CC BY
75
Литература
1. Тушинский, Л.Н. Теория и технология
упрочнения металлических сплавов [Текст] /
Л.Н. Тушинский. - Новосибирск: Наука, 1990.
2.Локтев, Д. Методы и оборудование для нанесения износостойких покрытий [Текст] / Д. Локтев, Е. Ямашкин // Наноиндустрия. Научно-технический журнал. - 2007. - №4. - С.І8-2б.
3.Козырева, Л.В. Повышение надежности поворотных опор навозоуборочных транспортеров ТСН-160А композиционными материалами с применением СУБ-метода элементоорганических соединений [Текст]: автореф. дисс. канд. техн. наук. / Л.В. Козырева. - М., 2007. - 16с.
4.Чупятов, Н.Н. Технология восстановления и упрочнения деталей шестеренных насосов НШ-50У СУБ-методом металлоорганических соединений [Текст]: автореф. дисс. канд. техн. наук / Н.Н. Чупятов. -М., 2008. - 16с.
5.Тополянский, П. А. Финишное плазменное упрочнение инструмента и оснастки - итоги исследований и внедрений [Текст] / П. А. Тополянский,
Н.А. Соснин, С.А. Ермаков // Технологии ремонта, восстановления, упрочнения и обновления машин, ме анизмов, оборудования и металлоконструкций. Материалы 6-й Международной практической конференции-выставки 13-16 апреля 2004 г. - Санкт-Петербург: Изд. СПбГПУ. - 2004. - С.232-257.
6. Тополянский, П. А. Исследование адгезионных
свойств и механизма образования покрытия, наносимого методом финишного плазменного упрочнения [Текст] / П. А. Тополянский // Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, ме анизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки. Материалы 7-й
Международной практической конференции-выставки 12-15 апреля 2005 г. - Санкт-Петербург: Изд.
СПбГПУ. - 2005. - С.316-333.
УДК 629.114.2.01.004.67
В.М. Юдин, доктор технических наук, профессор М.Н. Вихарев
Российский государственный аграрный заочный университет
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН ГАЛЬВАНИЧЕСКИМИ
ПОКРЫТИЯМИ НА ОСНОВЕ ЦИНКА
В статье представлены технологический процесс восстановления деталей гальваническим цинкованием с применением активатора и результаты экспериментов в виде графиков зависимости скорости нанесения покрытия от плотности тока и скорости движения активатора.
Материалы и методика исследований
Цинк - металл серебристо-белого цвета. Плотность цинка 7,1 г/см3, температура плавления 420оС. Цинковые покрытия обычно бывают мягкими (500.. .600МПа), пластичными и хорошо выдерживают изгибы, развальцовку, но плохо - запрессовку. Поэтому цинкование чаще всего применяют для защиты от коррозии. В ремонтном производстве цинковые покрытия применяют для защиты от коррозии крепежных деталей и восстановления посадочных поверхностей малонагруженных деталей.
Восстановление деталей гальваническими
покрытиями имеют следующие преимущества перед другими способами восстановления:
- отсутствие термического воздействия на детали, вызывающего в них нежелательные изменения структуры и механических свойств;
- получение с большой точностью заданной толщины покрытий, что позволяет снизить до минимума припуск на последующую механическую обработку и ее трудоемкость или вовсе исключить ее;
- осаждение покрытий с заданными непостоянными по толщине физико-механическими свойствами;
- одновременное восстановление большого числа деталей (в ванну загружают десятки деталей), что снижает трудоемкость и себестоимость единицы изделия;
- возможность автоматизации процесса.
Основным недостатком цинкования является
малая скорость нанесения покрытия, порядка 6^15мкм/ч.
В Российском государственном аграрном заочном университете (РГАЗУ) проведены
предварительные исследования по устранению этого недостатка.
Решающее влияние на скорость нанесения покрытий оказывает катодная плотность тока:
С • Б Пк
V = •
1000 •у
где V - скорость осаждения покрытий, мм/ч;
С - электрохимический эквивалент, г/А-ч;
Бк - катодная плотность тока, А/дм2;
- катодный выход метала по току, %; у - плотность осаждаемого металла, г/см3.
Поскольку С и у - величины постоянные, и 9, при использовании кислого электролита для цинкования, близок к 100%, то основной путь повышения скорости осаждения покрытий - увеличение катодной плотности тока.
Известно, что существенное увеличение катодной плотности тока возможно при перемешивании электролита. Однако при увеличении катодной плотности тока ухудшается качество наносимого покрытия:
- происходит образование дендритов;
- пористая поверхность нанесенного покрытия (питтинг).
Для устранения этих недостатков мы используем экспериментальную установку с активирующим
устройством.
Активирующее устройство (активатор)
перемешивает электролит и активирует
восстанавливаемую поверхность, тем самым предотвращает обеднение прикатодного слоя электролита и уменьшает химическую поляризацию катода, которая является основной причиной ограничения катодной плотности тока при цинковании из сернокислыгс электролитов. Возникает реальная возможность увеличения катодной плотности тока, а следовательно, и скорости нанесения покрыггия.
Щетки активатора, активируя поверхность, предотвращают образование дендритов и явления питтинга на поверхности наносимого покрытия.
На рисунке 1 представлены результаты экспериментов в виде зависимости скорости нанесения покрытия от скорости движения активатора относительно восстанавливаемой повер ности. Нанесение покрытия проходило при технологическом процессе с постоянными параметрами, кроме скорости движения активатора.
18 -і-------------------------------------------
Ё і 14
8 І 12 О *
го 2 10
* п
., V ц------- --------- ----------- ----
О *“
2------------------------------------- ----------
0 -I--1^----------,--------------,---------------
0,271 0,824 1,374
скорость движения активатора относительно восстанавливаемой поверхности, м/с
Рисунок 1 - Зависимость скорости нанесения покрытия от скорости движения активатора
Технологический процесс:
• механическая обработка;
• обезжиривание;
• травление при плотности тока на аноде
50А/дм2, продолжительность 30с;
• предварительная обработка катода на
ассиметричном токе. плотность тока на катоде 23—25 А/дм2, на аноде - 20 А/дм2, продолжительность 60с;
• нанесение покрытия, при плотности тока на катоде 100 А/дм2, продолжительность 12мин;
• температура электролита 15 - 40оС (в
результате исследований было выявлено, что при изменении температуры электролита от 15оС до 40оС, скорость нанесения покрытия практически не изменяется);
• плотность электролита 1,27г/см3;
• рН=4.
Состав электролита: 500г/л - сернокислого цинка, 20 - 30 г/л - сернокислого алюминия.
Результаты и их обсуждения
В результате быши получены образцы с качественным покрыгтием, но, как видно из графика, большая скорость нанесения цинкового покрытия при скорости движения активатора 0,271 м/с, поэтому последующие исследования проводились с этой скоростью.
Приняв скорость движения активатора 0,271м/с, нами проведены исследования о влиянии усилия прижатия щеток активатора к поверхности на скорость нанесения покрыгтия. В результате бышо выгавлено, что
при меньшем усилии прижатия щеток скорость нанесения покрытия увеличивается, но у удшается качество наносимого покрытия. Поэтому для дальнейши исследований нами было выбрано наиболее рациональное значение усилия - 20Н/см.
При использовании в качестве щеток активатора влагостойкой шкурки, на качество и на скорость нанесения покрытия влияет размер зерен абразива. При меньшей зернистости шкурки качество и скорость нанесения покрытия выше.
В дальнейшем бышо исследовано влияние катодной плотности тока на скорость нанесения покрытий и их качество. Эксперименты проводили с 4-мя активаторами, при усилии прижатия активатора 20Н/см и его скорости 0,271м/с. Технологический процесс тот же, что и в предыдущих экспериментах. Результаты представлены в виде зависимости скорости нанесения покрытия от плотности тока на рисунке 2.
0 50 100 150 200 250 300
плотность тока, А/дм2
Рисунок 2 - Зависимость скорости нанесения покрытия от катодной плотности тока
Из графика видно, что с увеличением плотности тока с 60А/дм2 до 230А/дм2 увеличивается и скорость нанесения покрытия с 10,750мкм/мин до 30,917мкм/мин, при этом качество нанесенного покрытия остается на хорошем уровне. При увеличении плотности тока выше 230 А/дм2, уменьшается скорость нанесения и ухудшается качество покрытия.
Выводы
1. Таким образом, применение активатора при цинковании позволяет в десятки раз увеличить скорость нанесения покрытий и расширяет диапазон применения цинковы покрытий при восстановлении деталей.
2. В результате экспериментов была выявлена зависимость между усилием прижатия, скоростью движения активатора и скоростью нанесения цинкового покрытия, а также его качеством. В последующих эксперимента планируется определение наиболее рациональных условий нанесения цинковых покрытий с учетом выше изложенного.
Литература
1. Батищев, А.Н. Пособие гальваника-ремонтника [Текст] / А.Н. Батищев. - 2-е изд., перераб. - М.: Агропромиздат, 1986.-192с.
2. Петров, Ю.Н. Ремонт автотракторных деталей гальваническими покрытиями [Текст] / Ю.Н. Петров, В.П. Косов, М.П. Стратулат. - Кишинев: Картя молдовеняскэ, 1976.
3. Ревякин, В.П. Ремонт автотракторны деталей гальваническим способом [Текст] / В.П. Ревякин. -Иркутск: Иркутское областное издательство, 1952.-139с.
