Строительные машины и оборудование, справочник






Электролитические сплавы в ремонтном производстве


Категория:
   Прогрессивные методы ремонта


Электролитические сплавы в ремонтном производстве

Применение электролитических сплавов при восстановлении деталей машин является перспективным направлением, так как создаются условия получения покрытий с ценными физико-механическими свойствами. Известно, что легирование железа металлами (хромом, кобальтом, никелем, марганцем, титаном и др.) и неметаллами (бором, фосфором, серой и др.) позволило получить покрытия с отличными физико-механическими свойствами, превышающими по твердости и износостойкости электролитический хром. Так, например, титановые сплавы, рекомендованные для впускных и выпускных клапанов, по своим свойствам превосходят стальные. Кроме того, они могут работать при высоких температурах без существенной потери прочности и обладают высокой термической стабильностью, что очень важно для нормальной работы дизельных двигателей.

На основании проведенных исследований рекомендуется следующий состав электролита, г/л:
— железо сернокислое закисное FeS04’7H20 50
— железо хлористое FeCV4H20 100… 150
— титан щавелевокислый Ti (СОО)2 15…20
— аммоний сернокислый (NH^jSOi 100… 150

Режим электролиза: температура 30…40 °С, катодная плотность тока 2…3 кА/м2, кислотность рН 0,8…1,1. Аноды из малоуглеродистой стали. Отношение поверхности анода к поверхности катода 2:1. Выход сплава по току достигает 65%.



Исследования показали, что микротвердость железо-титанового покрытия измеряется 8500 МПа (при увеличении плотности тока от 1,0 до 3,0 кА/м2), износ его в соединении с нормализованной сталью 45 снижается в 2…2,5 раза. Дальнейшее повышение плотности тока до 5,0 кА/м2 и температуры электролита от 20 до 50 °С приводит к уменьшению микротвердости.

Оптимальной температурой термической обработки в течение 1 ч электролитического железотитанового сплава является 300…400 °С. Такая обработка позволяет получить твердость сплава 12 000 МПа.

Технологический процесс восстановления деталей машин путем электроосаждения железотитанового сплава включает в себя все стандартные операции. Средняя стоимость восстановления 1 дм2 детали на толщину 0,3 мм составляет 0,25 руб.

Среди других электролитических сплавов, получаемых гальваническим методом, определенный интерес представляет никель-кобальтовый сплав. Схема установки для нанесения никель-кобальтового сплава на деталь аналогична установке для хромирования.

В качестве электролитов для осаждения электролитического никель-кобальтового сплава применяются соли сернокислого никеля (NiS04-7H20), сернокислого кобальта (CoS04-7H20), хлористого никеля (№С12-7Н20) и хлористого кобальта (СоС12-6Н20), которые растворяют в определенной концентрации и последовательности в дистиллированной воде, подогретой до температуры 45…50 °С. Раствор электролита фильтруется, охлаждается до определенной температуры и подкисляется до требуемого значения кислотности.

Введение в электролит фосфорсодержащих добавок в виде гипофосфита натрия, лимонной кислоты значительно повышает твердость никель-кобальтового сплава. Исследованиями, выполненными в БИМСХ, установлен следующий оптимальный состав электролита, г/л:

Температура электролита Г=75 °С, DK = 0,8…1,0 кА/м2; рН электролита 1,5…1,8.

В образуемых покрытиях возникают значительные внутренние напряжения, которые стремятся оторвать их от- основания, что нередко приводит к растрескиванию, отслаиванию от основы и скручиванию покрытий.

Поэтому при разработке процесса восстановления деталей (например, плунжерных пар) никель-кобальтовым сплавом с фосфорсодержащими добавками должна быть обеспечена достаточная прочность сцепления твердого покрытия с деталью, которая достигается анодной обработкой поверхности детали в растворе, состоящем из 800 г/л ортофосфорной и 200 г/л серной кислоты.

Для получения прочного сцепления осадка со сталью марки ХВГ (плунжер) к этим компонентам дополнительно добавляют 200 г/л глицерина. Режим анодной обработки: Z)a = 2,0…4,0 кА/м2, температура 18…20°С, время 2…3 мин. После травления детали должны быть хорошо промыты в холодной воде, затем в течение 10… 12 с выдержаны в ванне для электролиза.

На прочность сцепления сплава значительное влияние оказывает шероховатость исходной поверхности. Максимальная прочность сцепления достигается при предварительном шлифовании поверхности детали шероховатостью Ra 0,32 при осаждении сплава толщиной до 100…120 мкм. С увеличением толщины покрытия прочность снижается.

Исследованиями установлено, что прочность сцепления никель-кобальтового покрытия с легированной сталью ХВГ на 25% ниже, чем со сталью 45, и составляет 196 МПа.

Термическая обработка при температуре 400 °С повышает прочность сцепления сплава со сталью 45 на 60… 65 , со сталью ХВГ — на 18…20 и составляет соответственно 320 и 220 МПа.

Результаты испытаний на износостойкость, проведенных М. М. Курковым, показали, что никель-кобальтовый сплав обладает меньшей износостойкостью, чем хромовое покрытие, однако суммарный износ сопряженной стальной поверхности при работе в паре с никель-кобальтовым покрытием меньше, чем при хромовом покрытии.

Для восстановления деталей машин (посадочных мест под подшипники, гильз цилиндров и т. д.) никель-кобальтовым электролитическим сплавом требуется в три-четыре раза меньше мощность источников тока и примерно в 15 раз меньше расход энергии, чем при хромировании.

Себестоимость осажденного сплава более чем в 1,5 раза ниже себестоимости осажденного на ту же поверхность хрома.

Вместе с тем следует отметить, что при работе с анодом из сплава никель — кобальт в процессе электролиза происходит обеднение кобальта в ванне; аноды покрываются шламом, пассивируются и неравномерно растворяются. Поэтому для обеспечения постоянства электролита необходимо пополнение его концентрированным (200 г/л) раствором кобальта с одновременным перемешиванием.

Для условий централизованного восстановления деталей (шкворень поворотной цапфы, поршневой палец, ведомый и ведущий валы коробок передач, ось шестерни заднего хода, толкатель клапана и др.) исследованиями установлена и экономически обоснована целесообразность применения газовой цементации электролитических покрытий железа и железоникелевого сплава по стандартным режимам с последующей закалкой и отпуском при 180…200 °С.

Цементованные покрытия (с исходной твердостью после электролиза до НВ 300) после термообработки обладают высокой твердостью НВ 800…860 и износостойкостью, превышающими аналогичные свойства стали 45 после закалки и отпуска, высокими противозадирными свойствами, особенно работая в паре с чугуном, и контактной выносливостью, в результате работоспособность деталей, восстановленных гальваническими покрытиями и упрочненных химико-термической обработкой, не уступает новым.

Дальнейшего повышения эксплуатационных характеристик деталей, восстановленных железнением, можно достичь также нитроцементацией. В ходе износных испытаний образцов, моделирующих детали, восстановленные железнением, установлено, что износостойкость образцов, упрочненных нитроцементацией, на 35…40% выше износостойкости цементованных образцов и более чем в два раза выше износостойкости образцов из стали 45, закаленных с нагрева ТВЧ. Ресурс осей сателлитов трактора МТЗ и поршневых пальцев компрессоров ФВ-6, восстановленных мягким железнением и упрочненных нитроцементацией, составляет соответственно 82 и 98% от ресурса новых.

Полученные данные подтверждают целесообразность проведения дальнейших исследований химико-термической обработки применительно к восстановлению деталей машин с целью повышения долговечности их работы.

Читать далее:

Категория: - Прогрессивные методы ремонта

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины