Осталивание деталей своими руками
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 19.09.2024
При железнении по сравнению с хромированием применяются более дешевые электролиты, растворимые аноды. При этом процессе можно применять более высокие плотности тока. Выход осадков по току составляет 85 . 90 %. Процесс отличается значительно меньшей длительностью и стоимостью и позволяет восстанавливать детали с большей величиной износа (до 1,5 мм на сторону). Скорость железнения выше, чем при хромировании, т.к. электрохимический эквивалент железа равен 1,042 г/А-ч, а хрома - 0,324 г/А-ч.
При осталивании возможно получение покрытий с достаточно высокой твердостью (3000 . 7000 Н/м 2 ) и по износостойкости не ниже закаленной стали 45. Свойства покрытий зависят от режимов их нанесения.
Твердость осадков электролитического железа увеличивается при снижении концентрации солей в электролите, росте плотности тока, понижении температуры, введении в электролиты различных органических и минеральных добавок (рис. 19).
Свойства железных покрытий так же, как и хромовых, зависят от режима работы ванн (рис. 20). Покрытия с твердостью ниже 3 МПа имеют крупнозернистое строение, внутренние напряжения небольшие, трещины на поверхности отсутствуют. Покрытия с твердостью 3 . 5,5 МПа имеют мелкозернистую структуру и небольшое число крупных трещин, а покрытия с твердостью выше
5,5 МПа имеют тоже мелкозернистую структуру, но большое число мелких трещин. По износостойкости покрытия железа близки к износостойкости деталей, изготовленных из стали и закаленной ТВЧ.
Для получения осадков применяют хлористые и сернокислые электролиты, а также и специальные (железоникелевые, железоцинковые, железо-фосфатные). Покрытия из хлористых и сульфатных электролитов по своему составу близки к малоуглеродистой стали с содержанием углерода 0,03 . 0,06 %. Высокая твердость покрытия объясняется искажением кристаллической решетки.
При осталивании так же, как и при хромировании, снижается усталостная прочность детали на 20 . 30 %. Причиной этого являются растягивающие внутренние напряжения в покрытии.
В качестве анодов при осталивании используются пластины из малоуглеродистой стали. В производственных условиях приготовление хлористого электролита ведут путем травления стружки из малоуглеродистой стали 20 в соляной кислоте.
Рис. 19. Влияние температуры и плотности тока на микротвердость
Рис. 20. Зависимость микротвердости осадков железа от плотности тока DK и температуры электролита t
Соотношение катодной и анодной поверхности рекомендуется выдерживать равным 2:1.
Для предотвращения попадания шлама в электролит аноды помещают в мешочки из стеклоткани. Равномерное нанесение покрытия на деталь обеспечивается за счет придания анодам формы катодов (деталей).
Плавное увеличение плотности тока от нуля до заданной техническими условиями величины в течение 5 . 10 мин позволяет получать хорошее сцепление осадков с основным металлом.
Температура электролита зависит от его состава, плотности тока и необходимой твердости осадка. Осадки железа могут быть также пористыми. Характер пористости зависит в основном от режимов осаждения, а глубина и ширина каналов - от плотности тока и времени анодного травления. Электролитические осадки хорошо цементируются.
Для приготовления хлористых электролитов применяют хлористое железо FeC^ • 4Н20, небольшое количество соляной кислоты НС1 и некоторые другие компоненты, например хлористый марганец МпС12 • 4Н20, хлористый никель NiCl2 • 4Н20, которые вводят для повышения прочности сцепления и износостойкости. На катоде кроме железа осаждается водород и попадает в кристаллическую решетку осадка, повышая его хрупкость и склонность к трещи- нообразованию. Низкотемпературный отпуск (150 . 200 °С) не позволяет снимать внутренние напряжения, а высокотемпературный (450 °С) хотя и оказывает положительное влияние на усталостную прочность (повышает), но снижает износостойкость покрытий.
Концентрация хлористого железа в электролите может изменяться от 200 до 700 г/л. Электролиты низкой концентрации содержат 200 . 220 г/л хлористого железа. Он дает возможность получать осадки высокой твердости, но небольшой толщины (0,3 . 0,4 мм).
Электролиты высокой концентрации (650 . 700 г/л FeCl2 • 4Н20) дают возможность получать покрытия большей толщины, но меньшей твердости. Наибольшее распространение получили электролиты средней концентрации, содержащие 400 г/л FeCl2 • 4Н20,2 г/л НС1 и 10 г/л МпС12 • 4Н20. Этот электролит имеет высокий выход по току и обеспечивает хорошие механические свойства покрытий.
По температуре электролита в процессе работы различают холодные t 50 °С электролиты. В холодные электролиты вводится двухлористый марганец для повышения качества покрытий.
Сернокислые электролиты, содержащие в своем составе сернокислое железо FeS04 • 7Н20, в ремонтном производстве распространены меньше. В настоящее время имеется достаточное количество составов электролитов, позволяющих получать качественные покрытия.
Одним из наиболее серьезных дефектов, получаемых при осаждении железа, является шероховатость, однако она не является признаком выбраковки. Шероховатость (бугорчатость) поверхности покрытия вызывается двумя причинами: наличием на поверхности детали посторонних твердых частиц (частицы шлама) и наличием неровностей и острых выступающих кромок и углов деталей. Эти неровности вызывают местное повышение плотности тока, здесь вырастают бугорки или острые углы (железа). Поэтому нельзя вести электролиз в помутневшем электролите. Иногда наблюдается шелушение осадка. Избежать этот дефект можно предварительным обезжириванием детали и исключением перерыва в подаче тока.
Ванны для железнения изготавливаются из листовой стали, внутренняя поверхность которых облицовывается кислотостойким материалом. В практике нашли применение ванны, облицованные антигмитовыми плитками, эмалированные, гуммированные ванны и керамические ванны небольшого объема (до 200 л). Антигмит марки АТМ-1, получаемый путем пропитки графита фенолформальдегидной смолой, и металлические ванны из титана отличаются от других материалов высокой теплопроводностью и хорошей химической и механической прочностью и рекомендуются для изготовления ванн с внешним обогревом.
Износ устраняют натиранием. С.Я. Ландо Изношенные отверстия в корпусных деталях чаще всего ремонтируют методом постановки втулки. Процесс этот довольно трудоемкий, поэтому нередко такие детали заменяют новыми. Иногда для восстановления изношенных отверстий в деталях из чугуна и алюминиевых сплавов целесообразно применять электронатирание. Электронатирание — один из методов нанесения гальванических покрытий. Этот процесс относится к вневанным способам наращивания на поверхность гальванических покрытий. Сущность его заключается в том, что к детали (катоду) подключают провод, идущий от отрицательного полюса источника питания постоянным током. Анодом служит угольный или металлический стержень, который обертывают специальным адсорбирующим материалом, пропитывают электролитом и соединяют с положительным полюсом. Переход металла с электролита на восстанавливаемую деталь осуществляется во время перемещения анода по покрываемой поверхности. Материал, на который постоянно поступает электролит, служит как бы электролитической ванной, и при включенном токе начинается процесс электролиза. Положительно заряженные ионы металла, находящиеся в электролите, соприкасаясь с поверхностью отрицательно заряженной детали, восстанавливаются и отлагаются в виде атомов металла. Электронатиранием можно ремонтировать изношенные отверстия под подшипники в тех местах, где во время работы деталь не испытывает большие силовые нагрузки, например, в корпусах водяных насосов, крышках генераторов, картерах коробок передач и т. п. При восстановлении отверстий в таких деталях, как вращатель анодного приспособления, может быть использован вертикальносверлильный или какой другой станок, у которого шпиндель крутится со скоростью 22–28 об/мин, а в качестве источника тока применен любой выпрямитель или генератор постоянного тока напряжением не ниже 30 В. Анод изготавливают из стального круга. Его диаметр после обработки должен быть на 3–4 мм меньше диаметра восстанавливаемого отверстия. Конусная часть остова анода должна входить в шпиндель станка и прочно в нем удерживаться. На цилиндрическую часть остова анода плотно наматывают какуюнибудь ткань, хорошо впитывающую жидкость, например сукно. Диаметр анода с навернутым на него материалом должен быть таким же, как диаметр восстанавливаемого отверстия, т. е. при вращении анода в отверстии детали материал должен прилегать к его стенкам. Для перекачки электролита из поддона к месту электронатирания применяют насос. Технологический процесс восстановления изношенных отверстий гальваническим электронатиранием состоит из следующих операций: мойки деталей и зачистки поверхности отверстий шлифовальной лентой, обезжиривания отверстий 50%-ным раствором едкого натра, травления поверхности отверстия 20%-ным раствором соляной кислоты, декапирования, гальванического натирания,. обезжиривания ацетоном и промывки в горячей и холодной воде. После соответствующей подготовки детали и отверстия ее закрепляют на стол станка, предварительно отцентрировав относительно шпинделя отверстие, опускают в него анод, включают насос подачи электролита, станок и источник тока. В начале процесса к детали подключают плюсовой провод от источника тока, при этом происходит декапирование поверхности отверстия. Через 30–50 сек переключают полярность источника тока на обратную, при которой положительный полюс подсоединен к вращающемуся аноду. С этого момента начинается осаждение на деталь металла. По окончании натирания выпрямитель и насос подачи электролита выключают, извлекают анод из отверстия детали и снимают ее со станка. Затем калибром проверяют диаметр восстановленного отверстия. Для натирания чугунных деталей применяют электролит следующего состава: сернокислый цинк 600 г/л, борная кислота 30 г/л. Для натирания деталей из алюминиевых сплавов электролит составляют из сернокислого цинка (600 г/л) и сернокислого алюминия (30 г/л). Вот режимы электронатирания деталей: температура электролита (°С) 18–23, кислотность электролита (рН) 3,5–4,5, плотность тока (А/дм2) 180–220, напряжение (В) 25–28. При этом режиме на поверхности отверстия отлагается слой металла толщиной: за 1–2 мин. 0,1–0,15 мм, за 2–3 мин. 0,15–0,20 мм, за 3–4 мин. до 0,3 мм. После восстановления отверстия гальваническим натиранием не требуется никаких дополнительных механических операций для обработки лишнего слоя, так как при запрессовке подшипника лишний металл снимается его обоймой. В заключение для сравнения добавим, чтобы восстановить деталь с изношенным отверстием методом постановки втулки, надо затратить в 6–8 раз больше времени, чем способом электронатирания.
Твёрдое гальваническое железнение (осталивание) в холодном электролите с использованием асимметричного и постоянного токов.
Эффективным и перспективным в ремонтном производстве является метод гальванического холодного железнения с применением нестационарных электрических режимов, обладающего рядом преимуществ по сравнению с железнением в горячих электролитах на постоянном токе: высокой универсальностью, т.е. возможностью получения осадков железа различной твердости без изменения температуры электролита и его состава; упрощением конструкции ванн из-за отсутствия необходимости подогрева электролита; улучшением условий труда из-за снижения количества испарений с поверхности электролита; низкой стоимостью. При этом в электрических схемах установок применяют переменный ток.
При железнении с применением нестационарных электрических режимов импульс анодного тока разрушает прикатодную пленку, богатую вредными включениями (например, гидроокисью железа) и имеющую пониженную концентрацию ионов двухвалентного железа. В связи с этим снижается поляризация электродов и уменьшается количество инородных включений в покрытии, т.е. улучшается его качество. Снижение поляризации электродов позволяет увеличить применяемую плотность тока и таким образом повысить производительность процесса. Применение нестационарных электрических режимов при железнении повышает также равномерность толщины,, покрытия, так как анодная составляющая тока при растворении металла покрытия снимает его прежде всего с выступающих частей.
Основными факторами, влияющими на свойства осадков железа из холодных хлористых электролитов при использовании асимметричного переменного тока, являются катодная плотность тока и коэффициент асимметрии р. Изменением катодно-анодного отношения (уменьшением анодной составляющей) можно в одной ванне получить осадки различной твердости.
В качестве источника тока применяется, например, специально адаптированный агрегат Пульсар Про 100/24Р-54М. Эта модификация была разработана по техническому заданию специально для техпроцесса железнения.
Режимы работы выпрямителя обеспечивают выполнение всего техпроцесса в целом или частично в соответствии с графиком, приведенным ниже.
Для настройки процесса технологу доступна регулировка следующих параметров:
| Наименование параметра | Участок на графике |
| Длительность предварительного травления | a-b |
| Площадь деталей для предварительного травления | a-b |
| Анодная плотность тока для предварительного травления | a-b |
| Длительность бесшламного травления | b-c |
| Анодная плотность тока для бесшламного травления | b-c |
| Длительность цикла асимметричного тока | c-d |
| Катодная плотность тока для асимметричного тока | c-d |
| Начальное катодно-анодное соотношение | c-d |
| Длительность участка роста тока | d-e |
| Длительность участка поддержания тока | e-… |
| Длительность сигнала по окончании цикла асимметричного тока |
Компания Навиком по запросу может изготовить источники технологического тока на любые номинальные значения тока и напряжения и адаптировать возможности управления к любому технологическому процессу.
Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования
Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий
Создать аккаунт
Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!
Войти
Похожие публикации
Господа помогите разобраться с проблемой. Пытаюсь покрыть свинцовую деталь слоем железа, ток постоянный, электролит соляная кислота и хлорное железо. Деталь покрывается налетом практически черного цвета, который легко смывается водой. В чем здесь дело? Заранее благодарен.
существует ли технология востановления размеров изношенных, стальных деталей процессом осталивания, столщиной наносимого слоя более 2-х мм?
Занимаюсь процессом осаждения железа на трубную сталь. Подскажите, как можно померить сцепление или адгезию осажденного металла с основой. Где можно найти выпрямители с регулируемыми праметрами, силы тока и напряжения? Какие электролиты, параметры тока и температуры способствуют высокой степени сцепления?
В качестве основы взят горячий хлористый электролит (300-350 г/л). Подскажите, какие добавки в электролит целесообразно испытать для получения износостойкого покрытия (пара трения чугун СЧ15 - сталь 9ХС HRC 46. 48, абразивный износ), дисперсность добавок 5-20 нм? Исходя из каких соображений выбираются добавки? Можно ссылки на web станицы или литературу где это объясняется.
Столкнулся с такой проблемой. Покрытие нанесенное на Сталь 9ХС отслаивается. Слышал что это происходит за счет отрицательного влияние хрома металла на адгезию покрытия. Правда ли это и как с этим бороться?
Электролит: 300-350 г/л хлорида железа, pH - 1,1-1,2. Режимы: ток - 25 А/дм2, температура - 70 гр, время выдержки под током 30 мин.
Предварительная подготовка: двойное анодное травление (очистка в растворе HCl + снятие шлама в растворе H2SO4), выдержка без тока в электролите 1,5-2 мин.
Если кто сталкивался с покрытием железом легированных закаленных сталей подскажите рабочий тех процесс. Либо хоть где почитать именно об этом. Очень нужно.
Железо, осажденное на катоде электролитическим путем, представляет собой металл серебристо-белого цвета с мелкокристаллической структурой. По своему составу электролитическое железо приближается к малоуглеродистой стали с содержанием углерода 0,0З—0,06%. При определенных составе электролита и режимах электролиза могут быть получены электролитические осадки железа, по своим физико-механическим свойствам не уступающие закаленной стали. Поэтому процесс электролитического покрытия сталей железом называют осталиванием. Осталиванием можно получить стальное покрытие микротвердостью 550—650 кГ/кв.мм НВ 50—56) без последующей термической обработки. В случае необходимости получения покрытия с более высокой твердостью его можно подвергнуть цементации с последующей закалкой и отпуском или хромированию.
Стальное гальваническое покрытие характеризуется высокой износостойкостью. Как показали исследования это объясняется только высокой твердостью покрытия, но и особенностью его структуры (мелкоигольчатая). Кроме того, большое влияние на увеличение износостойкости покрытия оказывают окисные пленки, образующиеся на поверхности покрытия в процессе трения и действующие подобно смазке. Прочность сцепления покрытия с основным металлом достаточно высокая, в результате чего обеспечивается надежная работа восстановленной детали при значительных динамических нагрузках.
Оборудование для осталивания применяют такое же, как и для хромирования. Вместе с тем установки для осталивания имеют свои особенности и дополнительные устройства, отличающие их от ванн хромирования.
Восстановление деталей осталиванием производят в горячих хлористых электролитах, состоящих из водного раствора хлористого железа, хлористого марганца, хлористого натрия (поваренной соли) и соляной кислоты. Эти электролиты обладают высокой агрессивностью по отношению к большинству металлов и их сплавов, для защиты металлической ванны от агрессивного действия электролита ее футеруют кислотостойкими материалами — углеграфитовыми или кислотостойкими силикатными (керамика, диабаз, стекло) плитками на кислотостойкой замазке. На некоторых предприятиях применяют ванны, эмалированные изнутри кислотостойкой эмалью, а также ванны, изготовленные из фаолита представляющего собой феноло-формальдегидную пластмассу. Листовой фаолит может быть использован для футеровки стальных ванн. Фаолит характеризуется плохой теплопроводностью. Поэтому в ваннах, изготовленных из него или футерованных им, устройства для нагрева устанавливают внутри ванны, непосредственно в среде электролита.
При осталивании используют растворимые аноды из малоуглеродистой стали. Растворение анодов в процессе электролиза вызывает загрязнение электролита анодным шламом (нерастворимые частицы), который в виде включений попадает в гальваническое покрытие, ухудшая его качество. Поэтому установка для осталивания должна иметь устройство для фильтрации электролита. Применяют периодическую или непрерывную фильтрацию.
Устройство для периодической фильтрации (отстаиванием) состоит из отстойного бака, установленного над ванной, и насоса, с помощью которого загрязненный электролит из ванны осталивания перекачивается в бак. В баке электролит отстаивается в течение 12—18 ч и затем самотеком сливается в ванну, пройдя предварительно через матерчатый фильтр, в котором задерживаются отдельные частицы примесей, попавшие в струю электролита.
Устройство для непрерывной фильтрации состоит из центробежного насоса и фильтрпресса, включенных последовательно. Часть электролита непрерывно откачивается из ванны и, пройдя фильтр- пресс (очистившись от загрязнений), опять поступает в ванну. Таким образом обеспечивается 3…4-кратный обмен всего электролита в ванне в течение смены. Насосы для перекачки электролита изготовляются из фаолита и других кислотостойких материалов.
Высокая температура электролита в процессе осталивания 60-80С способствует его испарению. В результате испарения уменьшается количество воды и свободной соляной кислоты. Кроме того, часть соляной кислоты участвует в химических реакциях при электролизе. Все это вызывает изменение концентрации состава электролита и, как следствие, свойств покрытия. Поэтому установки для осталивания должны иметь устройства для пополнения электролита водой (взамен испаряющейся) и соляной кислотой. Большое значёние при осталивании имеет поддержание постоянной температуры электролита. Нельзя допускать резкого колебания температуры верхних и нижних слоев электролита. Поэтому в процессе осталивания рекомендуется перемешивать электролит и поддерживать заданную температуру с точностью 1С. Промышленность выпускает автоматические устройства для поддержания постоянной заданной температуры электролита, которые рекомендуется использовать в процессе работы гальваничёских участков ремонтных заводов.
Технологический процесс осталивания имеет много общего с технологическим процессом хромирования. Он также состоит из трех стадий: подготовки деталей к нанёсению покрытия, нанесений покрытия и обработки деталей после нанесения покрытия.
Механическая обработка поверхности детали. Основное назначение этой операции — получение однородной структуры, в отличие от хромирования, где она выполняется с целью получения правильной геометрической формы поверхности детали. Это связано с тем, что в эксплуатации на отдельных участках поверхности детали образуется наклеп, который может привести к неравномерному травлению при декапировании и отслаиванию покрытия на отдельных участках поверхности детали.
Изоляция мест деталей и приспособления, не подлежащих покрытию. Эта операция необходима для того, чтобы уменьшить потери электрического тока на излишнее выделение металла на местах, не подлежащих покрытию, и таким образом повысить производительность ванны осталивания. Кроме того, изоляция защищает внутренние поверхности деталей и подвесных приспособлений, на которых плотность тока равна нулю, от агрессивного действия электролита. Без изоляции они будут растворяться в горячем кислом электролите. В качестве изоляционного материала используют цапонлак, эмалит, клей БФ-2, бакелитовый лак, листовой целлулоид (смытую кинофотопленку), резину, хлорвиниловые пластикаты и эмали. В ряде случаев отдельные поверхности деталей изолируют с помощью съемных футляров (колпаков), изготовляемых из пластмасс (текстолита, винипласта, карболита и т.п.). Такие футляры используют многократно.
Декапирование (электрохимическое) производят в ванне с электролитом.
Нанесение покрытия. Пассивная пленка, образовавшаяся на поверхности детали в результате декапирования, непосредственно перед осталиванием должна быть разрушена для прочного сцепления осаждённого металла с деталью, с этой целью детали погружают в ванну осталивания и выдерживают в ней без тока в тёчение 10—50 сек. Затем включают ток плотностью Да 5А/кв.дм и в течение 5…10 мин доводят его плотность до заданного значения.
При выборе режимов работы ванны следует учитывать конфигурацию восстанавливаемых деталей, условия их работы и требуемую толщину покрытия. Для деталей сложной конфигурации в связи со склонностью хлористых электролитов к образованию наростов на острых гранях и выступающих частях, плотность тока следует снижать. Более низкую плотность тока нужно назначать также в тех случаях, когда необходимо получить более толстые покр. с гладкой поверхностью.
Время выдержки деталей в ванне осталивания зависит от требуемой толщины слоя покрытия. Скорость осаждения металла на детали 0,25—0,3 мм/ч. Гладкие покрытия при твердом осталивании получаются толщиной до 1,0—1,2 мм. В случае необходимости получения покрытий большей толщины процесс осталивания следует производить в несколько приемов. При этом пёрёд каждым новым осаждением металла необходимо выполнить все операции подготовки деталей к осталиванию.
Пористое осталивание. Гладкое твердое покрытие имеет множество микроскопических трещин. Это дает возможность получить путем анодной обработки (как и при хромировании) пористую поверхность, которая при работе сопряженных деталей в условиях недостаточной смазки обеспечит создание устойчивого смазочного слоя. Глубина пор (каналов) достигает величины 0,07— 0,1 мм. Густота сетки каналов зависит от концентрации электролита и режима работы ванны осталивания.
Термическая обработка состоит из нагрева детали в масляной ванне (или в сушильном шкафу) до температуры 100—150°С. Целью ее является увеличение коррозионной стойкости покрытия и снижение его водородной хрупкости.
Достоинства: 1) Высокая твердость (650 кГ/мм и износостойкость покрытия (равная износостойкости закаленной стали марки 45) позволяет использовать этот способ для восстановления деталей :широкой номенклатуры.
2) Высокая прочность сцепления твердого покрытия с основным металлом обеспечивает надежную работу деталей в тяжелых условиях эксплуатации. -
3) Невысокая температура электролита (до 100° С) при осаждении Металла не оказывает термического влияния на восстанавливаемую деталь (не нарушает структуру металла и термическую обработку).
4) Получение осадков толщиной 1,0—1,2 мм и более (при повторении процесса) дает возможность восстанавливать детали с боль 1вим износом.
5) Более высокая рассеивающая способность электролитов хлористого железа по сравнению с электролитами, используемыми при хромировании.
6) Высокий выход по току (85—95%)
7) Высокая производительность процесса (значительно выше, чем процесса хромирования). -
8) Недефицитность материалов, используемых для приготовления электролита.
9) Стоимость процесса осталивания ниже стоимости процесса хромирования.
10) Возможность автоматизации процесса, как и при хромировании.
К недостаткам осталивания следует отнести некоторую сложность подготовки деталей к нанесению покрытия и необходимость частой фильтрации и систематического корректирования электролита.
В заключение необходимо отметить, что применение на ремонтных заводах твердого осталивания технически возможно и экономически целесообразно.
Читайте также: