Metod_2542

Увеличения выхода по току при хромировании можно достичь, если

рующегося электролита исходные компоненты можно брать в следующих количествах, г/л:

CrO3 — 200–300;

SrSO4 — 5,5–6,5; К2SiF6 — 18–20.

Для такого электролита можно принять параметры режима хромирования: температура 50–70 °С; плотность тока 40–80 А/дм2; выход по току поднимается до 17–19 %.

Осадки, полученные в таком электролите, пригодны для износостойкого хромирования деталей.

3.4.3.5. Пористое хромирование

Такое хромирование ведется с целью повышения износостойкости и других свойств покрытия за счет создания сетки трещин и пор в хромовом осадке, следовательно, за счет увеличения его маслоемкости. Гладкие хромовые покрытия имеют неудовлетворительную смачиваемость маслом и не обеспечивают высокого сопротивления деталей изнашиванию.

Получение пористого хромового покрытия основано на использовании свойства осадков блестящего хрома образовывать сетку микроскопических трещин.

При толщине слоя хрома свыше 50 мкм не происходит прогрессирующего роста пор, в то же время покрытие беспорядочно растрескивается по всем направлениям, образуя сетку трещин.

193

Этот слой, пронизанный трещинами, покрывается новым слоем хрома, причем каждый последующий снова растрескивается.

Характер сетки трещин определяется режимами процесса электролиза и составами электролитов. Наличие в электролите ионов

SO4 дает крупную сетку трещин, а ионов F — мелкую сетку.

Трещины в осажденном металле образуются также в результате выделения на катоде водорода в процессе электролиза.

Однако емкость трещин, образующихся при гладком хромировании, недостаточна для того, чтобы покрытие имело в себе нужное количество масла. Поэтому сетку трещин дополнительно разрабатывают, т.е. углубляют и расширяют специальной обработкой — анодным дехромированием.

Таким образом, процесс пористого хромирования состоит из двух групп операций:

группа операций, обеспечивающих получение гладкого блестящего хромового осадка с требуемой сеткой трещин или пор;

дополнительная обработка детали на аноде (анодное дехромирование) для выявления и разработки трещин.

Пористое хромовое покрытие по сравнению с гладким имеет ряд преимуществ:

хорошая прирабатываемость к стальным или чугунным деталям;

высокая маслонасыщенность и удовлетворительная работоспособность в условиях граничного трения;

высокая прочность сцепления с подложкой и пониженная хрупкость даже при больших толщинах осадков вследствие значительного уменьшения внутренних напряжений в них;

высокая теплопроводность осажденного хрома и, как следствие, высокое сопротивление схватыванию трущихся поверхностей при уменьшении фактической площади контакта на 10–40 %.

Для получения пористого хромового покрытия применяются два способа:

электролитический;

механический.

194

3.4.3.6. Электролитическое пористое хромирование

Этот способ пористого хромирования получил широкое распространение для восстановления деталей в ремонтном производстве.

Анодным дехромированием можно получить канальчатый тип пористости, т.е. вся поверхность осадка оказывается покрытой сеткой каналов, расположенных по всем направлениям (рис. 3.41, а).

При анодном травлении хромового осадка, имеющего очень мелкую сетку трещин, получается пористость точечного типа

(рис. 3.41, б).

Рис. 3.41. Типы пористости хромового покрытия: а — канальчатый; б — точечный

Технологический процесс получения пористого хромового покрытия электролитическим способом состоит из четырех основных операций: покрытие поверхности детали блестящим гладким хромом; шлифование; анодное дехромирование и хонингование.

Нанесение блестящего гладкого слоя хрома осуществляется при режимах электролиза:

CrO3 115...125; температура электролита 62–65 °С, плот-

H2SO4

ность тока Dк = 50…60 А/дм2 — с целью получения канальчатого типа пористости;

CrO3 100...115; температура электролита 50–55 °С, плот-

H2SO4

ность тока Dк = 50…60 А/дм2 — для получения в последующем точечного типа пористости.

Качество осадков хрома, предназначенного в дальнейшем для анодного травления, оценивается количеством площадок на 1 мм2

195

поверхности покрытия. Пористость1 хромового покрытия в зависимости от параметров электролиза2 представлена в табл. 3.31.

Таблица 3.31

Грубая и редкая сетка трещин, имеющая от 12 до 25 площадок на 1 мм2, пригодна для получения канальчатого типа пористости при дальнейшем анодном травлении.

Мелкая и частая сетка с количеством площадок 630– 1000 шт./мм2 пригодна для растравливания на точечный тип пористости.

1 Кол-во площадок на 1 мм2 поверхности. 2 Содержание CrO3 — 250 г/л.

196

Осадки, полученные в горячих электролитах при небольшой плотности тока, называют бархатными из-за бархатистого серова- то-синего налета на их поверхности.

Средняя часть диаграммы, ограниченная линиями, определяет режимы получения осадков, которые применяют на практике для дальнейшего анодного дехромирования и получения пористого хрома. Цифрами указано количество площадок на 1 мм2.

Диаграмма дает возможность выбирать режимы хромирования для заданного типа пористости. Так, для покрытия поршневых колец хромом с точечным типом пористости рекомендуется провести хромирование при режимах, обеспечивающих получение мелкой сетки трещин (800–900 площадок на 1 мм2).

Хромирование в электролите с концентрацией хромового ангидрида 220–250 г/л, серной кислоты 2,2–2,5 г/л при температуре

(60 2) °С с плотностью тока 40–60 А/дм2 дает осадок с количеством площадок 22–33 шт./мм2. Такое покрытие пригодно для анодного дехромирования и получения канальчатой пористости. На этих режимах ведется покрытие зеркала гильз цилиндров при восстановлении под номинальный размер.

Анодное дехромирование (травление) производится в отдельной ванне, в электролите, содержащем 180–250 г/л CrO3 и 1,5–2,5 г/л H2SO4. Детали завешиваются на аноде.

Режимы дехромирования приведены в табл. 3.32.

При дехромировании некоторые участки хромового покрытия в процессе электролиза на обратной полярности растворяются активнее других. К таким участкам относятся прежде всего места

197

обнажения хрома, расположенные вдоль трещин, полученных при нанесении хромового покрытия. Активность хрома в этих местах, по-видимому, можно объяснить избыточными запасами энергии, которые приводят к образованию трещин. Кроме того, эти поверхности хрома не имеют защитной пленки, образующейся под действием хромовой кислоты.

С момента начала анодного растворения хрома вдоль трещин начинает формироваться сетка тонких капиллярных каналов глубиной 0,03–0,010 мм. Продолжительность анодного травления является одним из важнейших факторов, влияющих на структуру поверхности пористого хрома.

3.4.3.7. Механический способ пористого хромирования

Сущность процесса хромирования с нанесением «пористости» механическим путем заключается в следующем. В блок обязательных подготовительных операций входит накатывание небольших, но относительно глубоких лунок. При последующем электролитическом нанесении гладкого хрома рельеф поверхности сохраняется и полученная таким образом поверхность будет испещрена порами, улучшающими условия трения деталей сопряжения.

При последующем шлифовании обработке подвергается только опорная часть хромированной поверхности детали, при этом глубина пор уменьшается.

Распределение таких пор на поверхности, величина и их форма при механическом пористом хромировании зависят от конструкции и геометрических параметров инструмента (накатки).

Технологический процесс восстановления деталей механическим пористым хромированием включает следующие операции:

–очистку и мойку деталей;

–дефектовку деталей, включая неразрушающий контроль;

–шлифование с целью исправления геометрической формы поверхностей и их положения относительно друг друга;

–накатывание поверхности для формирования на восстанавливаемой поверхности лунок;

–хонингование;

–электрохимическое обезжиривание в щелочном электролите в штатном режиме;

–промывку в проточной холодной и горячей воде;

198

–декапирование в том же режиме, что и при гладком хромировании;

–хромирование при режиме, обеспечивающем получение блестящего осадка;

–мойку в дистиллированной воде;

–термическую обработку (низкий отпуск при температуре 180–200 °С) с целью обезводораживания осажденного хрома;

–окончательную механическую обработку — хонингование;

–мойку с целью удаления абразива и загрязнений из лунок;

–сушку деталей теми же способами, которые описаны в технологических процессах осталивания и хромирования.

Хонингование рабочей поверхности детали после накатывания производится с целью снятия местных выступов, образующихся вокруг лунки при пластическом деформировании металла зубом инструмента.

Лунки располагаются на поверхности детали в шахматном порядке на расстоянии 2 мм друг от друга. Форма лунок — четы-

рехгранная пирамида с основанием, равным 0,3 0,3 мм, глубина лунки 0,15–0,25 мм.

Вопросы для самоконтроля

1.Сформулируйте и опишите основные закономерности процесса электролиза.

2.Охарактеризуйте состав электролитов при осталивании.

3.Опишите влияние технологических факторов на свойства осадков при осталивании.

4.Опишите состав операций технологического процесса при осталивании.

5.Опишите состав электролита для хромирования.

6.Укажите особенности катодного процесса при хромиро-

вании.

7.Опишите свойства хромового осадка при хромировании.

8.Опишите состав операций технологического процесса гладкого хромирования.

9.Укажите особенности технологического процесса пористого хромирования.

10.Сформулируйте тенденции совершенствования технологии при восстановлении деталей гальваническими покрытиями.

199

3.5.Устранение дефектов деталей механической обработкой

Механический способ устранения дефектов может применяться и как самостоятельный метод, и как составная часть других технологий.

В первом случае применяются (в качестве самостоятельного метода) три типа технологий:

механическая обработка под ремонтный размер;

ремонт постановкой дополнительных деталей;

ремонт заменой части деталей.

Механическая обработка может быть сопутствующей частью технологических процессов восстановления деталей. В этом случае она необходима с целью подготовки поверхностей для нанесения металла:

устранение следов изнашивания и обеспечение высокого качества поверхности;

восстановление геометрической формы поверхности деталей;

обеспечение расчетного положения обрабатываемой поверхности относительно других (базовых) поверхностей.

Механическая обработка деталей выполняется и на финишной стадии технологического процесса устранения дефектов для обеспечения выполнения требований ремонтного чертежа (шероховатости поверхности, точности размера и т.д.).

3.5.1. Механическая обработка под ремонтный размер

Механическая обработка под ремонтный размер — прогрес-

сивный и широко применяемый способ устранения дефектов деталей.

Сущность его заключается в том, что основная, наиболее сложная и дорогая деталь обрабатывается до размера, заранее установленного (ремонтного), отличающегося от нормального. Сопрягаемая деталь изготавливается под ремонтный размер с сохранением допуска, как запасная часть. Ремонтные размеры рассчитываются и устанавливаются как обязательные для исполнения. При такой организации ремонта сопряжений становится возможным массовое производство запасных частей (деталей) с ремонтными размерами и механическая обработка деталей проводится по типовым технологическим процессам, рекомендованным для деталей всех клас-

200

сов, с использованием металлорежущих станков соответствующих групп и типов и технологической оснастки (режущих и измерительных инструментов, приспособлений).

Способ шлифования под ремонтный размер применяется при восстановлении коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания. Шатунные и коренные шейки валов шлифуются до очередного ремонтного размера, сопрягаемые вкладыши изготавливаются как запасные части.

Гильзы и цилиндры блоков растачиваются и хонингуются под ремонтный размер, а поршни и кольца ремонтного размера изготавливаются как запасные части. Можно встретить и другие сопряжения в двигателях путевых, строительных и погрузочноразгрузочных машин, которые ремонтируются механической обработкой деталей под ремонтный размер.

Вместе с вышеперечисленными достоинствами данного вида механической обработки нужно отметить и то, что при этом способе нарушается принцип абсолютной взаимозаменяемости сборочных единиц и сопряжений.

Расчет ремонтных размеров вала для сопряжения вал– подшипник с гарантированным зазором можно выполнить с использованием схемы, представленной на рис. 3.43.

Рис. 3.43. Схема для определения ремонтных размеров сопряжения вал–подшипник с зазором:

dн — номинальный размер вала, мм; i — величина износа, мм; Zmin — минимальный припуск на механическую обработку, мм; dp1 — первый ремонтный размер, мм; dp2 — второй ремонтный

размер, мм; / 2 — ремонтный интервал

Из рис. 3.43 видно, что

dp1 dí i Zmin .

201

Обозначим i Zmin w и назовем эту величину ремонтным

интервалом, т.е. ремонтный интервал есть разность между двумя соседними ремонтными размерами.

Тогда

dp1 dí w,

dp 2 dp1 w dí 2w,

......................................

dð n dí nw,

где n — порядковый номер ремонтного размера.

Из приведенных уравнений видно, что для расчета величины ремонтного размера необходимо знание величины ремонтного интервала w.

Для расчета w обозначим износ вала iв, износ подшипника —

iп, с помощью коэффициента выразим отношение износа подшипника к износу вала, показывающее, во сколько раз подшипник изнашивается быстрее вала, т.е.

iï iâ .

Тогда

или

iâ Smax Síà÷ ,

1

где Smax — максимальный зазор в сопряжении; Sнач — начальный (расчетный) зазор в сопряжении; — коэффициент износостойкости материала подшипника, принимается из таблицы.

Изложенная методика расчета величины износа вала справедлива и для случая овального износа шейки коленчатого вала, при этом положение центра сечения вала изменяется.

С учетом сказанного величину ремонтного интервала можно представить формулой

w Smax Síà÷ Zmin .

1

202