Исследование возможностей электрохимических покрытий по дисциплине Основы научных исследований и решение инженерных задач

список литературы.doc

Список использованных источников
Ярошевич В.К. Савич А. С. Иванов В. П. Технология производства и ремонта автомобилей: Учебник. – Минск.: Адукацыя i выхаванне 2011. – 592 с.: ил.
Ярошевич В.К. Савич А. С. Иванов В. П. Технология и оборудование ремонта автомобилей: Учеб.пособие. – Минск.: Адукацыя i выхаванне 2009. – 464 с.: ил.
Казацкий А.В. Восстановительные технологии: Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы для студентов специальности 1-37 01 07 «Автосервис» А.В. Казацкий А.С. Савич В.К. Ярошевич. – Мн.: БНТУ2005. - 48 с.
Методические указания по курсовому и дипломному проектированию (раздел «Технологическая часть» - подраздел «Разработка технологического процесса восстановления детали) по дисциплине "Ремонт автомобилей" С. А. Скепьян.- Мн.: МГАК2007 - 113 с.
Ярошевич В.К. Технология ремонта автомобилей: лаборатор. практикум: учеб.пособие В.К. Ярошевич А.С. Савич А.В. Казацкий.-Мн.: Адукацыя i выхаванне 2004.- 392 с.: ил.
Ярошевич. В.К.Оформление дипломных проектов. Учебно-методическое пособие для студентов специальностей 1-37 01 06 «Техническая эксплуатация автомобилей » и 1-37 01 07 «Автосервис».- Мн.: Белорусский национальный технический университет 2006.-41 с.: ил.
Ремонт автомобилей: Учебник для автотрансп. техникумов Румянцев С.И. Боднев А.Г. Бойко Н.Г. и др.; Под ред. С.И. Румянцева .- 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Транспорт 1988.- 327 с.: ил. табл.
Ремонт автомобилей: учебник для вузов Л.В. Дехтеринский К.Х. Акмаев В.П. Апсин и др.; Под ред. Л.В. Дехтеринского.- М.: Транспорт 1992.- 295 с.: ил.
Справочник иженера-механика. Том «Технология ремонта автомобилей» под ред. В.В. Ефремова.- М.: «Транспорт» 1965.- 1000 с.:ил.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова.- 4-е изд. перераб. и доп. – Машиностроение 1986. – 656 с. ил.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова.- 4-е изд. перераб. и доп. – Машиностроение 1985. – 496 с. ил.
Шадричев В.А. Ремонт автомобилей изд. 3-е. М.- Л. изд. «Машиностроение» 1965. 616 с. ил.
Теория и практика нанесения защитных покрытий П.А. Витязь В.С. Ивашко А.Ф. Ильющенко и др. – Мн.: Беларуская навука 1998. – 583 с.

СОДЕРЖАНИЕ.docx

Определение и необходимость восстановления деталей 7
1.Факторы определяющие эффективность восстановления деталей ..7
структура и содержание процесса восстановления детали 9
1.Технологический процесс восстановления детали . 9
Классификация способов восстановления деталей .. ..11
Общие сведения .. 14
1.Назначение покрытий .. 14
2.Методы нанесения покрытий . 14
3. Технология электрохимических процессов ..15
Электрохимическое осаждение металлов . ..20
1. Сущность процесса электрохимического осаждения металлов 20
2. Хромирование . 21
3. Никелирование . .. .26
Разработка технологии восстановления детали с использованием наиболее эффективного способа .. . 31
1. Исходные данные .. .31
2. Выбор технологического процесса . ..31
3. Выбор рационального способа восстановления шейки под подшипник .32
4. Подготовка и технический процесс восстановления детали ..33
Список использованных источников . . . 38
Приложения . .. . 40

исследование возможностей электрохимических покрытий - ч. 44 .docx

6.Разработка технологии восстановления детали
с использованием наиболее эффективного способа
Восстанавливаемая деталь представляет собой ось блока шестерен заднего хода автомобиля ГАЗ-53 изготовленная из стали 25ХГМ. Ось блока шестерен заднего хода предназначена для базирования на ней шестерен необходимых для осуществления движения задним ходом. Конструктивно - технологической особенностью детали является наличие паза по всей окружности на конце вала а так же ровная цилиндрическая поверхность большей его части. Основными дефектами являются износ оси и износ паза.
Условия в которых находится деталь довольно сложные:
- работа в нагруженных условиях;
- воздействие масляно-грязевых отложений;
- динамические нагрузки из-за непостоянства использования;
- работа при повышенном температурном режиме.
Количество производимых в год деталей равно 1000в соответствии с таблицей 3 [1] это мелкосерийный тип производства.
Конструкция детали соответствует технологическим требованиям ремонта содержит необходимые для ремонта и восстановления технологические базы. Имеющиеся дефекты не нарушают технологических баз и позволяют применить передовые способы ремонта относительные затраты на которые будут ниже по сравнению с изготовлением детали.
2.Выбор технологического процесса
Для выбора типового технологического процесса необходимо определить классификационную принадлежность восстанавливаемой детали.
По конструкции деталь относится к классу круглые стержни.
Типовой технологический процесс характеризуется единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для групп изделий с общими конструктивными признаками.
Основное техническое требование которое необходимо выполнить при восстановлении деталей круглые стержни – это обеспечение размеров восстанавливаемых поверхностей их твердости и прочности а так же соосности перпендикулярности и симметричности отверстий допустимой овальности и конусообразности. Технологический процесс восстановления деталей данного класса начинают с очистки от коррозии затем следует проверка состояния фасок и при необходимости их исправление. Затем производят правку детали и механическую обработку изношенных поверхностей под типовые способы восстановления. Выполняют сварочные и наплавочные операции с последующей нормализацией поверхностей при необходимости улучшения их обрабатываемости. Наплавочные поверхности подвергают чистовой и черновой механической обработке а затем нарезают резьбы фрезеруют шлицы шпоночные канавки. Для восстановления физико-механических свойств рабочих поверхностей деталей выполняют термическую обработку. Завершающей операцией является шлифование с последующим суперфинишированием или полированием точных поверхностей которое выполняется последним с целью предотвращения случайного повреждения окончательно обработанной поверхности.
3. Выбор рационального способа восстановления шейки под подшипник
Для выбора конкурентных способов восстановления используются конструктивные и технологические характеристики детали учитывающие восемь наиболее важных признаков: форму размеры толщину покрытия твёрдость поверхности усталостную прочность элементов детали характер действующих нагрузок. На основании этих признаков определены возможные способы восстановления деталей и удельные показатели технического уровня технологии экономической эффективности и технического уровня детали после восстановления. (Таблица 1.5. [ ])
Выбрав конкурирующие способы и их удельные показатели необходимо проанализировать их и найти наиболее эффективный вариант восстановления детали.
Для выполнения анализа и определения интегрального показателя эффективности составляем таблицу следующей формы (Таблица 2):
Таблица 2 Расчёт эффективности способов восстановления
Возможные способы восстановления
Удельные показатели на 1 дм2 поверхности
Относительный удельный показатель i-того способа
Относительная долговечность
Значение интегрального показателя I
Хромирование ванное в ун-ном электролите+ шлифование
Железнение ванное на переменном токе + шлифование
Удельные показатели:
W кВт*ч – удельные энергозатраты;
Q кг – расход материалов на восстановление единицы поверхности;
м2 – показатель использования площади;
Т чел*ч – трудоёмкость;
у.е – себестоимость восстановления.
Относительный удельный показатель i-того способа рассчитывается по формуле (1):
Значение интегрального показателя I -того способа определяется по формуле (2):
Оптимальным способом восстановления детали будет тот интегральный показатель которого имеет минимальное значение. Таким образом выбираем восстановление шейки под подшипник методом железнения ванное на переменном токе с последующей механической обработкой.
4. Подготовка и технический процесс восстановления детали
Подготовка деталей к нанесению покрытия включает следующие операции: механическую обработку поверхностей; обезжиривание в органических растворителях; монтаж детали на подвесные приспособления; изоляцию поверхностей не подлежащих осталиванию; обезжиривание деталей с последующей промывкой в воде; декапирование (анодную обработку).
Механическая обработка включает шлифование поверхностей деталей для придания им правильной геометрической формы и полирование для получения необходимой шероховатости поверхностей с использованием шлифовальных и полировальных кругов. Обезжиривание деталей предназначено для удаления с поверхностей деталей жировых загрязнений.
Деталь обезжиривают в органических растворителях: тетрахлорэтилене трихлорэтилене уайт-спирите четыреххлористом углероде и др.
Монтаж деталей осуществляют на специальные подвесные приспособления которые должны обеспечить надежный контакт с восстанавливаемой деталью и токопроводящей штангой обеспечить получение равномерного открытия и беспрепятственного удаления пузырьков водорода выделяющегося при электролизе не допустить экранирование отдельных участков детали.
Изоляция мест не подлежащих железнению снижает расход хрома электрического тока и повышает производительность ванны. Для защиты поверхностей детали применяют наносимый в несколько слоев цапон-лак в смеси с нитроэмалью в соотношении 1:2. Для изоляции применяют также перхлорвиниловую изоляционную ленту листовую резину пластикаты которыми плотно обматывают защищаемые поверхности. Наиболее целесообразным является применение различных футляров втулок экранов из эбонита текстолита винилпласта и т.п.
Окончательное электрохимическое обезжиривание в щелочных растворах является наиболее эффективным способом очистки поверхностей деталей. При обезжиривании стальных деталей в электролите содержащем 35 40 гл каустической соды NaOH 25 30 гл кальцинированной соды 2 3 гл жидкого стекла (·2) и 15 20 гл тринатрийфосфата (·12); при температуре электролита 65 70 С плотности тока 12 16 Адм2 продолжительность процесса 5 8 мин. Детали помещают (подвешивают) на катодную штангу. В качестве анодов применяют пластины из стали или никеля. При электролизе на поверхности детали в виде пузырьков выделяется водород который механически разрушает жировую пленку ускоряя процесс омыления и эмульгирования жиров. Выделяющийся водород проникает и вовнутрь поверхностного слоя металла вызывая его хрупкость. Поэтому в конце процесса обезжиривания переходят на анодную обработку деталей в течении 1 2 мин.
Деталь также можно обезжиривать венской известью состоящей из смеси окиси кальция окиси магния с добавкой 3% кальцинированной соды или 15% каустической соды. Порошок венской извести разводят водой до пастообразного состояния и растирают вручную по поверхности детали волосяными щетками.
После обезжиривания деталь промывают в холодной затем в горячей воде с целью удаления с поверхности детали остатков щелочных растворов которые могут загрязнить гальванические ванны. Сплошная без разрывов пленка воды на обезжиренных поверхностях свидетельствует о хорошем качестве очистки. Декапирование (анодную обработку) проводят с целью снятия окисных пленок с обрабатываемых поверхностей деталей которые образуются во время обезжиривания и промывки а так же для обнажения структуры металла детали что способствует прочному сцеплению покрытия с металлом детали. Помещенные в ванну железнения детали выдерживают без тока в течении 1 2 мин для их прогрева до температуры электролита а затем подвергают декапированию в течении 30 45 с при анодной плотности тока 25 35 Адм2.
Завершается восстановление детали механической обработкой.
При базировании детали должно выполняться основное техническое требование – геометрические оси всех обрабатываемых цилиндрических поверхностей должны лежать на одной прямой.
Установочными базами для процесса восстановления целесообразно принять базы которые использовались при изготовлении детали. Расположены они по торцам вала.
Авторемонтное производство как любая система должно непрерывно развиваться. Маркетинговое наблюдение за рынком продукции местом и конкурентоспособностью на нём своих товаров укажут направления этого развития. Произведённая продукция попадает в поле зрения покупателя который вначале обращает внимание на её качество затем на цену и наконец интересуется её сервисным обслуживанием в эксплуатации.
Необходимое условие качественной продукции — нахождение значений всех параметров приведённых в конструкторской документации в нормативных пределах. Достаточное условие заключается в том чтобы значения приведённых параметров были лучшими чем у продукции конкурирующих предприятий. В таком соревновании нет предела улучшения качества продукции за счёт совершенствования технологических процессов производства средств его технологического оснащения и системы качества.
Высокое качество продукции получают с применением современных и точных средств технологического оснащения однако их эффективное использование предполагает полную загрузку. Намного легче организовать эффективное производство выпускающее продукцию в больших объёмах что связано с его концентрацией и специализацией. Только при этих условиях обеспечивают низкую цену единицы продукции при её высоком качестве. Большое значение имеет модернизация автомобилей во время их капитального ремонта.
В хорошо организованном предприятии материалы энергия и труд используют без потерь. В нём ничто не пропадает и всё делается вовремя.
Авторемонтное производство — часть системы технического сервиса машин. Реформирование национального хозяйства Республики Беларусь и его многоукладность требуют совершенствования этой системы. Она должна быть мобильной и эффективной способной выполнять заявки потребителей с выездом на место в кратчайшие сроки. Отказы автомобилей по вине ремонтных предприятий должны быть исключены.
Необходимо организовать покупку ремонтного фонда у его владельцев. Это даст возможность самостоятельно торговать отремонтированной продукцией но определит ответственность за её исправность и послеремонтную наработку обеспечение запасными частями и организацию технического сервиса в течение всего срока её службы.
Технический сервис следует организовать на кооперативных началах под руководством авторемонтных предприятий силами технических центров (дилеров) которые выполняют предпродажную подготовку и продажу техники потребителям реализацию материалов восстановленных и изготовленных деталей техническое обслуживание и текущий ремонт техники.
Формирование технической политики по созданию форм технического сервиса и рыночных структур в новых условиях хозяйствования обеспечивает экономическую заинтересованность и юридическую ответственность завода и дилера в материально-техническом обеспечении потребителя.
В ходе курсовой работы были изучены возможности электрохимических покрытий в восстановительных технологиях ремонтного производства был разработан технологический процесс восстановления оси блока шестерён заднего хода ГАЗ-53 в результате чего бал выбран способ нанесения покрытия – осталивание (железнение).
Изучение и применение материала курсовой работы способствует повышению технического уровня знаний студента развития специализированных навыков соответствующих теме курсового проекта.

исследование возможностей электрохимических покрытий - ч. 4 .docx

6.Разработка технологии восстановления детали
с использованием наиболее эффективного способа
Восстанавливаемая деталь представляет собой ось блока шестерен заднего хода автомобиля ГАЗ-53 изготовленная из стали 25ХГМ. Ось блока шестерен заднего хода предназначена для базирования на ней шестерен необходимых для осуществления движения задним ходом. Конструктивно - технологической особенностью детали является наличие паза по всей окружности на конце вала а так же ровная цилиндрическая поверхность большей его части. Основными дефектами являются износ оси и износ паза.
Условия в которых находится деталь довольно сложные:
- работа в нагруженных условиях;
- воздействие масляно-грязевых отложений;
- динамические нагрузки из-за непостоянства использования;
- работа при повышенном температурном режиме.
Количество производимых в год деталей равно 1000в соответствии с таблицей 3 [1] это мелкосерийный тип производства.
Конструкция детали соответствует технологическим требованиям ремонта содержит необходимые для ремонта и восстановления технологические базы. Имеющиеся дефекты не нарушают технологических баз и позволяют применить передовые способы ремонта относительные затраты на которые будут ниже по сравнению с изготовлением детали.
2.Выбор технологического процесса
Для выбора типового технологического процесса необходимо определить классификационную принадлежность восстанавливаемой детали.
По конструкции деталь относится к классу круглые стержни.
Типовой технологический процесс характеризуется единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для групп изделий с общими конструктивными признаками.
Основное техническое требование которое необходимо выполнить при восстановлении деталей круглые стержни – это обеспечение размеров восстанавливаемых поверхностей их твердости и прочности а так же соосности перпендикулярности и симметричности отверстий допустимой овальности и конусообразности. Технологический процесс восстановления деталей данного класса начинают с очистки от коррозии затем следует проверка состояния фасок и при необходимости их исправление. Затем производят правку детали и механическую обработку изношенных поверхностей под типовые способы восстановления. Выполняют сварочные и наплавочные операции с последующей нормализацией поверхностей при необходимости улучшения их обрабатываемости. Наплавочные поверхности подвергают чистовой и черновой механической обработке а затем нарезают резьбы фрезеруют шлицы шпоночные канавки. Для восстановления физико-механических свойств рабочих поверхностей деталей выполняют термическую обработку. Завершающей операцией является шлифование с последующим суперфинишированием или полированием точных поверхностей которое выполняется последним с целью предотвращения случайного повреждения окончательно обработанной поверхности.
3 Выбор рационального способа восстановления шейки под подшипник
Для выбора конкурентных способов восстановления используются конструктивные и технологические характеристики детали учитывающие восемь наиболее важных признаков: форму размеры толщину покрытия твёрдость поверхности усталостную прочность элементов детали характер действующих нагрузок. На основании этих признаков определены возможные способы восстановления деталей и удельные показатели технического уровня технологии экономической эффективности и технического уровня детали после восстановления. (таблица 1.5. [ ])
Приведенные способы в п.1.3 удовлетворяют критерию долговечности (КД); наивысшие значения коэффициента технико–экономической эффективности имеет осталивание - КЭ=0637.
Подготовка деталей к нанесению покрытия включает следующие операции: механическую обработку поверхностей; обезжиривание в органических растворителях; монтаж детали на подвесные приспособления; изоляцию поверхностей не подлежащих осталиванию; обезжиривание деталей с последующей промывкой в воде; декапирование (анодную обработку).
Механическая обработка включает шлифование поверхностей деталей для придания им правильной геометрической формы и полирование для получения необходимой шероховатости поверхностей с использованием шлифовальных и полировальных кругов. Обезжиривание деталей предназначено для удаления с поверхностей деталей жировых загрязнений.
Деталь обезжиривают в органических растворителях: тетрахлорэтилене трихлорэтилене уайт-спирите четыреххлористом углероде и др.
Монтаж деталей осуществляют на специальные подвесные приспособления которые должны обеспечить надежный контакт с восстанавливаемой деталью и токопроводящей штангой обеспечить получение равномерного открытия и беспрепятственного удаления пузырьков водорода выделяющегося при электролизе не допустить экранирование отдельных участков детали.
Изоляция мест не подлежащих осталиванию снижает расход хрома электрического тока и повышает производительность ванны. Для защиты поверхностей детали применяют наносимый в несколько слоев цапон-лак в смеси с нитроэмалью в соотношении 1:2. Для изоляции применяют также перхлорвиниловую изоляционную ленту листовую резину пластикаты которыми плотно обматывают защищаемые поверхности. Наиболее целесообразным является применение различных футляров втулок экранов из эбонита текстолита винилпласта и т.п.
Окончательное электрохимическое обезжиривание в щелочных растворах является наиболее эффективным способом очистки поверхностей деталей. При обезжиривании стальных деталей в электролите содержащем 35 40 гл каустической соды NaOH 25 30 гл кальцинированной соды 2 3 гл жидкого стекла (·2) и 15 20 гл тринатрийфосфата (·12); при температуре электролита 65 70 С плотности тока 12 16 Адм2 продолжительность процесса 5 8 мин. Детали помещают (подвешивают) на катодную штангу. В качестве анодов применяют пластины из стали или никеля. При электролизе на поверхности детали в виде пузырьков выделяется водород который механически разрушает жировую пленку ускоряя процесс омыления и эмульгирования жиров. Выделяющийся водород проникает и вовнутрь поверхностного слоя металла вызывая его хрупкость. Поэтому в конце процесса обезжиривания переходят на анодную обработку деталей в течении 1 2 мин.
Деталь также можно обезжиривать венской известью состоящей из смеси окиси кальция окиси магния с добавкой 3% кальцинированной соды или 15% каустической соды. Порошок венской извести разводят водой до пастообразного состояния и растирают вручную по поверхности детали волосяными щетками.
После обезжиривания деталь промывают в холодной затем в горячей воде с целью удаления с поверхности детали остатков щелочных растворов которые могут загрязнить гальванические ванны. Сплошная без разрывов пленка воды на обезжиренных поверхностях свидетельствует о хорошем качестве очистки. Декапирование (анодную обработку) проводят с целью снятия окисных пленок с обрабатываемых поверхностей деталей которые образуются во время обезжиривания и промывки а так же для обнажения структуры металла детали что способствует прочному сцеплению покрытия с металлом детали. Помещенные в ванну осталивания детали выдерживают без тока в течении 1 2 мин для их прогрева до температуры электролита а затем подвергают декапированию в течении 30 45 с при анодной плотности тока 25 35 Адм2.
Завершается восстановление детали механической обработкой.
При базировании детали должно выполняться основное техническое требование – геометрические оси всех обрабатываемых цилиндрических поверхностей должны лежать на одной прямой.
Установочными базами для процесса восстановления целесообразно принять базы которые использовались при изготовлении детали. Расположены они по торцам вала.
В ходе курсовой работы были изучены возможности электрохимических покрытий в восстановительных технологиях ремонтного производства был разработан технологический процесс восстановления оси блока шестерён заднего хода ГАЗ-53 в результате чего бал выбран способ нанесения покрытия – осталивание (железнение).

исследование возможностей электрохимических покрытий - ч.1 - распечатано .docx

Причиной отказов большинства сборочных единиц и типовых соединений является износ. Чтобы вернуть начальные размеры геометрическую форму и поверхностные свойства деталям можно использовать два пути путями:
- изменением номинального (первоначального) размера детали с целью получения нормальной геометрической формы что достигается как правило механической обработкой поврежденной поверхности;
- восстановлением номинальных размеров и формы детали путем наращивания их поверхности различными способами с последующей механической тепловой или химико-термической обработкой. Наиболее распространенными являются следующие способы восстановления деталей: пластической деформацией обработкой деталей под ремонтный размер постановкой добавочной детали сваркой и наплавкой металлизацией электроэрозийной обработкой гальваническими покрытиями напеканием порошков полимерными материалами. Перспективны газопламенные наплавка и напыление. Это самые доступные технологии которые не требуют сложного и дорогостоящего оборудования и позволяют получать качественные покрытия. Преимущества этих технологий дают основание отнести их к энерго- и ресурсосберегающим процессам внедрение которых в народное хозяйство является актуальной проблемой.
Успешному использованию передовых технологий способствует систематизированная информация для научных и инженерно-технических работников. Информация об электротермической газопламенной и лазерной технологиях нанесения защитных покрытий приведена в различных литературных источниках и имеет разрозненный характер.
В настоящее время когда развитие общества характеризуется все возрастающей ролью науки и проникновением ее во все сферы материального производства молодые специалисты должны владеть новейшими знаниями в области научных исследований.
С каждым годом возрастает поток информации быстро изменяются подходы к решению инженерных задач. Молодой специалист и зрелый инженер должны быть хорошо подготовлены к сбору и анализу научной информации что невозможно без навыка исследовательского творческого мышления. Современное производство требует от специалиста умения самостоятельно составлять и решать различные принципиально новые вопросы чего нельзя сделать без владения основами научных исследований. Следовательно научная подготовка студентов в вузах - одна из важнейших сторон обучения.
Изучение дисциплины "Научные исследования и решение инженерных задач" дает возможность ознакомиться с методологией и методами научных исследований а также способами их организации. В результае изучения теоретического курса выполнения экспериментальных исследований и курсовой работы должна быть освоена методика научных исследований их планирование и организация а также получены умения отбирать и аналиировать необходимую информацию по теме научного исследования формулировать цель и задачи разрабатывать теоретические предпосылки планировать и проводить эксперимент сопоставлять результаты эксперимента с теоретическими предпосылками и формулировать выводы научного исследования составлять отчет написать доклад или статью по результатам научного исследования.
Определение и необходимость восстановления деталей
1. Факторы определяющие эффективность восстановления деталей
Восстановление деталей имеет большое народнохозяйственное значение и является одним из факторов технико-экономической эффективности авторемонтного производства. В результате изнашивания механических и коррозионных повреждений и усталости металла детали утрачивают свою работоспособность. Однако большинство деталей имеет остаточный ресурс и может быть использовано повторно в результате проведения сравнительно небольшого объёма работ по их восстановлению.
Восстановление деталей — это технологический процесс возобновления их работоспособности и технического ресурса путём возвращения геометрических параметров и механических свойств изменившихся за время эксплуатации и доведения их до нормативных значений.
Затраты на восстановление на специализированных АРП составляют в зависимости от конструктивно-технологических особенностей деталей и характера их дефектов 10—50 % от стоимости новых деталей.
Восстановление деталей — основной источник эффективности ремонтного производства и определяется многими факторами основными из которых являются:
при восстановлении деталей значительно уменьшаются затраты на материалы и полностью исключаются расходы связанные с получением заготовок. По данным профессора М. А. Масино затраты на материалы и получение заготовок при производстве автомобилей составляют 70 —75 % от их стоимости а при восстановлении деталей – 1 – 12 % в зависимости от способа восстановления;
расходы связанные с обработкой деталей значительно сокращаются так как обрабатываются лишь поверхности имеющие износ и механические повреждения;
восстановление деталей позволяет уменьшить потребности в производстве запасных частей и сократить расходы на их приобретение которые составляют 40—60 % от себестоимости ремонтируемого изделия.
Таким образом при восстановлении деталей достигается значительная экономия в использовании сырьевых энергетических и трудовых ресурсов.
Детали ремонтируемых изделий во время их восстановления пребывают последовательно в определённых состояниях: детали ремонтного фонда исходной и ремонтной заготовок и восстановленной детали. Такое состояние связано с изменением геометрических параметров структуры и химического состава поверхностных слоев детали.
Исходные заготовки выбирают из деталей ремонтного фонда при определении их технического состояния. Исходная заготовка превращается в ремонтную заготовку путём создания припусков на восстанавливаемых поверхностях. Ремонтная заготовка превращается в восстановленную деталь в результате нанесения различных покрытий пластического деформирования механической и термической обработки. [1]
Структура и содержание процесса восстановления деталей.
1. Технологический процесс восстановления деталей
Детали ремонтируемых изделий во время своего превращения в восстановленные пребывают последовательно в определенных состояниях: детали ремонтного фонда исходной и ремонтной заготовок и восстановленной детали. Такое превращение связано с изменением геометрических параметров химического состава и структуры поверхностных слоев и внутренних напряжений. Качество восстановленных деталей определяется совокупностью приобретаемых свойств в результате выполнения технологического процесса.
Исходная заготовка — это очищенная от загрязнений деталь ремонтного фонда с устранимыми повреждениями. Исходная заготовка превращается в ремонтную заготовку путём создания припусков на восстанавливаемых поверхностях. Ремонтная заготовка превращается в восстановленную деталь в результате нанесения различных покрытий пластического деформирования механической и термической обработки.
Исходные заготовки выбирают из деталей ремонтного фонда при определении их технического состояния и разделяют на группы с одинаковыми сочетаниями устраняемых повреждений которые партиями направляют на соответствующие участки восстановления.
Некоторые детали допускают восстановление их рабочих поверхностей обработкой под ремонтные размеры. В таком случае исходные заготовки превращаются в ремонтные без нанесения покрытий или перемещения материала.
Если ремонтные размеры не предусмотрены или они исчерпаны то ремонтную заготовку создают или нанесением покрытия или установкой дополнительной ремонтной детали (ДРД) или перемещением металла заготовки пластическим деформированием.
Геометрическую форму размеры и шероховатость рабочих поверхностей а также их взаимное расположение восстанавливают обработкой резанием в большинстве случаев после нанесения восстановительных покрытий.
Точность размеров и формы обеспечивают выбором технологических баз и ориентированием заготовки относительно режущего инструмента а также жёсткостью технологической системы "станок-приспособление-инструмент-деталь". Геометрические параметры детали могут быть восстановлены и пластическим деформированием.
Коррозионную стойкость деталей восстанавливают нанесением защитных покрытий (металлических лакокрасочных или композиционных на полимерной основе).
Усталостную прочность деталей воспринимающих циклическую нагрузку восстанавливают способом поверхностного или объёмного пластического деформирования (наклёпом).
Восстановленные детали перед сборкой должны быть очищены от технологических загрязнений. Особое внимание необходимо уделять очистке масляных каналов и внутренних полостей.
Завершающей стадией процесса восстановления деталей является контроль геометрических параметров и физико-механических свойств который заключается в установлении соответствия всех параметров восстановленной детали требованиям технической документации. [1]
Классификация способов восстановления деталей
Методы восстановления посадки. В результате изнашивания происходит изменение размеров и геометрической формы деталей что приводит к изменению посадки сопряжённых деталей и как следствие к нарушению работоспособности соединения.
Для полного восстановления работоспособности изношенных деталей необходимо вернуть им первоначальные размеры геометрическую форму и расположение поверхностей а также физико-механические свойства материала.
Восстановление начальной посадки сопряжённых деталей можно осуществить двумя методами:
) путём восстановления размеров деталей до их номинального значения;
) путём изменения начальных (номинальных) размеров деталей.
Первый метод основан на применении различных способов наращивания металла на изношенные поверхности деталей требуемой толщины или его деформирование с последующей механической обработкой поверхности под номинальный размер. Нанесение металлопокрытий осуществляется различными способами наплавки электрохимическими и химическими покрытиями напылением. При этом методе полностью восстанавливаются взаимозаменяемость деталей и посадка соединений.
При втором методе восстанавливается только посадка соединения при этом основная деталь соединения приобретает правильную геометрическую форму и новый ремонтный размер а сопрягаемая деталь заменяется новой. При этом методе взаимозаменяемость сохраняется лишь частично в пределах только данного ремонтного размера а при свободных ремонтных размерах вовсе нарушается.
Современное авторемонтное производство располагает большим количеством различных способов полного восстановления работоспособности деталей которые не только позволяют возвратить им геометрические параметры и физико-механические свойства но в ряде случаев улучшить их.
Способы создания ремонтных заготовок. Исходя из условий использования дополнительных материалов и энергоресурсов ремонтные заготовки получают без вложения или с вложением материалов в исходные заготовки.
В первом случае изношенные поверхности детали обрабатывают под ремонтные размеры или её материал перемещают внутри объёма заготовки для обработки под номинальные размеры. К способам создания ремонтных заготовок с вложением материала относятся установка дополнительных ремонтных деталей (ДРД) и нанесение на изношенные поверхности металлопокрытий.
Наиболее широкое применение при восстановлении автомобильных деталей получили различные виды слесарно-механической обработки. К ним относятся: собственно слесарная обработка при подготовке деталей к нанесению покрытий и обработка после их нанесения обработка деталей под ремонтный размер установка ДРД обеспечивающая восстановление изношенных поверхностей до номинального размера.
Пластическое деформирование как способ восстановления деталей основан на использовании пластических свойств материала. Способ применяется с целью восстановления не только размеров изношенных поверхностей за счёт перераспределения металла самой детали но также формы и физико-механических свойств деталей. В зависимости от конструктивно-технологических особенностей деталей применяют следующие виды процесса: осадка раздача обжатие вытяжка накатка правка и различные способы упрочнения поверхностно-пластическим деформированием.
Сварка и наплавка являются наиболее распространёнными способами восстановления деталей. На АРП применяют как ручные так и механизированные способы сварки и наплавки которые занимают до 80 % общего объёма наплавочных работ. Из механизированных способов наплавки наибольшее практическое применение нашли: автоматическая дуговая наплавка под флюсом наплавка в среде защитных газов вибродуговая и плазменная наплавки. К перспективным способам восстановления деталей можно отнести такие способы сварки как лазерная электромагнитная и намораживанием.
Напыление. Сущность способа восстановления деталей заключается в нанесении распылённого металла на изношенные поверхности деталей. В зависимости от способа нагрева металла различают следующие виды напыления: дуговое газопламенное индукционное плазменное детонационное.
Припекание — технологический процесс получения покрытий заключающийся в нанесении на поверхность детали порошкового материала его нагрева до температуры обеспечивающей спекание и образование прочной диффузионной связи с деталью.В зависимости от функционального назначения восстанавливаемых деталей применяют различные способы нанесения покрытий: индукционное электроконтактное электродинамическое и др.
Применение электрохимических и химических покрытий при восстановлении деталей основано на осаждении металла на поверхности детали из растворов солей электрохимическим или химическим методом. Электрохимические и химические покрытия применяют при восстановлении изношенных поверхностей детали а также для защиты их от коррозии. С целью восстановления изношенных деталей наиболее широкое применение получили хромирование железнение химическое никелирование. Для защиты деталей от коррозии применяют следующие электрохимические процессы: хромирование никелирование цинкование кадмирование а также химические процессы оксидирования и фосфатирования.
Пайка в авторемонтном производстве применяется в основном при восстановлении герметичности и устранении механических повреждений деталей системы питания и охлаждения (трубопроводов радиаторов и др.).
Синтетические материалы широко применяют как для компенсации износа деталей так и для устранения механических повреждений (трещин пробоин) в корпусных деталях.
Электрофизические способы применяют не только для восстановления изношенных поверхностей но и для упрочнения деталей за счёт повышения их физико-механических свойств.
Вышеперечисленные способы восстановления деталей нашли широкое применение в авторемонтном производстве и обеспечивают требуемый уровень качества и надёжную работу деталей при условии правильного выбора технологического способа и управления процессами нанесения покрытий и последующей обработки деталей. Основными управляющими факторами оказывающими влияние на качество восстановленных деталей являются свойства исходных материалов применяемых при нанесении покрытий и режимы нанесения покрытий и обработки. [1]

исследование возможностей электрохимических покрытий - ч. 3 .docx

5. Электрохимическое осаждение металлов
1. Сущность процесса электрохимического осаждения металлов
Электрохимическое осаждение металлов относится к самым старым способам повышения качества поверхности изделия. Гальванические покрытия нашли широкое применение в промышленности благодаря широкому выбору материала покрытия (практически все металлы) и высокой технологичности процесса.
Принципиальная схема гальванического процесса представлена на рис.1.
Рис. 2. Схема метода нанесения электролитических
-материал покрытия (анод). 2-нзделие (катод).
В водный раствор соли металла опускают пластину из того же металла (анод) и изделие на которое надо нанести покрытие (катод). При пропускании постоянного электрического тока идет процесс электролиза: пластина растворяется. на поверхности изделия образуется покрытие.
Процесс электролиза в гальванической ванне контролируется следующими явлениями. В объеме электролита - растворение металла анода. выпадение металла в осадок электролитическая диссоциация в электролите. перемещение продуктов реакции (конвекция. диффузия перенос электрическим полем). На границе раздела фаз - адсорбция на поверхности поверхностная диффузия кристаллизация. В объеме изделия (катода) - объемная диффузия.
Характеристики процесса и получаемого покрытия при электролизе определяются следующими технологическими параметрами: материал основы материал покрытия и его электрохимические характеристики состав электролита плотность электрического тока время и температура процесса форма катода и его положение относительно анода. Эти параметры определяют скорость роста покрытия его толщину однородность материала покрытия вид поверхности - гладкая матовая пористость покрытия. По описанной выше технологии получаются катодные покрытия из чистых металлов или сплавов. Другой разновидностью гальванических покрытий являются анодные покрытия. В данном случае в ванну заливается электролит специального состава (щелочные растворы окислителей) изделие играет роль анода. При пропускании электрического тока у поверхности изделия выделяется кислород который образует на поверхности изделия прочную защитную пленку из оксидов. Процесс оксидирования нашел широкое применение для защиты поверхности изделий из Аl Zr и др.
На алюминии оксидная пленка естественного происхождения или полученная химическим путем толщиной от 05 до 5 мкм прочно сцепляется с основным металлом. имеет значительную твердость и высокую износостойкость пористость в среднем около 20% и жаростойкость до 1500 .
Электролитическое хромирование как технологический метод повышения износостойкости стальных изделий занимает одно из первых мест.
Хромирование применяют для повышения износостойкости и восстановления деталей машин контрольного измерительного и режущего инструмента а так же формообразующих элементов штампов и пресс-форм дыропробивных пуансонов и матриц.
Хром отличается высокой твердостью значительной прочностью сцепления со сталью и химической стойкостью. Свойства его в значительной степени зависят от режима осаждения на поверхность. Изменяя только плотность тока и температуру раствора электролита можно изменять твердость покрытия в пределах НВ 450-1000. При этом износостойкость покрытия может изменяться почти в 10 раз.
Используя различные специальные приемы можно получить разные виды хромовых покрытий. Так регулируя технологические параметры температуру и плотность тока получают поверхность — гладкую блестящую; гладкую полублестящую; очень твердую; матовую и хрупкую. При химическом травлении получают пористое хромовое покрытие.
Для каждого вида хромового покрытия существуют наиболее выгодные условия его применения.
Гладкое хромовое покрытие целесообразно применять для деталей работающих в условиях достаточного смазывания и при небольших скоростях скольжения.
Пористое хромовое покрытие менее износостойко чем гладкое покрытие. В условиях же недостаточного смазывания преимущество имеет пористый хром так как находящееся в порах смазочное масло предотвращает возникновение трения без СМ и образование очагов схватывания.
Коэффициент линейного расширения хрома в 15 раза меньше коэффициента линейного расширения стали. При больших толщинах хромового покрытия возрастает опасность отслаивания. Тем не менее применяют покрытия толщиной до 1.6 мм.
Детали с небольшой толщиной слоя (5-75 мкм) хромируют около 15 минут. Толщина покрытия инструмента составляет 005 мм; пресс-форм для пластмасс 001 мм подшипников скольжения валов насосов поршневых пальцев 02 мм и более. Номинальная толщина слоя для крупных валов составляет 14 мм. Поршневые кольца автотракторных двигателей хромируют на толщину 010-015 мм.
Хром обладает хорошим сцеплением с никелем медью латунью и другими материалами на которые выполняют осаждение однако при осаждении других металлов на хромовое покрытие всегда наблюдается плохое сцепление.
Положительным свойством покрытий из хрома является то что детали получаются блестящими непосредственно в гальванических ваннах для этого не требуется их полировать механическим путем. Наряду с этим хромирование отличается от других гальванических процессов более жесткими требованиями к режиму работы ванн. Незначительные отклонения от требуемой плотности тока температуры электролита и других параметров неизбежно приводят к ухудшению покрытий и массовому браку.
Рассеивающая способность хромовых электролитов невысокая что приводит к плохому покрытию внутренних поверхностей и углублений деталей. Для повышения равномерности покрытий применяют специальные подвески и дополнительные экраны.
Для хромирования используют растворы хромового ангидрида с добавкой серной кислоты (Рисунок 3).
Рис. 3 Схема хромирования
Промышленное применение нашли три типа электролитов: разбавленные универсальные и концентрированные (табл.1). Для получения декоративных покрытий и для получения отражателей используют концентрированный электролит. При хромировании применяют нерастворимые свинцовые аноды.
Таблица 1 Составы электролитов для хромирования
составы электролита гл
катодная плотность тока Адм2
температура раствора °С
В процессе работы концентрация хромового ангидрида в ваннах снижается поэтому для восстановления ванн проводят ежесуточную корректировку путем добавления в них свежего хромового ангидрида.
Разработано несколько рецептур саморегулирующихся электролитов в которых автоматически сохраняется соотношение концентрации ;
Состав такого электролита следующий гл:
Хромирование производят при катодной плотности тока 50–80 Адм2 и температуре 60–70°C.
Рис.4 — Ванна для электрохимического хромирования:
— штанги анодные; 23 — анодные устройства; 4 - штанга катодная; 5 — восстанавливаемая деталь на подвеске; 6 — приспособление для установки штанг; 7 — электролит; 8 — футеровка ванны; 9 — водяная рубашка; 10 — бортовой отсос; 11 12 — корпус ванны; 13 — пульт управления; 14 — электронагревательные элементы; 15 — термодатчик; 16 — сигнализатор температуры.
Необходимая температура электролита обеспечивается электроподогревом воды находящейся между двойными стенками корпуса ванны. Для поддержания температуры электролита на требуемом уровне ванна оснащается терморегулятором а также устройством для автоматического регулирования силы тока.
В зависимости от соотношения между температурой и плотностью тока можно получить различные виды хромового покрытия: молочные блестящие и матовые.
Молочное покрытие получается при температуре 65–80°С и низкой плотности тока. Блестящее покрытие получается при температуре 45–60°C и средней плотности тока. Матовое покрытие получается при температуре 25–45°C и высокой плотности тока. При производстве светильников чаще всего используют блестящее хромовое покрытие.
Для получения зеркальных отражателей хромирование проводят при температуре 50–55°C и плотности тока 60 Aдм2. при изготовлении зеркальных отражателей производят предварительное осаждение меди и никеля. Отражающую поверхность полируют после нанесения каждого из слоев. Технологический процесс включает в себя следующие операции:
-шлифование и полирование поверхности;
-полирование обезжиривание декапирование;
-чистое полирование.
После каждой технологической операции производят 100% -ный контроль качества покрытия так как несоблюдение требований технологии приводит к отслаиванию подслоя вместе с хромовым покрытием.
Изделия из меди и медных сплавов хромируют без промежуточного подслоя. Детали погружают в электролит после подачи на ванну напряжения. При нанесении многослойных покрытий на стальные изделия толщина слоя регламентируется ГОСТ 3002-70.
Ванны хромирования оборудуются мощной вытяжной вентиляцией для удаления паров ядовитой хромовой кислоты.
При хромировании часть шестивалентного хрома Cr6+ попадает в сточные воды поэтому для предотвращения выбросов Cr6+ в открытые водоемы применяют защитные меры – устанавливают нейтрализаторы и очистные сооружения.
-высокая твердость покрытия (в 15 20 раза выше чем при ТВЧ);
-высокая износостойкость (в 3 5 раз выше чем закаленная сталь);
-низкий коэффициент трения (на 50% ниже чем у стали и чугуна);
-высокая коррозионная стойкость;
-высокая прочность сцепления с поверхностью детали.
-низкий выход металла по току;
-небольшая скорость отложения осадков;
-высокая агрессивность электролита;
-большое количество ядовитых выделений;
-толщина покрытия не более 03мм;
-плохое удержание масла гладким хромом.
Процесс никелирования позволяет получать покрытия износостойкие коррозионно-стойкие и декоративные. Широкое применение на практике электролитическое никелирование получило для повышения износостойкости и для восстановления шпинделей металлорежущих станков поршневых пальцев гильз цилиндров поршней гидравлических машин направляющих втулок и др. При восстановлении толщина слоя может достигать 1.25 мм. Коэффициент линейного расширения никеля близок к коэффициенту линейного расширения стали что обеспечивает высокое значение адгезии никелевых покрытий и способность их работать в условиях больших нагрузок при переменных температурах.
Для увеличения твердости и прочности сцепления покрытия с основным металлом деталь подвергают нагреву в течение 1 часа при температуре 300-400°С.
При трении без СМ износостойкость никелевого покрытия в 25-3 раза выше чем закаленной стали и на 10-20% ниже чем электролитического хрома. Мощность источников постоянного тока при никелировании в 3-4 раза меньше чем при хромировании а расход электроэнергии меньше в 20 раз.
Для повышения износостойкости покрытия применяют электролитическое осаждение сплавов никеля с другими металлами.
Детали покрывают слоем никеля с целью защиты их от коррозии а также с целью увеличения размеров деталей при восстановлении неподвижных и подвижных сопряжений. Никелирование ведут в ваннах наполненных электролитом основной частью которого является сернокислый никель (NiS047H20). Электролита берут от 70 до 420 г на 1 л дистиллированной воды. В электролит добавляют 20—30 гл борной кислоты (Н3В03) и 25-35 гл хлористого аммония (NH4Cl). Никелирование ведут при температуре электролита не менее 20° плотности тока 05—5 Адм2 и напряжении 15—2 в с применением никелевых анодов.
Твердое никелирование выполняют в электролитах в состав которых входят сернокислый никель хлористый никель и фосфорная кислота. Твердое никелирование применяется для восстановления шеек коленчатых валов кулачковых валов поршневых пальцев и т. д.
Меднение применяют для получения подслоя при декоративном хромировании. В этом случае медь откладывается на подслой никеля (для непосредственного отложения меди на высокоуглеродистую сталь необходимо применять чрезвычайно ядовитые цианистые электролиты).
Применяющиеся в ремонтных предприятиях для меднения сернокислые электроды состоят из 250 гл сернокислой меди (CuS045H20) и 50-75 гл серной кислоты (H2SO4). Меднение ведут при температуре 35-400 и плотности тока 3—5 Адм2 с применением анодов из электролитической меди. При меднении в этих электролитах медь хорошо пристает к малоуглеродистым сталям. С повышением содержания углерода в стали прочность сцепления меди ухудшается.
Процесс железенния был разработан советским ученым М.П. Милковым. Сущность этого процесса заключается в электролитическом осаждении железа на поверхности детали. По твердости и износостойкости электролитическое железо полученное при определенных режимах может соответствовать закаленной стали в связи с чем процесс и наружное осталивание. Применяя различные электролиты и изменяя режим электролиза можно получить как мягкие (НВ 150-180) так и твердые (НВ 200-700) покрытия.
При железнении применяются как растворимые (из малоуглеродистой стали) так и нерастворимые (из графита) аноды. Наиболее распространенным электролитом является раствор хлористого железа FeCl2 (рис.2.16.)
Рис.5. Схема железнения
Процесс железнения осуществляется в водных растворах хлорида или сульфата железа. В ванну наполненную раствором хлорида железа опускают два электрода соединяют их с источником тока и пропускают через электролит электрический ток. Под действием электрического тока ионы железа (Fe) находящиеся в растворе передвигаются к электроду соединенному с катодом где они разряжаются покрывая катод слоем электролитического железа. Одновременно с осаждением железа на катод растворяется металл анода посылая свои ионы в раствор взамен израсходованных на образование осадка. Растворимые аноды изготовляют из малоуглеродистой стали.
Электролиты с низкой плотностью (200-220 гл) обеспечивают получение покрытий небольшой толщины (до 03 - 04 мм) но с высокой твердостью а с высокой плотностью (650 - 700 гл) могут быть получены покрытия толщиной 08 - 10 мм но с меньшей твердостью. Скорость покрытия составляет 03 - 05 ммч. Обычный процесс осталивания протекает при следующих режимах:
f = 80-95 % С=1 гА ч Д = 20-50 Адм2.
Разновидности железнения
Железнение в холодных электролитах уменьшает химическую агрессивность что упрощает защиту ванн и улучшает условия труда. Процесс протекает при
tЭ=20-50 0С при малой плотности тока скорость осаждения не превышает 100 -130 мкмг. В электролитах нагретых до tЭ = 50-105 0С электролиз при высоких плотностях тока (10-20 Адм2) повышает скорость отложения металла. Температура электролита оказывает влияние на твердость осажденного металла. При снижении tЭ до 75 0С твердость повышается до 300 НВ. Однако снижение tЭ приводит к увеличению хрупкости электролитического железа и большому содержанию водорода. Нагрев уменьшает хрупкость деталей и количество содержащего в слое водорода. Повышение tЭ до 500 - 600 0С снижает твердость осадка железа на 40 - 45 %.
Железнение в сернокислых ваннах проводится в электролитах состоящих из: сернокислого железа 300 гл хлористого натрия 150 гл соляной кислоты 04 - 07 гл tЭ = 95 - 98 0С Д = 10 - 15 Адм2 f= 90 %.
Преимущество этих электролитов состоит в том что они дают возможность получать пластические осадки при нормальной tЭ и низких плотностях тока ( до 01 - 02 Адм2). Причина этого - минимальное содержание водорода так при tЭ =100 0С содержание водорода 0002 - 0003 % при tЭ = 18 0С содержание водорода 0085%.
Преимущество железнения перед хромированием:
- применение более дешевых электролитов;
- применение растворимых анодов что исключает проводить корректировку электролита; более высокая скорость покрытий (03 - 05 ммч);
- возможность наращивания слоев большей толщины.
Процесс железнения по сравнению с хромированием имеет более высокую производительность. Он дает возможность получать осадки толщиной до 15 мм не требует дефицитных химических реактивов. Выход по току в этом процессе равен 85—95 % скорость осаждения 03—06 ммч расход электроэнергии — 15 кВт - чдм2 .
Недостаток железнения:- по своей сложности железнение не уступает хромированию; электролиты агрессивно воздействуют на металл ванны что требует изолировать их внутреннюю поверхность химически стойкими материалами: графитовыми плитами эмалью резиной керамикой; необходимо строго поддерживать tЭ в заданных пределах ( ± 2 0С) так как в противном случае возникающие колебания напряжения в наращиваемом слое вызовут растрескивание и отслаивание покрытия.
Все детали восстанавливаемые железнением можно разбить на четыре группы: детали с посадочными поверхностями под неподвижные сопряжения; детали с поверхностями работающими в условиях трения со смазкой; детали сложной формы с ограниченными поверхностями износа; корпусные детали с внутренними и наружными изношенными поверхностями.
Первые две группы деталей восстанавливаются в ваннах а последующие — безванными способами.
В зависимости от состава электролита режимов осаждения и анодной обработки можно получать гладкие и пористые осадки железа с твердостью 300—7000 кгсмм2.
Твердость осадков при железнении увеличивается при снижении концентрации солей в электролите росте плотности тока понижении температуры введении в электролиты различных органических и минеральных добавок.
Железнением восстанавливают неподвижные посадки валов вертикальной передачи водяного и масляного насоса; деталей антивибратора валов редукторов изношенные стержни клапанов цилиндрические поверхности толкателей другие детали.
В качестве защитного покрытия применяется гальваническое покрытие деталей цинком. Цинкование ведут во вращающихся наклоненных под углом 30° барабанах в которые заливают электролит состоящий из 250 гл сернокислого цинка (ZnS047H20) 30 гл сернокислого алюминия (AL2(S04)318H20) и 25 гл дисульфонафталиновой кислоты (С10Н6 (SOJI)2.
В качестве анодов при цинковании используются цинковые пластины в чехлах из стеклянной материи или стеклянной ваты. Чехлы применяются для того чтобы электролит не загрязнялся шламом.
Мелкие детали засыпанные в барабан соединяют с катодом с помощью цинковой гири. Прикасаясь к гире детали соединяются с катодом и покрываются цинком. Цинкование ведут при температуре электролита 20° и плотности тока 3—12 Адм2. Продолжительность цинкования 15—2 часа. Толщина покрытия обеспечивающая надежную защиту от коррозии около 002 мм.
Лужение — это покрытие металлических изделий оловом для защиты поверхности от окисления действия воздуха щелочей влаги и пр. Тонкий слой олова на железе или меди называется полудой.
Толщина покрытия слоя обеспечивающая надежную защиту от коррозии 0020—0025 мм. Хорошие результаты электролитического лужения получаются при использовании электролита состоящего из 50 гл SnS04 50 гл NaS0410Н20 50-80 гл H2S04 2-10 гл фенола или крезола и 2-10 гл столярного клея. Лужение ведут при температуре электролита 15—25° и плотности тока 2 Адм2 с применением в качестве анодов оловянных пластин.
Для перемешивания электролита склонного к расслаиванию через него пропускают очищенный сжатый воздух.

исследование возможностей электрохимических покрытий - ч. 2 .docx

1. Назначение покрытий
Одним из наиболее эффективных технологических путей повышения надежности работы деталей машин и механизмов является нанесение на рабочую поверхность изделий различных покрытий.
Покрытие представляет собой поверхностный слой детали целенаправленно создаваемый воздействием окружающей среды на поверхность материала подложки (детали) и характеризующийся конечной толщиной а также химическим составом и структурно-фазовым состоянием качественно отличающимися от аналогичных характеристик материала основы.
Большой выбор материалов используемых для создания покрытий позволяет обеспечить заданные свойства поверхности (или комплекс свойств) для любых деталей современного машиностроения. Обычные конструкционные материалы не всегда способны удовлетворить требованиям предъявляемым к деталям машин и механизмов работающих в экстремальных условиях эксплуатации. Конструкционные материалы повышенного качества если и отвечают таким требованиям могут оказаться слишком дорогими для их использования в массовом производстве.
Возникающее затруднение снимается при получении на рабочей поверхности покрытий толщиной от долей мм до нескольких мм способных обеспечить требуемые эксплуатационные характеристики деталей. Незначительный расход материала покрытия и высокие характеристики поверхности детали обеспечили повышенный интерес технологов к разработке методов нанесения покрытий целевого назначения и широкое внедрение покрытий в производственную практику.
2.Методы нанесения покрытий.
Существующие многочисленные способы нанесения покрытий можно классифицировать с различных позиций. По методам получения - механические физические химические электрофизические; по виду технологического процесса - гальванические вакуумные наплавка. Покрытия различаются по используемым материалам - металлические керамические полимерные; по виду (состоянию) используемых материалов - нанесение покрытий в твердом (нлн твердом дисперсном) состоянии; нанесение покрытий из жидкой фазы (эмульсин суспензии лаки шлнкер); нанесение покрытий из электролитических растворов; нанесение покрытий из расплавов: нанесение покрытий из газов или газовых смесей. Можно рассматривать покрытия и по их назначению - износостойкие. коррозионно-стойкие жаростойкие декоративные и т.д.
Наиболее последовательно классификацию способов нанесения покрытий следует проводить с учетом механизмов и явлений лежащих в основе процессов нанесения покрытий и формирования его структуры: механические методы:
химические методы; электрохимические методы; наплавка; напыление;
высокоэнергетические технологии; комбинированные методы.
Научные основы различных методов нанесения покрытий известны но изучены не одинаково глубоко. Это связано со сложностью каждого физико- химического процесса со специфическими особенностями методов и уровнем научных исследования для каждого из них.
3.Технология электрохимических процессов
В наш век электричества и химии особое место занимает электрохимия объединяющая «электрические» и «химические» науки и технологии. Электрохимия электрохимические процессы и технологии используются настолько широко во всех отраслях промышленности что без них невозможно ни существование ни дальнейшее развитие цивилизации.
Среди многообразных направлений прикладной электрохимии особое место занимают гальванические процессы и производства. Электроосаждение покрытий металлами и сплавами которые защищая самые разные изделия от коррозии позволяют в десятки и сотни раз увеличить срок их службы в машиностроении авиа- ракето- и судостроении в энергетике и приборостроении в радиотехнике электронике и микроэлектронике в сантехнике медицинской мебельной ювелирной пищевой и других отраслях промышленности.
Такие осажденные из электролитов металлические (электролитические гальванические) покрытия могут одновременно выполнять и другие самые разнообразные функции: например придать изделиям красивый декоративный вид магнитные свойства повысить твердость износостойкость жаростойкость электропроводность (в том числе сделать электропроводными неэлектропроводные детали из полимеров керамики) придать паяемость изделиям из металлов которые не паяются (алюминий титан и сплавы на их основе) восстановить изношенные детали машин и механизмов придать поверхности изделий из металлов и неметаллов свойства абсолютно черного тела или зеркала.
Рис 1. – Области применения электрохимических покрытий
а) б) – машиностроение; в) – электроника; г) - авиастроение.
Сердцевина изделий в приборостроении электронике и микроэлектронике электрические схемы которые создаются методом электроосаждения металлов и сплавов. Выпуск всей современной радиотехнической и электронной аппаратуры начиная с бытовой техники и кончая сложнейшими приборами современной техники не может быть осуществлен без специальных методов - функциональной гальванотехники и электрохимии полупроводников. На их использовании основано современное производство интегральных микросхем чипов и микрочипов печатных плат и магнитных накопителей информации ЭВМ.
Гальванические покрытия сегодня везде: от сантехники в кухне и ванной комнаты до искусственных спутников земли и космических станций от запонок до блоков памяти электронной техники.
Будущее за электрохимическими нанотехнологиями за покрытиями металлами и сплавами в том числе содержащими нанодисперсные частицы второй фазы за покрытиями состоящими из слоев различных металлов толщиной в тысячные доли микрона за композиционными электрохимическими покрытиями. Все эти покрытия позволяют придать покрываемым изделиям совершенно новые уникальные свойства которые другими методами получить невозможно.
Современный человек на каждом шагу сталкивается со свидетельствами могущества электрохимии:
- она лежит в основе науки о коррозии и технологий борьбы с коррозионными потерями; широчайшее применение получили электрохимические методы защиты от коррозии различных видов аппаратуры сооружений и машин работающих в агрессивных средах подземных газо- и нефтепроводов химической аппаратуры корпусов судов автомобилей и т.д. Для этого используются методы катодной анодной и протекторной защиты.
-химические источники тока - обширный раздел электрохимии посвященный вопросам разработки различных систем гальванических элементов батареек аккумуляторов топливных элементов электрохимических генераторов а также технологии их изготовления.
Назначение их крайне разнообразно - от жизнеобеспечения космических станций питания двигателей подводных лодок и радиоаппаратуры до питания наручных часов фотоаппаратов мобильных телефонов видеотехники и т.д. и вживления в тело человека для стимулирования его сердечной деятельности. Исследование и разработка топливных элементов для автомобильной промышленности для космических объектов и других объектов современной и будущей техники - важнейшие задачи электрохимической науки и технологии;
-практически все цветные металлы ежегодное производство которых составляет около 30 млн. тонн или получаются а затем очищаются до высокой степени чистоты электрохимическим путем. Можно назвать такие металлы как алюминий медь никель свинец цинк кадмий магний натрий калий и другие редкие металлы и сплавы. Здесь же получение фольги и порошков цветных и черных металлов;
-хемотроника - новая область применения электрохимии связанная с созданием электрохимических преобразователей информации.
-большие перспективы у метода так называемой электрохимической размерной обработки деталей (ЭРХО). Интенсивно внедряется в практику электрохимическое фрезерование и сверление полирование и травление изготовление деталей сложной формы. Такими способами производства (в первую очередь авиационной и космической технике) будет изготавливаться от 50 до 80% деталей;
-научно обоснованные электрохимические технологии широко применяются для решения экологических проблем в частности очистки сточных вод самых различных производств (химических гальванических лакокрасочных нефтяных биотехнологических) регенерации электролитов извлечения металлов из промывных вод и отходов производства;
-электрохимический метод лежит в основе технологии обессоливания воды значительная часть физико-химических методов исследований и анализов зиждется на электрохимических принципах;
-электрохимический синтез простых и сложных неорганических соединений хорошо известен и широко применяется в химической промышленности. Без электролиза невозможно получать водород и кислород высокой степени чистоты производить хлор фтор щелочи различные окислители и восстановители (хлораты перхлораты перманганат калия диоксид марганца дитионит натрия). Электрохимически синтезируют и многие органические и элементоорганические соединения которые используют в дальнейшем для получения различных полимерных материалов витаминов лекарственных препаратов косметических средств;
-электросинтез позволяет получать ряд неорганических веществ и соединений - водород хлор перекись водорода щелочи сильные окислители и восстановители а также многие органические соединения;
-тончайшие деликатнейшие процессы в живых организмах - в клетках мембранах нервных волокнах и нейронах - это тоже электрохимия. Имплантированные топливные элементы в которых используются составляющие ультрафильтрата крови представляют собой постоянные источники энергии для вспомогательных приборов контролирующих состояние здоровья пациента. Перспективным является биологический топливный элемент обеспечивающий работу протеза сердца. В будущем приобретет особое значение электролизный способ удаления из организма человека мочевины путем ее окисления в почечной диализной системе. Такой проект приблизит создание действительно портативного аппарата искусственной почки.
Несмотря на солидный возраст электрохимия относится к числу наук переживающих бурное развитие с огромными перспективами на будущее. По прогнозам ряда ведущих ученых роль электрохимии в мировой промышленности будет стремительно возрастать. Считают что по мере истощения запасов природного топлива человечество вступит в атомно-электрохимическую эру. Электроэнергия вырабатываемая атомными электростанциями будет использоваться для генерации водорода электролизом воды водород заменит природный газ и будет применяться в водородно-кислородных электрохимических генераторах - сегодня эти технологии будущего определяют общим понятием «водородная энергетика». Будут реализованы на практике процессы электролиза воды в фотоэлектрохимических системах преобразующих солнечную энергию в электрическую.

ЛИст1.cdw

Высокая прочность сцепления
в широких пределах НВ 150-400 и более
в зависимости от режима процесса.
Наращивание поверхностей деталей под
деталей с большим износом (до 2-3 мм)
получение подслоя в 1-3 мм для тонкого
Поверхность покрытая имеет поры
канальчатого или точечного типа и
хорошую смачиваемость
маслом и прирабатываемость.
Восстеновление деталей
при значительных удельных давлениях
больших скоростях скольжения и
повышенных температурах.
Износостойкость и равномерность
покрытия с хорошими антикорро-
Восстановление точных деталей
топливных насосов и гидравлических
Высокая прочность сцепления с
основным металлом и после-
Нанесение промежуточного слоя перед
никелированием и хромированием
восстановление деталей из меди и
медных сплавов при износе до 2 мм
коррозионная стойкость
Восстановление деталей
и декоративные покрытия
Восстановление деталей с неподвижными
посадками при износе до 0
поверхностное упрочнение
декоративное покрытие.
теплостойкость (до t=800
к коррозии и кислотам
сцепляемость с основным металлом.
(до температуры 800—900 °С)
стойкость к коррозии и кислотам
Поверхностное упрочнение
Основные виды электрохимических
процессов восстановления
Основные виды электрохимических процессов восстановления деталей

МОЙ техпроцесс))на печать.cdw

Технологический процесс восстановления
оси блока шестерён заднего хода ГАЗ-53
Наименование и содержание
Наименование детали - ось блока шестерён заднего хода ГАЗ-53
Материал детали - Сталь 25ХГМ
Твёрдость рабочих поверхностей - HRC 60-65
Аппарат-растворитель
или ванна с органичес-
Шлифовать по всей поверхности до удаления следов
придания правильной геомотрической формы и
получения необходимой шероховатости(Рис.1)
Обезжиривание венской известью
Ванна для проточной
ческого обезжиривания
Ванна для химического
Технологический процесс
восстановления оси блока
шестерён заднего хода ГАЗ-53
восстановления детали
Очистка мойка и дефектация детали.
Обезжиревание в органических растворителях
Промывка холодной проточной водой
Обезжиривание электрохимическое
Промывка гарячей водой
Промывка холодной водой
Химическое травление
Промывка холодной проточной водой в двух ваннах
Промывка в сборнике электролита
Ванна с горячей водой
Ванна с холодной водой
Ванна с проточной водой
Снятие детали с подвески
Промывка горячей водой
Термическая обработка
Контроль качества покрытия