Процесс осталивания является более экономичным по сравнению с хромированием. При этом покрытия получаются более толстыми (2—3 мм и более), что весьма важно при восстановлении деталей с большими износами.

Исходные материалы для электролита осталивания (соляная кислота, стальная стружка, поваренная соль) и анодов являются недорогими и недефицитными.
Для компенсации испаряемости электролита и соблюдения постоянства его состава необходимо непрерывно фильтровать электролит вследствие засоряемости его анодным шламом.

Кроме того, требуется применение специальных кислотостойких материалов и покрытий для ванны и аппаратуры и введение двойного подогрева (паром и электричеством) с мощной бортовой вентиляцией.

Технологический процесс осталивания состоит из следующих операций:
1) механической обработки и очистки детали;
2) промывки в бензине;
3) зачистки наращиваемой поверхности абразивной бумагой;
4) установки детали в подвесное приспособление и изоляции мест, не подлежащих осталиванию;
5) обезжиривания венской, известью;
6) промывки в проточной воде;
7) анодного травления;
8) промывки горячей водой;
9) осталивания;
10) промывки горячей водой;
11) промывки в растворе соды;
12) промывки горячей водой;
13) разборки подвесок и снятия изоляции;
14) сушки деталей;
15) старения;
16) механической обработки.

В случае наличия ржавчины на деталях их перед механической обработкой следует травить в растворе серной или соляной кислоты с последующей промывкой и сушкой.

Если после осталивания детали производится хромирование ее поверхности для повышения износостойкости, то работа продолжается по технологическому процессу хромирования. Когда после осталивания предполагается произвести цементацию детали, то» технологический процесс термической обработки начинается с отжига детали.

Механической обработкой с поверхности детали устраняют следы износа и придают ей правильную геометрическую форму. Механическая обработка производится точением или шлифованием. Качество предварительной обработки поверхности должно быть высоким. Покрытие толщиной более 0,5 мм требует шлифованной поверхности. В процессе электролиза на грубо обработанных поверхностях появляются наросты в результате неодинаковой плотности* тока в углублениях и на выступающих участках этих поверхностей.

Необходимо обращать внимание на правильность выбора баз и установки детали при механической обработке.

Для лучшей сцепляемости осадка детали, загрязненнные маслами, следует перед механической обработкой 15—20 мин кипятить в 10%-ном растворе каустической соды.

Осадки железа имеют пониженную прочность сцепления с чугунными деталями, так как в чугуне имеется свободный графит, который резко снижает площадь ферритной составляющей сплава.

Изоляцию мест, не подлежащих покрытию, производят прорези- .ненной лентой с покрытием ее 3—4 слоями эмалита и просушкой каждого слоя. Изоляция может быть произведена также тонкой листовой резиной или коррозион- ностойкими лаками: королаком, перхлорвиниловым, бакелитовым.

Анодное травление производят в электролите из 30%-ного раствора серной кислоты и железного купороса (10—15 г/л). Удельный вес электролита должен быть 1,23. Деталь погружают в электролит в качестве анода; катодом служат пластины из свинца. Обрабатывают детали в электролите 0,5—3,0 мин, при плотности тока Z)K= 10—60 а/дм2. Плотность тока увеличивается с увеличением в стали углерода и поверхностной твердости.

В технологический процесс подготовки деталей к осталиванию включается также операция «выдержка без тока». При осуществлении этой операции деталь постепенно прогревается и принимает температуру, близкую температуре электролита. Чем массивнее деталь, тем длительнее должен быть ее прогрев в ванне.

После включения тока производится постепенное повышение его плотности. Обе эти операции «выдержка без тока в ванн$ осталива- ния» и «постепенное повышение плотности тока» способствуют разрушению пассивной пленки, полученной на поверхности детали после анодной обработки. Это делается для того, чтобы первые атомы железа прочно осаждались на совершенно чистую поверхность детали и прочно с ней сцеплялись.

Наиболее пригодным для получения твердых покрытий и в то же время простым по составу и надежным в работе является малоконцентрированный электролит (III тип), выдержавший длительную проверку на ряде заводов. При плотности тока 20 а/дм2 он. обеспечивает получение плотных мелкозернистых осадков с высокими механическими свойствами. Скорость осаждения железа при. этом достигает 0,4—0,5 мм на сторону в час, что в 15—20 раз превышает скорость осаждения хрома. Микротвердость покрытий составляет 450—650 кГ/мм2 при толщине 0,8—1,2.

Твердые покрытия (до 600 кГ/мм2) могут быть получены и в. электролите высокой концентрации (типа I), но при этом покрытия получаются более шероховатые, чем из электролитов с меньшей концентрацией железа. Кроме того, при длительном использовании указанного электролита возникает расслоение его по: удельному весу. Поэтому хлористые электролиты высокой концентрации рекомендуется применять для получения мягких и толстых покрытий.

Электролиты средней концентрации (типа II) по своим показателям являются промежуточными между электролитами типов III и I и дают осадки с микротвердостью до 500—550 кГ/мм2.

В процессе электролиза можно допускать значительное колебание кислотности (от 0,5 до 1,5 г/л), что почти не отражается на механических свойствах покрытий. При добавлении в электролит хлористого кальция повышается его электропроводность и уменьшается испарение. Твердость покрытий при этом увеличивается и особенно сильно при понижении температуры до 60°. Высокая концентрация NaCl в электролите отрицательно сказывается на внешнем виде покрытий, увеличивая их шероховатость (при содержании NaCl более 100 г/л).

Введение хлористого марганца в количестве 100 г/л в электролит типа III уменьшает шероховатость покрытий и позволяет получать гладкие покрытия толщиной 1,5—2,0 мм. При этом выход по току не снижается, а твердость покрытий увеличивается на 60— 80 ед.

Температура электролита является основной причиной, влияющей на микротвердость осадков. Это влияние противоположно плотности тока; с увеличением плотности тока микротвердость осадков снижается.

Из сопоставлений диаграмм микротвердости для электролитов типов III и I следует, что при увеличении плотности электролита область осадков железа предельно высокой микротвердости уменьшается и граница ее перемещается в сторону более низких температур и более высоких плотностей тока.

Твердое электролитическое железо, применяемое в качестве покрытия при нагрузке образцов растягивающими усилиями, работает как одно целое с металлом образца в пределах упругих и пластических деформаций.

Установлена зависимость усталостной прочности осталенных деталей от режима электролиза. Меньшее снижение усталостной прочности может быть достигнуто при повышении плотности тока (40—60 а/дм2) или при пониженной температуре электролита (70—60°).

Колебание температуры электролита на 2—3° вызывает значительное изменение свойств покрытия (твердость изменяется на 10—15 ед. НВ).

Для всех указанных в табл. 23 электролитов фильтрация и механическое перемешивание являются обязательными. Состав электролита проверяют химическим анализом и по удельному весу.

При электролизе осаждение железа на катоде затрудняется присутствием в водных растворах ионов водорода, способных разряжаться. Выделение водорода на катоде является отрицательным явлением, так как он поглощается железным осадком, придавая ему хрупкость и снижая сцепляемость.

Совместное выделение железа и водорода на катоде является как бы конкурирующим процессом. Ион водорода, возникающий при диссоциации воды, разряжается и выделяется из раствора в виде газа, а ион гидроксила (ОН) остается в растворе и если не происходит его нейтрализация, то в растворе образуется гидроокись железа, которая, включаясь в осадок железа, ухудшает его качество. Поэтому в электролите следует поддерживать минимум кислотности для предупреждения гидролиза соли железа.

Влияние осталивания на усталостную прочность детали такое же, как и при хромировании, т. е. прочность снижается на 10—12% вследствие появления растягивающих напряжений в железном электролитическом покрытии.

Материалом ванн является сталь и чугун. Наиболее стойким металлом является железо-кремне-молибденовый сплав МФ-15. К недостатку этих ванн относится засорение электролита анодным шламом в результате растворения металла ванн. Для умейьшения разъедания стенок ванны снижают до минимума кислотность и усиливают фильтрацию электролита. Однако во время работы ванн состав электролита все же часто нарушается, и поэтому качество получаемых покрытий бывает непостоянным.

Металлические ванны являются высокотеплопроводными, поэтому сравнительно просто производят подогрев их с электролитом от электрических спиралей, установленных под ванной.

К нетеплопроводным материалам ванн относятся фаолит, дерево, керамиковые плитки, асбовинил и другие, из которых изготавливают или облицовывают внутренние стенки ванны.

Наиболее надежными в эксплуатации являются ванны, облицованные углеграфитовыми плитками, эмалированные, гуммированные и покрытые разными лаками, а также фаолитовые ванны осталивания с бортовой вентиляцией (рис. 167).

Для подогрева электролита в фаолитовых ваннах применяют кварцевые трубчатые нагреватели или кислотостойкие паровые змеевики, погружаемые в электролит. В первом случае внутри кварцевых трубок (рис. 168) размещают нихромовые спирали, намотанные на асбестовые стержни или фарфорвые трубки 15. Во втором случае по змеевикам, покрытым кислотоупорной эмалью, пропускают пар.

Рис. 167. Фаолитовая ванна осталивания:
1 — каркас; 2 — кожух; 3— змеевик; 4 — подставка; 5 — ванна; 6 — спускное отверстие; 7 — изолятор’-стойка; 8 — передвижной изолятор; 9 — отверстие для подвода электролита к насосу; 10 — вентиляционный кожух; 11 — штанга для завески деталей и анодов; 12 — стержневые электроды нагрева; 13 — штанги для электродов нагрева

Рис. 168. Кварцевый трубчатый электронагреватель:
1 и 7 — гайки: 2 — контактные шпильки; 3 — прокладки; 4 — крышка; 5 — набор слюдяных прокладок; 6 — шайбы; 8 — контактные втулки; 9 — колпак: 10 — накладная гайка; 11— кварцевая трубка: 12 — нихромовая спираль; 13 — хомут; 14 — винт; 15 — фарфоровая трубка

Рис. 169. Нагрев электролита от трансформатора с автоматически регулируемой температурой:
1— ванна; 2— шганга крепления электродов; 3— электроды; 4 — контактный термометр; 5 — вспомогательное реле; 6 — контактор; 7 —вольтметр; 8— амперметр; 9 — понижающий трансформатор; 10 — регулятор тока; 11 — конденсатор; 12 — сопротивление; 13 — рубильник датчика

Нагрев ванны можно производить от трансформатора; для этого в ванну опускают четыре электрода 3 (рис. 169), к которым подводят ток напряжением 55 в от трансформатора (СТЭ-34). Одна цепь работает непрерывно, а вторая включается периодически от датчика — контактного термометра (ТК-Ю2), контактора с втягивающейся катушкой и реле, предназначенного для включения контактора. Датчик устанавливается в электролите, а контактная игла термометра — на заданную температуру. При достижении, заданной температуры электролита контактор реле отключает цепь двух электродов.

Рис. 170. Центробежный насос:
1 — крышка; 2 — крыльчатка; 3 и 5 — стальные фланцы; 4 — улитка; 6 — вал; 7 — сальниковая набивка; 8 — втулка; 9 — гайка сальника; 10 — чугунный корпус; 11 — соединительная муфта; 12 — электродвигатель

Во время работы ванны электролит быстро загрязняется продуктами окисления, анодным шламом и другими примесями, ухудшающими качество покрытия. Поэтому ванны осталивания оборудуют периодической (отстаиванием) или непрерывной фильтрацией.

Отстаивание электролита производится в отстойном баке, который установлен над ванной. Бак изнутри покрыт кислотостойким материалом и имеет центробежный насос. Загрязненный электролит насосом перекачивается из ванны в отстойный бак, где отстаивается в течение 12—48 ч, после чего самотеком сливается в ванну, проходя по пути через полотняный фильтр.

Устройство для непрерывной фильтрации состоит из центробежного насоса (рис. 170), детали которого изготовлены из фаолита и пресс-фильтра (рис. 171), включенных последовательно. Насос прокачивает электролит через секции фильтра, очищая его от загрязнений. Секции фильтра (рис. 172) изготовлены из стеклянной ткани, которая охватывает наружный и внутренний цилиндры. Набивка — из стеклянной ваты.

Рис. 171. Ванна осталивания с пресс-фильтром: 1 — пресс-фильтр; 2 — электродвигатель; 3 —насос; 4 — ванна

Рис. 172. Фильтр:
1 — фильтрующая набивка; 2 — наружный цилиндр; 3 — корпус; 4 — входной патрубок; 5 и 6 — гайка; 7 —шпилька; 8 —крышка; 9 — верхний диск; 10— резиновая прокладка; 11— внутренний цилиндр; 12 — трубка; 13 — опорный диск; 14 — юдставка; 15 — выходной патрубок

Так как во время осталивания электролит усиленно испаряется и содержание в нем соляной кислоты непрерывно уменыпается, ванна имеет устройство для поддержания постоянного уровня электролита и его кислотности.

Для пополнения ванны водой применяют конденсат пара из паровой магистрали цеха, а для кислоты установлен дозирующий бачок с резиновым шлангом и краником.

Ванны осталивания могут иметь механические смесители для перемешивания электролита и обязательно мощную бортовую вентиляцию от центробежного вентилятора № 3 среднего давления.

Механическая обработка после осталивания производится на металлорежущих или шлифовальных станках в зависимости от припуска на обработку, требуемой точности и чистоты поверхности.

Вследствие повышенной вязкости осажденного слоя рекомендуется применять резцы высокой твердости, алун- довые или электрокорундовые камни зернистостью 46—60, СМ2 —CMj с бакелитовой связкой. Толщина осажденного слоя железа после окончательной обработки должна быть не менее 0,2—0,3 мм.
Для тонких покрытий скорость резания рекомендуется не выше 20—25 м/мин при обтачивании и 15—25 м/сек при шлифовании. Фрезерование покрытия рекомендуют производить так, чтобы фреза при обработке не создавала отрывающих усилий.

При выборе деталей, восстанавливаемых осталиванием, необходимо учитывать условия их работы, а также материал, термическую обработку и твердость поверхности.

При осталивании деталей необходимо выбирать электролит и режимы такие, которые обеспечивали бы получение покрытий с твердостью, заданной чертежом детали.

Для деталей несложной конфигурации плотность тока может быть значительно повышена, так как для них легче решается вопрос защиты острых кромок от образования дендритов.

Мягкие покрытия с твердостью до НВ 200 применяются для наращивания неответственных деталей с невысокой поверхностной твердостью, для наращивания наружных и внутренних поверхностей (при ремонте обжатием) бронзовых втулок, а также для наращивания деталей с высокой поверхностной твердостью и большими износами при ремонте их осталиванием с последующей химико- термической обработкой.

Твердые покрытия применяются для наращивания до номинальных и ремонтных размеров поверхностей шеек валов и гнезд подшипников, конусных поверхностей валов, наружной и внутренней обойм подшипников качения.

‘ При ремонте тракторов и дорожных машин осталиванием могут быть восстановлены стержни клапанов, толкатели, валики привода (масляного, водяного и других насосов), валы и оси трансмиссий (сцеплений, коробок передач, главных передач, бортовых фрикционов), чугунные втулки (распределительного вала, толкателей), шкивы, кронштейны и ступицы.

В последние годы для восстановления отверстий базисных деталей нашло применение проточное вневанное осталивание. Этим способом могут быть восстановлены одновременно все внутренние отверстия (под подшипники) таких крупногабаритных стальных или чугунных деталей, как корпус коробки передач, корпус главной передачи и др.

Сущность проточного вневанного осталивания заключается в том, что покрываемая поверхность отверстий при помощи дополнительных устройств превращается в замкнутую электролитическую ячейку, через которую насосом прокачивается электролит из основной ванны.

Корпус агрегата, подготовленный к осталиванию, устанавливают на специальную установку и через нее поочередно (в соответствии с технологическим процессом) пропускают 30%-ный раствор серной кислоты для анодного травления, воду для промывки и раствор хлористого железа для осталивания.

Исследования показали, что электрическое осаждение железа из проточного хлористого электролита проходит при более низкой катодной поляризации, чем в неподвижном электролите. Это создает возможность интенсификации процесса получения железных покрытий за счет возрастания скорости циркуляции электролита.