пластификаторы, из кото­ рых наиболее распространён дибутил-фталат, представляющий собой маслянистую желтоватую жидкость. Для улучшения физико-механических свойств отверждённой композиции до­ бавляют наполнители (железный порошок, графит, слюду, стек­ лоткань, тальк, асбест и др.). Термореактивные пластмассы применяют для заделки вмятин, трещин, пор и раковин в тон­ костенных деталях, а также для восстановления в корпусных деталях посадочных поверхностей под подшипники.

Из термопластов в ремонтном производстве используют полиамидные смолы. Они хорошо работают в условиях тре­ ния скольжения после нанесения их на поверхность детали слоем толщиной до 0,6-0,7 мм различными способами (газо­ пламенным, вихревым, вибрационным и др.)* Из полиами­ дов типа капролактам (капрон), АК-7 и П68 изготовляют методом литья под давлением подшипниковые втулки, втул­ ки рессор, оси и другие детали. Полиамиды выпускаются в виде гранул. Для повышения износостойкости, прочности и других свойств в полиамидные смолы вводят наполнители: графит, металлические порошки, тальк и др.

3.7.1 Технология нанесения на деталь полимерных покрытий

Основными способами нанесения на деталь полимерных покрытий являются газопламенный, вихревой и вибрацион­ ный. При всех способах нанесения покрытий требуется тща­ тельная подготовка поверхности путём очистки её от грязи,