Восстановление поверхностей методом гальванического наращивания. Классификация, технология. Электролитическое хромирование, осталивание деталей

Хромирование

Данный способ ремонта относится к ремонту деталей гальваническим наращиванием, основанным на процессе электролиза. Под действием постоянного тока, поступающего в электролит ч/з проводник. В результате на катоде выделяются металл и Н₂, а на аноде кислотные и водные остатки.

Кол-во вещ-ва.выделяемого на катоде:

,

где С-электрохим эквивалент; I-сила тока; Т-время эликтролиза.

Средняя толщина металла, осажденного на катоде:

где Dк-плотность тока; a-выход металла по току; r-плотность осажденного металла.

Хромирование применяется при восстановлении размеров, получении декоративных коррозионностойких и износостойких покрытий. После хромирования снижается усталостная прочность. Различают хром гладкий по накатке и пористый. Гладкий по накатке следует применять в условиях достаточной смазки при небольших скоростях. А пористый – в условиях граничного трения. Электрохим-ое осаждение хрома отличается по составу электролита и по условию протекания процесса. Хромовый ангидрид растворяется в дистиллированной воде и после отстаивания переливается в ванну, в которую затем добавляют серную кислоту. При хромировании применяют нератстворимые аноды из свинцово-алюминиевого сплава. Величина зазора м/у деталью и анодом должно быть не менее 30 мм, а между деталью и дном ванны – не менее 50 мм.

Хромовые покрытия разделяют на 3 вида:

1) молочные – наиболее мягкие и вязкие без трещин и обладают большой износостой-тью;

2) блестящие – отличаются высокой плотностью, износо-тью, хрупкостью и имеют на пов-ти мелкую сетку трещин;

3) матовые – имеют повышен твердость и хрупкость, низкую износостойкость и наличие трещин на пов-ти.

Для повыш-я качества и увеличения выхода потока применяют хромирование в саморегулируемых электролитах. Применение таких электролитов обеспечив высокую стабильность работы ванны и дает возможность получить значит толщину покрытия (до 1мм). Хромир-е в электролите заключ в постоянной подаче электролита в зону электролиза. Что обеспечивает перемешивание его в межэлектродном пространстве. Периодическое измен-е направления тока в процессе хромир-я позволяет улучшить качество осадка и интенсивность процесса. После хромирования деталь промывают, термически обрабатывают и шлифуют.

Преимущества: высокая прочность сцепления, высокая износостойкость, химич стойкость.

Недостатки: длительность процесса электролиза, его сложность, трудоемкость, ограниченная толщина покрытия, высокая себестоимость.

Электролитическое осталивание

При прохождении пост тока низкого напряжения ч/з раствор солей железа происходит осаждение на катоде электролитического железа. Прочность и твердость осаждаемого слоя приближается к свойствам углеродной стали, поэтому процесс назвали осталиванием. Для электролит-ого осталивания прмен-ся несколько типов электролитов: хлористые, бор-хлористо-водородные на основе железа. Для осталивания примен холодные и горячие электролиты. Аноды изготовляются из малоуглерод стали. Для приготовления электролит очищают, загружают в раствор НСL c дистиллированной водой. Затемзасыпают остальные соли. И после осталивания 12…18 ч фильтруют и корректируют кислотность и содержание железа. Введение хлористого натрия обеспечивает снижение напряжения, уменьшение испарения электролита и повыш твердость покрытия. А введение хлористого марганца – увеличивает сцепление.

В зависимости от состава электролита и режима осталивания получают мягкие покрытия с твердостью, соответствующей углеродистой незакаленной стали (НВ 120—220), и твердые покрытия с твердостью, соответствующей зака­ленной стали (НВ 250—600).

Преимущества: исходные материалы, входящие в состав электролита, дешевы; выход металла по току составляет 75…95%; скорость осаждения металла и толщина покрытия значительно выше, чем при хромировании; механическую обработку покрытия после осталивания производят при обычных режимах резания; процесс осталивания легко регулируется и может быть автоматизирован.

Недостатки: высокая коррозионная активность электролита; сложность техпроцесса; необходим-ть частой фильтрации электролита.

66.Поверхностное упрочнение деталей. Выбор метода поверхностного упрочнения. Под упрочнением понимается повышение сопротивляемости материала или заготовки разрушению или остаточной деформации.

При обработке поверхности шлифованием и полированием, устраняющей неровности, которые служат концентраторами напряжений, повышается усталостная прочность детали. Поверхности деталей дополнительно упрочняют более эффективными методами упрочняющей обработки: термической, химико-термической, электроискровой, пластическим деформированием и нанесением износостойких материалов.

Назначение метода упрочняющей обработки зависит от условий работы детали в машине и ее технологических особенностей.

Термическая обработка. Поверхностная закалка — один из видов упрочняющей термической обработки стальных и чугунных деталей. Закалка позволяет значительно повысить прочность и износостойкость деталей. Прочность углеродистой стали можно увеличить обычной закалкой и отпуском в 1,5—2 раза, а легированной стали даже в 2—3 раза.

Поверхностная закалка с нагревом токами высокой частоты основана на использовании явлений индукции и поверхностного эффекта. Деталь помещают внутри спирали (индуктора) или под проводником, по которому пропускается переменный ток большой частоты; он вызывает появление вихревых токов на поверхности детали, и быстро разогревает слой с наибольшей плотностью индуцированного тока. По достижении заданной температуры нагрева деталь интенсивно охлаждают струей жидкости.

Имеющая небольшое применение в промышленности поверхностная закалка в электролите заключается в нагреве детали (катода), помещенной в электролит, через который пропускается постоянный ток высокого напряжения. Закалка осуществляется опусканием детали в специальную ванну или в струе электролита при выключенном токе, а также при помощи специального спрейера.

Упрочняющая химико-термическая обработка (ХТО) — это процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя металлических деталей активными элементами, обеспечивающими получение определенных физико-механических свойств для повышения твердости, усталостной прочности, износостойкости, жаростойкости и коррозионной стойкости.

Цементация — процесс науглероживания поверхностного слоя стальных деталей, нагретых до температуры свыше 900—940° С, что определяет наибольшую скорость протекания процесса

Детали после цементации и последующей закалки имеют повышенную твердость (HRC 58—62) и прочность поверхностного слоя. Цементация повышает усталостную прочность деталей, благодаря увеличению твердости, прочности цементированного слоя и образованию в нем внутренних напряжений сжатия, которые снижают влияние концентраторов напряжений.

Азотирование— один из процессов химико-термической обработки, при котором поверхностные слои насыщаются расплавленными серосодержащими солями или в газовых средах. Его можно применять для обработки деталей нефтегазопромыслового оборудования, так как при этом способе облегчаются и доводочные операции.

Цинкование - процесс насыщ цинком. Детали погружаюти в расплавленный цинк или порошок цинка.

Упрочняющая электроискровая обработка (ЭИО) основана на протекании импульсного разряда между электродом (анодом) и деталью (катодом).Сущность ЭИО заключается в полярном переносе материала электрода на деталь (наращивание) при одновременном термическом воздействии тока и легировании поверхности детали элементами упрочняющего электрода и азота воздуха. Упрочненный слой отличается высокой твердостью, обусловленной образованием карбидов, нитридов, карбонитридов и закалочных структур.

Электроискровое упрочнение и нанесение металла происходит в воздушной или газовой среде при тепловом и химическом действии электрического разряда между поверхностью изделия и упрочняющим электродом, которому сообщается колебательное движение от вибратора. За очень короткое время электроискрового разряда (10~⁵ — 10~⁸ с) через электроды проходит мощный (до 10⁶ А/мм²) импульс тока, накопленного в конденсаторах. Температура в межэлектродном зазоре повышается до 11 000° С. При такой температуре азот и легирующие элементы, содержащиеся в электроде, легируют поверхность детали, повышая ее физико-механические свойства.

Недостаток метода: невозможность получения упрочненного слоя значительной толщины и снижение усталостной прочности.

Упрочняющую обработку поверхностным пластическим деформированием (ППД) применяют в основном для повышения усталостной прочности деталей.

Поверхностный наклеп (ПН) представляет собой поверхностное пластическое деформирование с изменением структуры материала без его полной рекристаллизации. Пластическая деформация приводит к измельчению зерен и уменьшению их размеров, создает текстуру.

Обработка дробью – пластич деформирование под действием кинетическ энергии потока дроби. При этом повышается твердость, предел выносливости.

Раскатывание применяют для упрочняющей обработки вогнутых поверхностей деталей из стали, чугуна и цветных металлов.

Гидроабразивная – струя жид-ти, содержащая абразивный материал выбрасывается со скоростью 50…70м/с.при этом методе снимается верхний слой и пластич деформируются нежележащ слои.

Упрочняющая чеканка – основана на ударном воздействии бойков на обрабатываемую пов-ть, в результате происходит наклеп.

Термомеханич обработка – сочетание операций термо и мех обработок. Для осущест-я использ-ся прокатное, волочильное, ковочное, и штампов-е оборудов-е. Для закалки устанавл охлажд устройство.

Эффективным методом поверхностного упрочнения деталей машин является наплавка материалов с высокими эксплуатационными свойствами. Этот метод экономичен, так как наплавке подвергают только те поверхности, которые работают в условиях интенсивного изнашивания и, как правило, масса наплавленного материала составляет малую долю от массы детали.Долговечность упрочненных деталей определяется свойствами наплавленного материала, поэтому наносимый материал или сплав выбирают с учетом условий эксплуатации детали и применяемого метода наплавки.

Большое применение имеют следующие группы наплавочных материалов:

1) стали, легированные марганцем, хромом, никелем, вольфрамом, молибденом;

2) сплавы на основе железа — высокохромистые, вольфрамовые, молибденовые, чугуны, а также сплавы с высоким содержанием хрома, вольфрама, кобальта, молибдена;

3) сплавы на основе вольфрама, кобальта, никеля.

67.Ремонт поверхностей деталей. Способ дополнительных ремонтных деталей, способ замены части детали. Ремонт корпусных деталей. Пользуясь этим способом ремонта, при износе концевой шейки вала, если позволяет механическая прочность, обрабатывают шейку до меньшего размера с последующим напрессовыванием добавочной втулки, толщина стенок которой не должна быть меньше 2—2,5 мм. При этом возможно дополнительное крепление втулки на валу с помощью точечной электросварки. При износе внутренней шейки используют для восстановления две полувтулки, которые устанавливают на предварительно обработанную шейку, а затем крепят штивтом или сваркой. Втулки можно подвергать термической обработке либо перед их посадкой на шейке вала, либо после установки с помощью токов высокой частоты.

Аналогично проводится ремонт гладкого изношенного отверстия, которое растачивается под большой размер с последующим запрессовыванием ремонтной втулки и обработкой ее внутреннего размера под номинальный размер отверстия детали. Рекомендуемая толщина стенок подобных втулок не менее 2— 2,5 мм для стальных и 4—4,5 мм для чугунных втулок.

Недостатками рассматриваемого способа ремонта являются некоторая сложность использования полувтулок и возможность ограниченного использования этого способа из-за уменьшения механической прочности ремонтируемых деталей вследствие предварительной механической обработки.