3.2. Расчет механических параметров обработки

Сущность метода восстановления деталей гальвано контактным осаждением, как указывалось выше, заключается в одновременной обработке растущего слоя покрытия во время его гальванического осаждения инструментом специальной формы и химического состава, позволяющего осуществлять массовый управляемый перенос инструментального вещества на катод.

Схема обработки показана на рис. 3.1. Деталь 1, закрепленная на шпинделе установки, совершает вращательные движения вокруг своей оси, а инструмент 2, с расчетным усилием воздействуя на осаждаемое гальваническим способом покрытие, совершает возвратно-поступательные движения вдоль оси вращения детали.

Исследования, проводимые ранее, позволяют предполагать, что основные свойства покрытий, получаемых при восстановлении изношенных деталей, определяет именно усилие воздействия инструмента на поверхность детали, подвергаемую восстановлению. В связи с этим особый интерес представляет нахождение зависимости усилия прижима инструмента к детали с целью получения качественных покрытий.

В каждом конкретном случае площадь контакта керамических брусков с обрабатываемой поверхностью детали постоянна. Ранее была предложена формула, прошедшая экспериментальную проверку, для определения начального давления инструмента

(3.7)

где _s – предел прочности наносимого материала, кг/см²;

_s – коэффициент контактного трения;

a – длина инструмента.

Однако в ходе работ было замечено переупрочнение покрытия в процессе его нанесения при восстановлении деталей, что выражалось в отслаивании покрытия от основы. Для устранения этого дефекта был разработан технологический прием, заключающийся в периодической корректировке рабочего давления инструмента на поверхность, подвергаемую осаждению. Давление корректировалось через определенные промежутки времени, определяемые толщиной наносимого элементарного слоя покрытия. Под элементарным слоем подразумевается слой, не нуждающийся в корректировке давления инструмента при его осаждении без ухудшения его физико-механических характеристик.

Была теоретически разработана и экспериментально исследована зависимость конечного давления инструмента на поверхность, подвергаемую осаждению, позволяющая получать качественные толстые покрытия (в частности хромовые) с заданными физико-механическими свойствами.

Ее можно представить в виде:

(3.8)

где Т – толщина покрытия, мкм;

Т₀ – элементарная толщина слоя покрытия, которая не требует дополнительной регулировки давления инструмента, мкм;

 - толщина слоя покрытия, осаждаемого за одну минуту, мкм;

S_k – площадь контакта инструмента с деталью, дм²;

h – толщина слоя, осаждаемого за один оборот детали, мкм;

a – длина инструмента, мм.

3.3. Приготовление и корректировка рабочих сред

Для приготовления сульфатного электролита раздробленные куски хромового ангидрида загружают в ванну, наполняют ее нагретой до 60 ... 80°С водой и перемешивают до полного растворения. При помощи ареометра и справочных данных проверяют концентрацию хромового ангидрида. Добавляют необходимое количество серной кислоты. При этом следует иметь в виду, что хромовый ангидрид всегда содержит до 0,4 % серной кислоты. Поэтому по технической характеристике ангидрида или анализом раствора определяют содержание кислоты в электролите и добавляют лишь недостающую ее часть.

Получение высококачественных хромовых покрытий возможно лишь при наличии в электролите 3...5 г/л трехвалентного хрома. Для его накопления электролит -прорабатывают током при 45...60°С, плотности тока 4...6 А/дм² и отношении S_k:S_a = 3...5. Продолжительность проработки определяют из расчета пропускания количества электричества 3...4 Ач через 1 л электролита.

Для приготовления саморегулирующегося электролита расчетное количество стронция и кремнефтористого калия загружают в приготовленный заранее раствор хромового ангидрида. Электролит нагревают до 55... 60°С и выдерживают при этой температуре в течение 16 ч, периодически перемешивая. После отстоя электролит прорабатывают током, как описано выше.

Для приготовления тетрахроматного электролита растворяют хромовый ангидрид и определяют содержание серной кислоты. Едкий натр растворяют отдельно и осторожно доливают его в раствор хромового ангидрида. Раствор перемешивают и охлаждают, а затем добавляют недостающее количество серной кислоты и сахар.

Контроль и корректирование. В начале смены ванну доливают водой до заданного уровня, перемешивают, при помощи ареометра определяют концентрацию хромового ангидрида и добавляют необходимое его количество. Через каждые 2...3 ч работы в ванну доливают воду для поддержания постоянного уровня электролита. При этом используют воду из ванны улавливания электролита.

Один раз в 7...10 дней электролит подвергают химическому анализу на содержание трех- и шестивалентного хрома и серной кислоты. На основании анализа в электролит добавляют необходимое количество кислоты, перемешивают его и отстаивают. Избыток серной кислоты (накопление ее возможно за счет частых добавок хромового ангидрида) удаляют введением в нагретый до 50...60°С электролит углекислого бария из расчета 2 г на 1 г удаляемой кислоты. Электролит перемешивают, а затем отстаивают в течение суток. При этом на дно ванны выпадает осадок образовавшегося сернокислого бария, который не является помехой для нанесения качественного хромового покрытия.

При хромировании деталей, площадь покрытия которых больше площади анодов, например при покрытии внутренних поверхностей, концентрация трехвалентного хрома в электролите постепенно возрастает и при содержании его более 10 г/л ухудшается качество покрытии. Для уменьшения содержания трехвалентного хрома электролит прорабатывают током при большой поверхности анода и минимальной поверхности катода.

При накоплении в электролите более 10 г/л железа наблюдается колебание величины тока и затрудняется получение блестящих покрытий. Для уменьшения концентрации железа часть электролита заменяют свежим. Примеси железа можно перевести в осадок, добавив в электролит желтую кровяную соль из расчета 5,5 г на 1 г удаляемого железа. Желтую кровяную соль предварительно растворяют в небольшом количестве воды. Электролит перемешивают, отстаивают и фильтруют через стеклоткань.