2.4Проектирование технологического процесса восстановления изношенной детали гальванопокрытиями

Технологический процесс нанесения гальванических покрытий включает в себя следующие операции.

1. Предварительная подготовка:

• очистка деталей от грязи и смазки;

• механическая обработка;

• промывка;

• зачистка наращиваемой поверхности;

• монтаж деталей на подвесные приспособления;

• изоляция поверхностей, не требующих наращивания;

• обезжиривание восстанавливаемых поверхностей;

• промывка холодной водой после химического и горячей и холодной водой после электрохимического обезжиривания.

2. Электрохимическая подготовка:

• анодное травление;

• промывка холодной водой;

• промывка горячей водой (температура 50–60⁰С);

• завешивание в ванну осаждения и выдержка без тока;

• постепенное повышение катодной плотности тока или катодно-анодного показателя до рабочего значения.

3. Осаждение металла и окончательная обработка:

• осаждение металла в течение расчетного времени;

• промывка горячей водой при температуре 70–80⁰С;

• нейтрализация в 10% растворе едкого натра;

• промывка горячей водой при температуре 70–80⁰С;

• демонтаж деталей с подвесных приспособлений и снятие изоляции;

• механическая обработка.

Очистка деталей от грязи и смазки производится на моечном участке ремонтного предприятия. Механическая обработка – на механическом участке. Цель механической обработки – устранение следов износа и восстановление правильной геометрической формы поверхности.

Промывка осуществляется с использованием специальных моющих препаратов.

Зачистка наращиваемых поверхностей производится с целью удаления следов коррозии, которая возникает на них вследствие наличия в атмосфере гальванического участка паров кислот и щелочей.

Изоляция поверхностей, не требующих наращивания, осуществляется при помощи съемных пластмассовых футляров, обертыванием деталей пластиками, резиной или хлорвиниловой изолентой. Детали сложной формы изолируются цапонлаком – раствором целлулоида в ацетоне. Деталь несколько раз погружается в раствор, просушивается, затем восстанавливаемые поверхности очищают от засохшего лака.

Обезжиривание восстанавливаемых поверхностей производится с целью удаления с них тончайших слоев жировых пленок. Наиболее производительным является электрохимическое обезжиривание, так как оно не требует ручного труда и позволяет обрабатывать большое количество деталей одновременно. Электрохимическое обезжиривание производится в электролите состава: едкий натр (NаОН) – 30 г/л; кальцинированная сода – 50 г/л; жидкое стекло (Nа₂SiО₃) – 2 г/л. Режимы обезжиривания: температура электролита 70–80⁰С, катодная плотность тока D_к = 5–10 А/дм². Продолжительность электрохимического обезжиривания составляет 10–30 минут.

Детали, имеющие сложную форму и большую массу, целесообразно обезжиривать вручную, при помощи венской извести. Венская известь состоит из смеси окиси магния и окиси кальция в соотношении 1:1, которая разбавляется водой до кашицеобразного состояния. Затем туда добавляется 1,5% едкого натра. Венская известь наносится при помощи щеток на обезжириваемую поверхность и удаляется под струей холодной воды. Операция повторяется 3–5 раз.

Контроль качества обезжиривания производится по полноте смачивания поверхности холодной водой.

Анодное травление имеет своей целью растворение тончайших окисных пленок, присутствующих на восстанавливаемой поверхности и дефектных слоев металла (микротрещин, наклепа и др.).

При нанесении хромовых покрытий анодная обработка может осуществляться в электролите хромирования, при плотности тока D_а = 25–40 А/дм² в течение 30–90 с для стальных деталей и D_а = 20–25 А/дм² в течение 5–10 с для чугунных.

При восстановлении деталей электрохимическим железнением анодное травление производится в электролите состава: серная кислота – 365 г/л (30 % раствор, серное железо – 15–25 г/л). Анодная плотность тока для стальных деталей составляет D_а = 50–70 А/дм², продолжительность анодного травления 2–3 мин. Чугунные детали обрабатываются при D_а = 10–15 А/дм² в течение 2–3 мин.

После анодного травления подвесные приспособления с деталями промываются в холодной воде. Затем загружаются в ванну осаждения металла и выдерживаются там без тока в течение 1 мин. Начальная катодная плотность тока при железнении задается в пределах 10–25 % от номинальной.

Затем она повышается в течение 10–20 минут до расчетного значения. Величина катодной плотности тока выбирается в зависимости от необходимой микротвердости покрытия.

Универсальный электролит хромирования имеет следующий состав: хромовый ангидрид – 200–250 г/л, серная кислота – 2,0–2,5 г/л. Режим электролиза: катодная плотность тока D_к = 40–100 А/дм², температура электролита t = 45–55 ⁰С. Режим нанесения хромовых покрытий задается с учетом рисунка 2.2, для нанесения железных покрытий с учетом рисунка 2.3. В ав­торемонтном производстве целесообразно использовать блестящий (твер­достью 6 000–9 000 МПа) или молочный хром (твердостью 4 000–6 000 МПа), твердость железных покрытий 2 000–6 500 МПа.

, (2.11)

где  – время осаждения, ч;

 – плотность осаждаемого металла (_Fе = 7,8 г/см³, _Сr = 6,5 г/см³);

D_к – катодная плотность тока, А/дм²;

 – катодный выход по току, % (_Fе = 90 %, _Сr = 13 %);

h – расчетная толщина покрытия, мм.

С – электрохимический эквивалент металла, г/Ач (С_Fе = 1,042 г/Ач, С_Сr = 0,647 г/Ач).

Расчетная толщина покрытия определяется:

– для валов h = (d_н – d₀ + ₁ + ₂) / 2, мм;

– для отверстий h = (d₀ – d_н + ₁ + ₂) / 2, мм,

где d_н – номинальный размер детали, мм;

d₀ – размер изношенной детали, мм;

₁ – припуск (по диаметру) на механическую обработку перед нанесением покрытия, мм;

₂ – припуск (по диаметру), на окончательную механическую обработку, мм;

1 — матовые покрытия; 2 — блестящие покрытия;

3 — молочные покрытия; 4 — нет покрытий

Рисунок 2.2 - Распределение зон хромовых покрытий для универсального электролита

1 – температура электролита t_эл = 60⁰С; 2 – t_эл = 80⁰С; 3 – t_эл = 90⁰С

Рисунок 2.3 - Распределение зон железных покрытий для универсального электролита