Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции - Основы технологии производства и ремонта автомобилей - файл 1.doc


Лекции - Основы технологии производства и ремонта автомобилей
скачать (8204 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc8204kb.18.11.2011 17:49скачать

1.doc

1   ...   24   25   26   27   28   29   30   31   ...   39
^

10.3. ХРОМИРОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ


Важным направлением использо­вания гальванических покрытий при упрочнении и восстановлении дета­лей автомобилей и другой техники яв­ляется электролитическое хромиро­вание.

Упрочнению хромированием в про­цессе изготовления подвергаются 40 — 50 наименований деталей гру­зовых автомобилей с общей пло­щадью покрытия 0,4 — 0,6 м2 и 200 — 300 наименований деталей легко­вых автомобилей с общей площадью покрытий хрома 1,8 — 2,2 м2. Еще большее число деталей может быть восстановлено хромированием. По грузовым автомобилям, число дета­лей составляет 60 — 80 шт., площадь покрытия —0,8—1,5 м2; по легковым соответственно 300— 350 шт. и 2,3— 2,6 ма.

В результате хромирования на­блюдается значительное повышение (в несколько раз) износостойкости следующих деталей:

Электролитический хром — твер­дый, хрупкий металл, серебристо-стального цвета с синеватым оттен­ком, обладающим высокой износо­стойкостью и жаростойкостью. Глад­кий хром имеет плохую смачиваемость. Электролитические осадки хрома характеризуются высокими внутренними напряжениями и значительной пористостью.

Существует износостойкое и за­щитно-декоративное хромирование. Износостойкое хромирование приме­няют для восстановления изношен­ной поверхности деталей и покрытия инструмента для повышения их со­противления износу. Защитно-деко­ративное хромирование применяют для защиты изделий от коррозии и придания им красивого внешнего ви­да. Как антикоррозионное и декора­тивное покрытие хром используется обычно с подслоем меди и никеля.

Внешний вид, структура и механи­ческие свойства электролитического хрома изменяются в очень широких пределах в зависимости от условий электролиза, состава и температуры электролита, плотности тока. При не­изменном составе электролита мож­но, изменяя плотность тока и темпе­ратуру, пол учить три различных вида осадков: блестящий, молочный и ма­товый (серый) (рис. 10.6).

Блестящие осадки получают при температуре 329 — 331 К и средних плотностях тока — 35 — 70 А/дм2, Они обладают твердостью порядка 7500 — 9000 МПа, широко разветв­ленной сеткой трещин и большой хрупкостью; рекомендуются для на­ращивания изношенных поверхно­стей деталей при удельных нагруз­ках, не превышающих при сухом тре­нии 2,5 МПа и смазке 40 — 55 МПа.

Из блестящего осадка износостой­кого хрома анодным травлением

можно получить пористый хром, ко­торый используется для деталей, ра­ботающих в условиях недостатка смазки. Анодное травление осущест­вляется в хромовом электролите при плотности тока 30 — 40 А/дм2.

Молочные осадки получают при температуре 333 К и выше и сравни­тельно невысоких плотностях тока — 25 — 35 А/дм2. Они характеризуются твердостью 2500 — 7500 МПа, хоро­шей смачиваемостью и значительной вязкостью по сравнению с блестящи­ми осадками, отсутствием сетки в тонких слоях, рекомендуются для на­ращивания деталей, работающих при средних удельных давлениях порядка 8—10МПа, и как антикоррозионное покрытие.

Матовые (серые) осадки хрома получают при высокой плотности то­ка 70— 100 А/дм2 и сравнительно невысокой температуры 308 — 323 К. Эти осадки характеризуются боль­шой твердостью 12 000 МПа, хрупко­стью, наличием густой сетки трещин и низкой износостойкостью (рис. 10.7).

Все виды износостойкого хрома можно получить в одном универсаль­ном электролите состава: хромовый ангидрид СгО3 250 кг/м3; серная кислота Н24 2,5 кг/м3, но режимы не одинаковы.

Для защитно-декоративных осад­ков хрома режим получения покры­тия следующий: плотность тока — 7 — 30 А/дм2; температура электро­лита— 303 —318 К Декоративный хром наносят на подслои меди, нике­ля.

Схема установки для хромирова­ния деталей показана на рис. 10.8. В отличие от меднения, никелирования, железнения, цинкования, применяе­мых при ремонте, при хромировании аноды изготовляют из свинца, т. е. труднорастворимого металла. Элек­тролит представляет собой раствор двух сильных кислот — хромовой и серной, которые растворили бы ано­ды, если бы они были изготовлены из металлического хрома.

Процесс электролитического хро­мирования характеризуется очень малым выходом по току в стационар­ных ваннах — 13 — 15 %. Причиной является состав электролита (хромо­вая кислота и серная), при котором электрический ток расходуется в ос­новном на разрядку на катоде-детали ионов водорода, а сам процесс хроми­рования является побочным процес­сом.

Кроме универсального электроли­та, существует целый ряд других со­ставов электролитов - саморегули­рующийся, тетрахроматный и др.

Саморегулирующийся электролит обладает свойством автоматического поддержания постоянства отноше­ния количества хромового ангидрида к аниону SО42-, результате чего от­падает необходимость в его частых корректировках. Применяется сле­дующий состав электролита, кг/м3: хромовый ангидрид СrO3— 200 — 300; сульфат стронция CrSO4 — 6,5— 8,5; кремнефторид калия K2SiF6 — 18— 20.

Режим хромирования: плотность тока — 50—100 А/дм2, температу­ра — 323 — 343 К. Наряду с автома­тическим корректированием состава, использование саморегулирующего­ся электролита позволяет повысить износостойкость покрытия и производительность процесса в результате более высокого выхода хрома потоку (18 — 20 %), расширить зону получения блестящих осадков, повысить рассеивающую способность электро­лита.

Тетрахроматный электролит по­зволяет вести процесс при комнатной температуре. Состав электролита (кг/м2): хромовый ангидрид СrО3 — 350 — 400; серная кислота Н24 — 2,0 — 2,5; едкий натр NаОН — 40 — 60; сахар или глюкоза — 1 — 3. Ре­жим хромирования: плотность то­ка — 60 — 80 А/дм2; температура — 291 — 295 К; выход хрома по току — 28-30%.

Хром, полученный из тетрахроматного электролита, не имеет пор, обла­дает низкой твердостью и хорошо прирабатывается.

Для деталей, поверхность которых должна обладать низким коэффици­ентом отражения света, применяется черное хромирование. В связи с низ­кой коррозионной стойкостью черно­го хрома на детали предварительно наносят слой никеля или хрома тре­буемой толщины, после чего помеща­ют их в электролит для черного хро­мирования. Используемые для этой цели электролиты не должны содер­жать серной кислоты. Рекомендован­ный состав электролита приведен в табл. 10.7.

Режим работы черного хромирования

Номер раствора .................. 1 2

Плотность тока ik,. А/дм2 ., 15 — 30 20.— 75

Черное хромирование в отличие от оксидных покрытий и черного никеля термостойко до температуры 500 ° С, устойчиво в вакууме, имеет относи­тельно высокую твердость и высокую износостойкость. Однако для работы на трение покрытие черным хромом мало пригодно. В отечественной практике наибольшее распростране­ние получил электролит 2. .
^

10.4. ЖЕЛЕЗНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ


Впервые электролитическое по­крытие железом было осуществлено в 1869 г. русскими учеными Б. С. Якоби и Е. И. Клейном.

Практическое применение твер­дых железных покрытий для восста­новления автомобильных деталей бы­ло осуществлено также впервые в Рос­сии проф. М. П. Мелковым в 1955 — 1956 гг., который предложил способ получения покрытия в горячих рас­творах хлористого железа с примене­нием растворимых стальных анодов при высокой плотности тока.

К настоящему времени для восста­новления деталей разработано и ис­следовано большое число горячих электролитов различного состава. Среди них выделяют три основные группы: хлористые, сернокислые и смешанные, каждая из которых опре­деляется видом аниона соли железа. Проведенные рядом авторов иссле­дования показали, что сернокислые и смешанные электролиты значитель­но уступают хлористым по ряду пока­зателей. Поэтому в практике ремонт­ного производства наиболее широко используют хлористые электролиты, в состав которых входят хлористое (двухвалентное) железо FeCl2 4Н2О и соляная кислота НС1. Применение их обеспечивает получение плотных мелкозернистых осадков толщиной до 1,0 — 1,5мм с высокими механиче­скими свойствами и износостойко­стью, близкой к износостойкости за­каленной стали. Электролиты допу­скают применение высоких плотно­стей тока (20— 100 А/дм2), причем изменение плотности тока в значи­тельных пределах сопровождается незначительными (1,5 — 2,0 %) коле­баниями выхода по току, что позволя­ет точно определять длительность процесса электролиза и расширяет возможность его автоматизации.

Свойства покрытий зависят от ус­ловий протекания процесса, опреде­ляемых концентрацией соли железа. СМе, плотностью тока Dк, температу­рой электролита. Т и, его кислотностью рН, а также наличием в нем до­бавок. Увеличение содержания солей кислоты в электролите сопровожда­ется относительно небольшим сниже­нием микротвердости покрытий, од­нако оказывает существенное влия­ние на структуру осадков и выход по току, что необходимо учитывать в практике восстановления деталей электролитическим железнением в горячих электролитах.

Составы электролитов для железнения на постоянном токе приведены в табл. 10.8.


Весьма эффективным и перспек­тивным в ремонтном производстве является использование гальваниче­ского холодного железнения с приме­нением нестационарных электриче­ских режимов, обладающего рядом преимуществ по сравнению с желез­нением в горячих электролитах на по­стоянном токе, а именно: 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 испарении с поверхности электролита; низкой стоимостью. При этом в элек­трических схемах установок приме­няют переменный ток (рис. 10.9).

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.

Асимметричный переменный ток улучшает сцепляемость покрытия с основным металлом, благодаря воз­можности постепенного повышения твердости осадка железа. Вначале в течение 2 — 3 мин осаждают слой с невысокой твердостью (1960 — 2450 МПа), с ненапряженной решеткой, который сцепляется значительно прочнее с основным металлом, чем твердый слой с большими внутренни­ми напряжениями растягивающего типа. Затем твердость постепенно увеличивают, повышая катодно-анодное отношение — коэффициент. Таким образом, изменением катодно-анодного отношения (уменьшением анодной составляющей) можно в од­ной ванне получить осадки различной твердости.

Коэффициент асимметрии р1 влия­ет также на структуру покрытия. Микроструктура железа, осажден­ного при р = 2, представляет собой мелкие зерна, микротрещины в осад­ке отсутствуют. При р = 4 структура слоя железа мелкозернистая с нали­чием небольшого количества микро-трещин. Появление микротрещин свидетельствует о напряженном со­стоянии кристаллической решетки электролитического железа, испыты­вающей напряжение растягивающе­го типа. В результате этого происхо­дит повышение твердости. При р = 6 микроструктура аналогична предше­ствующей, однако количество тре­щин заметно увеличивается, а микротвердость повышается. При р = 8 — 12 структура приобретает очень мел­козернистый характер с большим числом микротрещин. Твердость при этом достигает5880 — 6000МПа. Зависимость твердости электролитиче­ского железа от коэффициента асим­метрии р показана на рис. 10.10.

Вторым фактором, влияющим на твердость и износостойкость элект­ролитического железа, является ка­тодная плотность тока, с повышением которой при неизменном коэффици­енте асимметрии р твердость осадка возрастает.

^ Таблица 10.9. Различие в свойствах чистых металлов и металлов с гальваническим покрытием

Характеристика образцов


Пределы


Относительное удлинение

%

Относительное сужение, %

Сопротивление срезу. МПа

Ударная вязкость.

КДж/м2













пропорциональности.МПа

текучести, МПа

прочности.МПа

выносливости, МПа

Сталь 45 нормализованная

392,0

409,8

682,0

290,0

22,0

47,5

57Й.6

917

Сталь 45 нормализованная + тверлое

электролитическое железо (толщина слон 0,1 мм)

401,0

415,0

656,0

240,0

18,0

29,0

499,0

903

Состав электролита и режимы электролитического железнения на асимметричном переменном токе приведены ниже:

^ Состав электролита в килограммах на метр . кубический (кг/мЗ)

Хлористое железо FеС12-4Н2О ... 400

Соляная кислота НС1 ............ 1,5 — 20

^ Режим работы при железненнн на асиммет­ричном переменном токе

Плотность тока 1к, А/дм2 ......... 20

Выход по току, %................ 80 — 90

Температура электролита, К ..... 293

Детали восстановленные электро­литическим железнением, представ­ляют собой биметаллы, свойства ко­торых существенно отличаются от свойств металлов (табл. 10.9). Это об­стоятельство необходимо учитывать при выборе номенклатуры деталей, подлежащих восстановлению нане­сением гальванических покрытий.
1   ...   24   25   26   27   28   29   30   31   ...   39



Скачать файл (8204 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации