Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы технологии производства и ремонта автомобилей. Учебное пособие для студентов направления подготовки 23.03.03 «Эксплуатациятранспортно-технологи
.pdf
изменении концентрации хромового ангидрида избыток солей, находящихся на
дне ванны, будет растворяться в электролите, обеспечивая постоянство
концентрации компонентов электролита. Для снижения коррозионной
активности электролита, в него вводят хромпик, который снижает агрессивность
электролита. Хромирование проводится при плотности тока 70…100 А/дм
2
и
температуре электролита 40…70ºС.
Хромирование в саморегулирующемся электролите обеспечивает
автоматическую корректировку его состава, хорошую рассеивающую
способность и выход металла по току 18…20%.
Проточное хромирование. Восстановление поверхностей
крупногабаритных деталей сложной формы вызывает большие трудности,
связанные с изоляцией мест, не подлежащих покрытию, сложностью
конструкции подвесных приспособлений и быстрым загрязнением ванны.
Поэтому поверхности этих деталей при централизованном восстановлении
восстанавливают нанесением покрытия безванным способом, при котором в зоне
покрытия создают местную ванну и в нее принудительно подают электролит.
Для хромирования в проточном электролите, кроме ванны, необходима
специальная установка, включающая насос и систему трубопроводов для подачи
электролита, площадку для установки детали, специальные цилиндрические
аноды и их крепления. Аноды располагаются внутри хромируемой поверхности,
а в пространство между ними подается электролит. При хромировании в
электролите, содержащем 150 г/л хромового ангидрида CrO
кислоты H
, при расстоянии между анодами и поверхностью детали до
2SO4
и 1,5 г/л серной
3
10…15 мм, скорости протекания электролита 8…100 см/с и плотности тока
150…200 А/дм
2
скорость осаждения хрома достигает 0,14…0,18 мм/ч.
Хромирование в проточном электролите применяется для
восстановления внутренних рабочих поверхностей блоков цилиндров, отверстий
под подшипники в картере коробки передач, картере сцепления и др. Благодаря
принудительной циркуляции электролита обеспечиваются высокая
равномерность покрытия по всей поверхности и получение мелкодисперсной
структуры. Осадки получаются повышенной твердости и износостойкости.
Выход хрома по току составляет до 20…22%.
Струйное хромирование. Способ применяется при централизованном
восстановлении деталей типа валов и является разновидностью хромирования в
проточном электролите. Детали помещают на специальные установки, где, как
правило, им придают вращательное движение. На установках к
восстанавливаемым поверхностям детали поочередно подаются растворы,
электролит и вода. Подача осуществляется насосом к свинцовой насадке с
прорезями для протекания растворов. Поэтому насадка одновременно является
91
и анодом. Применение саморегулирующего тетрахроматного электролита,
содержащего 350 г/л хромового ангидрида CrO3, 12 г/л сернокислого кальция
Ca2SO4 и 60 г/л углекислого кальция CaCO
22…32ºС и плотности тока 120…140 А/дм
при температуре электролита
3
2
позволяет повысить
производительность процесса до 0,25…0,32 мм/ч. При струйном и проточном
хромировании все операции промывки, обезжиривания, декапирования,
хромирования, а также режим работы, регулировка времени действия растворов
и их корректировка легко поддаются автоматизации. Поэтому при
централизованном восстановлении деталей применяют гальванические
автоматические установки, значительно повышающие производительность
процесса и позволяющие наносить защитные покрытия до 1 мм на сторону.
7.3. Оборудование и оснастка для хромирования
Детали хромируют в ванных, корпус которых изготовлен из листовой
стали толщиной 4…5 мм (рис. 7.2).
Рисунок 7.2 - Ванна для хромирования:
1 и 3 - соответственно катодная и анодная штанга; 2 - подвесное приспособление:
4 - вентиляционный бортовой отсос 3,7 и 8 – соответственно кожух, футеровка и корпус
ванны; 6 - вода: 9 - катод (деталь); 10 – анодные свинцовые пластины; 11 - электролит;
12 - подогреватели; 13 - опоры
Корпус 8 ванны вставлен в стальной кожух 5. Пространство между
корпусом ванны и кожухом заполнено водой, служащей для равномерного
подогрева электролита и поддержания его температуры в заданных пределах.
Вода подогревается паром или электричеством. Внутренняя поверхность ванны
облицована свинцом, винипластом, диабазовыми плитками на кислотоупорном
цементе и другими кислотостойкими материалами.
92
Удаление вредных испарений обеспечивается вентиляционными
бортовыми отсосами 4. Для подвешивания анодных пластин 10 и деталей 9 в
верхней части ванны в изоляторах установлены токопроводящие штанги 1 и 3 в
виде сплошных стержней или труб, изготовленных из меди или латуни.
Электрохимическое обезжиривание деталей и промывка их водой
осуществляются в стальных ваннах. Загрузка деталей в ванну, подвод к ним тока
и перемещение деталей по ходу технологического процесса обеспечиваются с
помощью подвесных приспособлений.
В качестве источников постоянного тока применяют полупроводниковые
выпрямители типа ВАКГ. Они имеют систему автоматического регулирования,
поддерживающую заданную плотность тока независимо от колебаний
напряжения питающей сети и изменения нагрузки ванны.
7.4. Восстановление изношенных деталей железнением
В авторемонтном производстве железнение применяется в основном для
восстановления изношенных поверхностей деталей. Твердым
электролитическим железом восстанавливаются цилиндрические поверхности
толкателей, клапанов, шейки валиков масляного и водяного насосов, шейки
валов, коробки передач и др. Железо, осаждаемое на детали электролитическим
нанесением покрытия, представляет собой металл серебристо-белого цвета с
мелкокристаллической структурой. По своему составу оно приближается к
малоуглеродистой стали. При определенных составах электролита и режимах
электролиза получаются осадки железа с твердостью 51…57 HRC
3
гальванические осадки железа характеризуются высокой износостойкостью.
Покрытия можно получить большой толщины: гладкие покрытия твердостью до
300 НВ можно получить до 3 мм; покрытия более высокой твердости до 57 HRC
– толщиной 0,8…1,2 мм. Прочность сцепления покрытия с основным металлом
достаточно высокая, обеспечивающая высокую работу восстановленной детали.
Технологический процесс железнения, как и хромирования, состоит из
трех стадий: подготовки деталей к нанесению покрытия, нанесения покрытия и
обработки деталей после нанесения покрытия.
.
Подготовка деталей к нанесению покрытия аналогична их подготовке при
хромировании и включает следующие операции: обработку поверхности деталей
шлифованием; обезжиривание в органических растворителях; монтаж деталей
на подвесные приспособления; изоляцию поверхностей, не подлежащих
железнению; обезжиривание деталей с последующей промывкой в воде и
анодную обработку. В качестве изоляционных материалов применяют цапонлак,
93
эмалит, хлорвиниловые пластикаты, эмали. Отдельные поверхности изолируют
при помощи съемных футляров, изготавливаемых из теплостойких пластмасс.
Анодная обработка производится в растворе следующего состава: 365 г/л
30%-го раствора серной кислоты H2SO
FeSO
·7H2O. Детали обрабатываются на аноде при плотности тока 60…70 А/дм
4
; 10…25 г/л сернокислого железа
4
и температуре 18…25ºС в течении 2…3 мин. Катодом при этом служат пластины
из свинца или нержавеющей стали.
После анодной обработки детали тщательно промывают водой до полного
удаления кислоты из всех полостей и углублений. При железнении в горячем
электролите детали промывают в воде, нагретой до температуры 60…70ºС с
целью предварительного прогрева деталей и помещают в ванну железнения. Для
разрушения пассивной пленки детали выдерживают без тока в течение 10…20 с.
Железнение начинают при плотности тока 1…5 А/дм2, а затем в течение
5…10 мин увеличивают ее до заданного значения. В этот период на поверхности
детали формируется сплошной граничный слой покрытия. Для получения
твердых износостойких покрытий применяют электролит следующего состава:
200…250 г/л хлористого железа FeCl2·H2O; 0,7…1,0 г/л соляной кислоты HCl;
20…30 г/л хлористого марганца MnCl2·H2O. Плотность тока 30…40 А/дм
2
температура электролита 60…80ºС. Время железнения зависит от требуемой
2
,
толщины покрытия. Анодами служат пластины из стали 10 или 20.
Обработка деталей после железнения включает следующие операции:
промывку деталей горячей водой; нейтрализацию в 10%-м растворе
каустической соды при температуре 80…90ºС в течении 30 мин; промывку
горячей водой; демонтаж деталей с подвесных приспособлений и удаление
изоляции; контроль качества покрытия.
Покрытие должно быть гладким, без большого количества бугорков,
дендритов, разрывов, шелушения и других видимых дефектов. Хлористые
электролиты обладают повышенной агрессивностью, поэтому железнение
производится в стальных ваннах, внутренняя поверхность которых покрывается
углеграфитовыми плитками из антеглита АТМ-1 на кислостойкой замазке
Арзамит-4. Для уменьшения загрязнения электролита шламом, который
образуется при растворении анодов, их помещают в чехлы из кислотостойкой
ткани. Кроме того, для получения качественных осадков электролит
подвергается фильтрации. Установка для непрерывной фильтрации состоит из
насоса и фильтра, включенных последовательно. Насосы изготавливают из
фаолита и других кислотостойких материалов.
По сравнению с хромированием, процесс железнения имеет следующие
преимущества: применение простого и дешевого электролита; более высокая
рассеивающая способность электролита; получение осадков толщиной 1,0…1,2
94
мм; высокий выход металла по току, достигающий 85…90%; более низкая
стоимость процесса. К недостаткам железнения относятся сложность подготовки
деталей к нанесению покрытия, необходимость фильтрации и корректировки
электролита.
7.5. Влияние режимов обработки на свойства покрытий
Свойства покрытий зависят от режима их нанесения. С повышением
плотности тока и понижением температуры электролита увеличивается
твердость покрытия. Мягкие покрытия, получаемые при температуре
электролита 90ºС и выше, не пригодны для восстановления и упрочнения
деталей без термической обработки. Распространение получили покрытия
средней и высокой твердости, осаждаемые при температуре 60…80ºС при
плотности тока 20…50 А/дм2, позволяющей наращивать покрытия со скоростью
0,2…0,5 мм/ч.
Повышение производительности процесса и улучшение физико-
механических свойств покрытия происходят при железнении в ультразвуковом
поле. Применение ультразвука при железнении в холодном хлористом
электролите с плотностью тока до 100 А/дм
2
позволяет повысить скорость
осаждения железа до 0,8…1,0 мм/ч и износостойкость осадки на 10…15%
Получение хорошего сцепления в хлористом электролите при пониженной
температуре достигается за счет применения ассиметричного переменного тока.
Характеристика режима железнения при этом служит отношение катодной
плотности тока к анодной – β. Для получения качественного сцепления осадка с
основным металлом устанавливают β=1,3 при плотности тока катодного
полупериода 20 А/дм2. после включения тока выдерживают этот режим в течение
20…30 с для получения сплошного слоя железа. В течение последующих 8…10
мин ступенчато доводят до β=6…9 и катодную плотность до 30 А/дм2, что
обеспечивает высокую скорость наращивания покрытия, его твердость и
износостойкость. Ассиметричный переменный ток рекомендуется применять
при холодном железнении в начальной стадии нанесения покрытия для
получения хорошей сцепляемости его с основным металлом. Основной слой
покрытия целесообразно наращивать при постоянном токе.
Железнение в гальванических ваннах крупных деталей сложной
конфигурации вызывает затруднения из-за необходимости изоляции
значительного числа поверхностей и больших размеров ванн.
В связи с этим получило распространение железнение вне ванн для
восстановления посадочных мест под подшипники в картере коробки передач, в
картере заднего моста, в корпусе водяного насоса и др.
95
Восстанавливаемую поверхность зачищают наждачной шкуркой,
обезжиривают растворителем, венской известью и промывают горячей и
холодной водой. При помощи специального приспособления создается емкость
для электролита, т.е. гальваническая ванночка (рис. 7.3).
Рисунок 7.3 - Приспособление для железнения вне ванны:
1 - угольник для центрирования и крепления анода: 2 – эбонитовая втулка; 3 - анод;
4 - быстросъемный зажим; 5 - электролит; 6 – катодный контакт;
7 – резиновая пластина; 8 - верхний прижим с левой резьбой; 9 – зажимная гайка;
10 - нижний прижим правой резьбой; 11 – картер коробки передач
В центре ванночки устанавливается цилиндрический анод 3 из стали 10
или 20 диаметром, равным 1/3 диаметра восстанавливаемого отверстия.
Проводят анодное травление поверхности отверстия в электролите 5,
содержащем 450 г/л серной кислоты H
FeSO
·7H2O при плотности тока 20…25 А/дм
4
и 20…30 г/л сернокислого железа
2SO4
2
и температуре 20…25ºС в течение
1…2 мин. Затем удаляют электролит резиновой грушей, промывают поверхность
ванночки водой, меняют полярность и заливают электролит, содержащий
500…550 г/л хлористого железа FeCl2·4 H2O и 2…3 г/л соляной кислоты HCl.
Железнение ведут при плотности тока 10…15 А/дм
2
. После железнения
электролит удаляют, поверхность промывают горячей водой, приспособление
снимают. Поверхность отверстия протирают тампоном, смоченным 10%-м
раствором каустической соды, промывают холодной водой, просушивают и
контролируют качество покрытия.
96
7.6. Электролитическое натирание и химическое никелирование
Электролитическое натирание. Процесс является разновидностью
электролитических покрытий вне ванн и не требует применения сложного
оборудование и оснастки. Электролитическим натиранием восстанавливают
цилиндрические поверхности деталей, имеющих небольшой износ. В
зависимости от применяемого электролита на поверхность деталей наносят
покрытия из цинка, железа, меди, хрома и других металлов.
Восстанавливаемую деталь, являющуюся катодом, устанавливают в
патрон токарного станка или специального приспособления. Анодом является
стержень из нержавеющей стали, покрытый адсорбирующим материалом
(сукном, хлопчатобумажной тканью), образующим тампон. На тампон
непрерывно подается электролит, поступающий из резервуара 1 (рис. 7.4).
Рисунок 7.4 - Схема нанесения покрытий электролитическим натиранием
При включении тока в области контакта анода 2 и детали 3 происходит
процесс электролиза, и на поверхности детали откладывается слой металла.
Стекающий с детали электролит собирается в ванну для повторного
использования.
Электролитическое натирание цинком применяют при восстановлении
посадочных отверстий в корпусных чугунных и стальных деталях. При
натирании цинком в электролите, содержащем 600 г/л сернокислого цинка,
30 г/л борной кислоты, при скорости относительного перемещения электродов
10...12 м/мин и температуре 18..20ºС плотность тока составляет 200..250 А/дм2.
Электролитическое натирание железом применяют при восстановлении
изношенных поверхностей деталей типа валов, подвергающихся и не
подвергающихся термической обработке. При натирании железа в электролите,
содержащем 600…700 г/л хлористого железа и 1,5…2,3 г/л соляной кислоты, при
97
частоте вращения детали 4…6 мин
-1
и температуре 18…20ºС плотность тока
составляет 200…350 А/дм2.
Основными преимуществами процесса электролитического натирания по
сравнению с обработкой поверхности вне ванн являются: возможность
применения больших плотностей тока, обеспечивающих высокую
производительность процесса; простота применяемого оборудования;
возможность нанесения покрытий на любые участки деталей всевозможных
размеров и конфигурации.
Химическое никелирование. Сущность процесса заключается в
получении никельфосфорных покрытий контактным способом из специальных
растворов без применения электроэнергии. Особенностью процесса является
равномерное образование покрытия на деталях сложного профиля. Никель
осаждается с одинаковой скоростью на любых участках изделия, если они
соприкасаются с раствором и поверхность подготовлена соответствующим
образом.
Наибольшей износостойкостью обладают покрытия, полученные в
щелочном растворе, содержащем 45 г/л хлористого никеля, 50 г/л хлористого
аммония, 20 г/л гипофосфата натрия, 45 г/л лимоннокислого натрия при
температуре 80ºС. Покрытие наносят в стальной эмалированной ванне. Для
повышения твердости химических никелевых покрытий и их сцепления с
деталью проводится термическая обработка в сушильном шкафу или
электропечи. Стальные детали подвергают нагреву и выдержке при температуре
350…400ºС в течение 1 ч с последующим охлаждением на воздухе.
Высокая твердость после термической обработки позволяет использовать
химические никелевые покрытия в качестве износостойких при восстановлении
деталей с износом до 0,05 мм.
7.7. Защитно-декоративные гальванические покрытия
Для защиты деталей от коррозии и придания им красивого внешнего вида
применяют защитно-декоративные покрытия. По роду защитного действия
гальванические покрытия подразделяются на анодные и катодные. При
соприкосновении двух металлов в присутствии коррозионной среды образуется
гальваническая пара, в которой более электроотрицательный металл становится
анодом и растворяется, а менее электроотрицательный – катодом. При анодной
защите металлов менее электроотрицательный металл покрывается более
электроотрицательным, например, железо покрывается цинком. В присутствии
влаги цинк будет подвергаться коррозии, защищая тем самым железо от
окисления. При катодной защите более электроотрицательный металл
98
покрывается менее электроотрицательным, например, железо покрывается
оловом. Защитное действие катодных покрытий заключается в изолировании
поверхности деталей от воздействия коррозионной среды. К катодным
покрытиям на стальных деталях относятся хромовые, никелевые, медные и др.
Наибольшей прочностью обладают четырехслойные катодные покрытия,
которые получают последовательным нанесением слоев никеля, меди, никеля и
хрома. Первый слой никеля обеспечивает высокую прочность сцепления
покрытия с деталью. Слой меди имеет небольшую пористость и обеспечивает
хорошую защиту от коррозии. Второй слой никеля придает покрытию красивый
внешний вид. Тонкий, полупрозрачный слой хрома защищает слой никеля от
механических повреждений.
Технологический процесс нанесения защитно-декоративных покрытий не
отличается от процесса нанесения износостойких покрытий.
Никелирование. В авторемонтном производстве электролитическое
никелирование применяют в качестве подслоя при декоративном хромировании.
В процессе никелирования в электролите, содержащем 270…330 г/л
сернокислого никеля, 36…44 г/л борной кислоты, 0,1…0,2 г/л «2-Бтиндиола -
14», 1,0…1,5 г/л сахарина, при его перемешивании сжатым воздухом и
температуре 60ºС плотность тока составляет 4…5 А/дм2. При никелировании
применяют растворимые аноды из электролитического никеля. Слой никеля
образуется в течение 20 мин.
Меднение. Электролитическое меднение применяют в качестве подслоя
при защитно-декоративном покрытии стальных деталей, для защиты
поверхностей деталей при цементации, для зубьев шестерен, червяков и других
деталей с целью улучшения плавности их зацепления и облегчения приработки.
При меднении в электролите, содержащем 200…250 г/л сернокислой меди,
50…60 г/л серной кислоты, 2,6 мл/л добавки УБАК, и при температуре 27ºС
плотность тока составляет 5 А\дм
2
. При меднении применяют растворимые
аноды из меди.
Цинкование. Цинковые покрытия в авторемонтном производстве
применяют в основном для защиты крепежных деталей от коррозии. При
цинковании в электролите, содержащем 200…250 г/л сернокислого цинка, 30 г/л
сернокислого алюминия, 30…100 г/л сернокислого натрия, 10 г/л декстрина, и
при температуре 18…25ºС плотность тока составляет 1…2 А/дм2. Цинкование
производится в специальных вращающихся установках – колоколах. Анодом
служит цинковая пластина, помещаемая в центре вращающегося колокола.
Для защиты стальных деталей от коррозии применяют также химическую
обработку – оксидирование и фосфатирование.
99
Оксидирование. Оксидирование стальных деталей (воронение) состоит в
создании на их поверхности оксидной пленки, которая имеет высокую прочность
и надежно защищает металл в легких коррозионных условиях. Химическое
оксидирование производится в стальной ванне, в которую погружают детали на
подвесках или в проволочных корзинах. В растворе, содержащем 500…700 г/л
каустической соды, 50…100 г/л азотнокислого натрия, 150…250 г/л
азотистокислого натрия, оксидирование производится при температуре
135…145ºС в течение 10…30 мин. Декоративные и защитные свойства
оксидированных деталей повышаются после их пропитки в машинном масле при
температуре 110…115ºС.
Фосфатирование. Фосфатирование состоит в создании на поверхности
защищаемого металла пленки, состоящей из нерастворимых фосфорнокислых
солей марганца и железа. Благодаря хорошей адгезии фосфатные покрытия
применяют в качестве грунта под лакокрасочные покрытия. Кроме того, их
применяют для улучшения прирабатываемости сопряженных деталей.
Химическое фосфатирование производят в стальных ваннах. В растворе,
содержащем 27…32 г/л препарата «Мажеф», состоящего из солей марганца,
железа и фосфорной кислоты, фосфатирование производится при температуре
97…99ºС в течении 1…2 ч.
Защитная способность фосфатных покрытий выше, чем у оксидных
пленок. Фосфатная пленка имеет высокую коррозийную стойкость в
нефтепродуктах. В щелочах и кислотах покрытия неустойчивы.
7.8. Автоматизация процесса нанесения гальванических покрытий
Большое влияние на повышение качества и производительность
гальванических покрытий оказывают температура и плотность тока.
Изменение температуры электролита не должно превышать ±2ºС. Для
поддержания температуры электролита на заданном уровне служат
автоматические регуляторы. Электролит нагревают до рабочей температуры
паром или электричеством. Для автоматического регулирования температуры
электролита применяются различные терморегуляторы с контактными или
манометрическими дистанционными термометрами. Термометры служат
датчиками сигнализации температуры и снабжены электроконтактными
устройствами. Исполнительными механизмами при подогреве ванны паром
являются электромагнитные паровые клапаны.
Для получения покрытия с заданными свойствами плотность тока
необходимо поддерживать с точностью ±5%. Плотность тока регулируют при
помощи датчика, представляющего собой пластину площадью 1 дм2, которая
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]