Анализ работы и характеристика основных причин потери работоспособности узла, Выбор способа восстановления детали - Технология восстановления валика удвоителя
Валики удвоителя работают при постоянных статических нагрузках на износ. В связи с этим их изготавливают их высокопрочной и износостойкой стали 50Х.
Основные дефекты, встречающиеся при эксплуатации валиков:
- 1. износ поверхности паза под фиксатор; 2. износ наружной поверхности под картер;
Эти дефекты возникают в результате длительной эксплуатации без ремонта или замены под действием истирающих сил.
Выбор способа восстановления детали
При восстановлении данных дефектов целесообразнее использовать методы напыливания или электролитического осаждения металлов с последующим шлифованием поверхности 2 и расточки поверхности 1 фасонным резцом.
При анализе способов электролитического осаждения металлов приходим к выводу, что эффективнее использовать ГВПХИ - гальваническое износостойкое покрытие хромом по следующим причинам:
- - вид основного металла - стали всех марок и чугуны; - вид поверхности восстановления - наружные и внутренние цилиндрические поверхности; - толщина наращивания - 0,01...0,5 мм, что вполне достаточно для восстановления детали; - покрытие - любые виды нагрузок; - коэффициент износостойкости достигает 2-3, а у других способов 0,85...1; - коэффициент выносливости - 0,7, у других 0,62...0,65; - коэффициент сцепляемости - 0,9, у других способов - 0,55...0,8; - микротвердость - 4500-12000 МПа; - удельная суммарная трудоемкость наращивания - 13,8-17,8 н-ч/м2.
Суть восстановления деталей гальваническими покрытиями в следующем [4].
Более 85 % деталей тракторов и автомобилей и 95 % деталей двигателей выбраковывают при износе не более 0,3 мм. Их целесообразно восстанавливать гальваническими покрытиями. Рассмотрим преимущества такого способа восстановления перед другими:
Отсутствие термического воздействия на детали, вызывающего в них нежелательные изменения структуры и механических свойств;
Получение с большой точностью заданной толщины покрытий, что приводит к снижению до минимума припуска на последующую механическую обработку и ее трудоемкости или вовсе исключению обработки;
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.
Технология нанесения гальванических покрытий.
Технологический процесс состоит из трех групп операций: подготовки деталей к наращиванию, нанесения покрытия и последующей обработки.
Подготовка деталей. Сцепление металла покрытия с металлом детали обусловливается их межмолекулярным взаимодействием. Межмолекулярные силы заметно проявляются только в том случае, если расстояние между атомами составляет не более 5-10-5 мкм. Они убывают пропорционально третьей степени межатомного расстояния.
Покрываемым поверхностям придают необходимую шероховатость. С них удаляют различные загрязнения, жировые и оксидные пленки. Металл осаждается на активном чистом катоде, свободном от чужеродных частиц. В результате покрытие физически сращивается с основным металлом настолько прочно, что не отслаивается от детали даже при ее разрушении и работает как одно целое с основным металлом. Нарушение технологии подготовки уменьшает его сцепляемость и может привести к отслаиванию от детали.
Механическая обработка предназначена для удаления с покрываемой поверхности следов износа и придания ей требуемой шероховатости. В процессе восстановления детали обычно шлифуют до шероховатости, соответствующей 6...7-му классу, или зачищают шкуркой (при небольших равномерных износах).
Промывки органическим растворителем (бензином, керосином и др.) применяют тогда, когда необходимо дополнительно очистить деталь от грязи и масла, скопившихся в углублениях, отверстиях и т. д.
Изоляция поверхностей деталей, не подлежащих покрытию, токонепроводящими материалами служит для сохранения геометрических размеров поверхностей, предотвращения потери электроэнергии и металла. Ее выполняют с помощью постоянных изоляторов (коробки, трубки, шайбы и т. д.) или изоляционных материалов (тонкой резины, листового целлулоида, изоляционной ленты, пленочных полимерных материалов, церезина, пластизоля и др.).
Монтаж деталей на подвеску выполняют для их завешивания в ванну с электролитом. Конструкция подвески должна создавать надежный электрический контакт с покрываемыми деталями и штангой ванны. Детали располагают вертикально или наклонно для удаления водорода с поверхностей.
По числу одновременно монтируемых деталей различают индивидуальные и групповые подвески.
Обезжиривание предназначено для удаления жировых загрязнений. Этот процесс основан на том, что животные и растительные жиры под воздействием горячей щелочи разрушаются и образуют мыло (омыляются), которое легко смывается горячей водой. Минеральные неомыляемые жиры, например смазочные масла, под воздействием щелочи образуют эмульсии.
Сплошная пленка разрывается, и масло собирается в отдельные капли, которые отделяются от поверхности деталей и остаются в растворе в мелкораздробленном взвешенном состоянии. Для облегчения эмульгирования в щелочной раствор вводят специальные вещества, называемые эмульгаторами. К ним относят жидкое (растворимое) стекло, поверхностно-активные вещества (ПАВ) и др.
Обезжиривание в щелочных растворах можно проводить химическим и электрохимическим методами. При химическом методе детали погружают в горячий щелочной раствор и выдерживают в нем определенное время.
Продолжительность процесса (5... 60 мин) зависит от температуры раствора и степени загрязнения изделий. Для обезжиривания сталей и чугуна рекомендуется применять раствор, содержащий до 50 г/л едкого натра, по 15...35 г/л тринатрийфосфата и кальцинированной соды и 3...5 г/л синтанола ДС-10. В растворы добавляют 3...5 г/л жидкого стекла или метасиликата натрия. Примерная щелочность раствора (рН) при обезжиривании черных металлов до 12.
Сущность электрохимического обезжиривания заключается в том, что изделия, погруженные в щелочной раствор, включают в цепь электрического тока в качестве катода или анода. На поверхности электродов бурно выделяются пузырьки газа (водород на катоде, кислород на аноде). Они облегчают эмульгирование жиров и масел, механически разрывают и удаляют их пленки, ускоряя тем самым в несколько раз процесс. Скорость последнего мало зависит от концентрации и температуры раствора (60...80 0С) и определяется плотностью тока, которая обычно составляет 3... 10 А/дм2. Чем больше жировых загрязнений на поверхности деталей, тем больше должна быть плотность тока.
Во избежание различных осложнений следует применять либо анодное обезжиривание (3... 10 мин), либо комбинированную обработку - сначала обезжиривать на катоде в течение 4...5 мин, а затем переключать детали на анод и обезжиривать в течение 1...2 мин. В качестве электрода применяют стальные пластины. Расстояние между электродами 50... 150 мм.
После обезжиривания детали тщательно промывают сначала горячей (70...80 0С), а затем холодной водой. Если она равномерно растекается и смачивает всю поверхность детали, а не собирается каплями, то качество обработки хорошее.
Травление предназначено для удаления оксидных пленок и дефектного слоя с покрываемых поверхностей, выявления кристаллической структуры и повышения активности металла. Его проводят химическим и электрохимическим методами.
Химическое травление черных металлов выполняют в водном растворе серной или соляной кислоты или в их смесях. Обычно применяют 15...25%-й раствор серной или 10...20%-й раствор соляной кислоты. При травлении в растворе серной кислоты его часто нагревают до 50...60 0С. Продолжительность процесса (30 мини более) зависит от состояния поверхности детали, концентрации и температуры раствора.
На ремонтных предприятиях этот способ чаще всего служит при подготовке метизов и других мелких деталей к цинкованию и очистке наплавочной проволоки от ржавчины.
Чтобы ускорить процесс и повысить прочность сцепления гальванических покрытий, следует применять электрохимическое травление. Его скорость увеличивается в десятки раз, а расход кислоты уменьшается. Для травления черных металлов обычно используют растворы кислот, чаще серной, и солей соответствующих металлов. Детали завешивают в ванну и включают в качестве катода или анода в электрическую цепь.
Наиболее распространено анодное травление, происходящее за счет электрохимического растворения металла, химического растворения и механического отрывания оксидов от его поверхности выделяющимся на аноде кислородом.
В ремонтном производстве такое травление применяют для восстановления изношенных деталей железнением и хромированием. При железнении его проводят в электролите с содержанием 365 г/л серной кислоты (30%-й раствор) и 10...20 г/л сернокислого железа (FeSO4 * 7Н2О). Температура процесса 18...25 0С. Детали завешивают на анодную штангу. Катодами служат свинцовые пластины, площадь которых в 4...5 раз больше площади покрываемых поверхностей. Стальные детали обрабатывают при анодной плотности тока 50...70 А/дм2 в течение 2...3 мин, а чугунные - при 18...20 А/дм2 в течение 1,5...2,0 мин.
Через некоторое время после начала травления напряжение на ванне повышается, а сила тока снижается. Это объясняется переходом металла из активного состояния в пассивное (пассивирование поверхности) и сопровождается бурным выделением кислорода. Пузырьки последнего срывают травильный шлам, и обрабатываемая поверхность становится чистой с отчетливо выявленной кристаллической структурой и специфическим микрорельефом.
Качество обработки контролируют визуально: для правильно протравленных деталей характерна светло-серая матовая поверхность без блеска, темных пятен и следов травильного шлама.
Для деталей большой массы и сложной конфигурации, изготовленных из высоколегированных сталей и особенно закаленных до высокой поверхностной твердости, при таком травлении не всегда достигается хорошая прочность сцепления. Поэтому применяют двойное травление: сначала в растворе хлористого железа (электролите железнения), а затем в 30%-м растворе серной кислоты. Стальные детали травят в ванне железнения при анодной плотности тока 40...80 А/дм2 в течение 2...5 мин (в зависимости от состояния поверхности деталей), а чугунные - при 15...20 А/дм2 в течение 1...2 мин.
Перед хромированием детали подвергают анодному травлению в растворе, содержащем 100...150 г/л хромового ангидрида и 2...3 г/л серной кислоты, или непосредственно в электролите для хромирования. Стальные детали обрабатывают при анодной плотности тока 25...40 А/дм2 в течение 30...60 с (чем более углеродистая и легированная сталь, тем меньше время травления), а чугунные - при 20...25 А/дм2 в течение 5... 10 с. Температура электролита 50...60 0С. Нанесение покрытий. В ремонтном производстве из гальванических покрытий чаще всего применяют железнение и реже - хромирование, цинкование и никелирование.
Хромирование служит для получения мелкозернистых покрытий микротвердостью 4000... 12 000 МПа с низким коэффициентом трения и высокой сцепляемостью. Хром химически стоек против воздействия многих кислот и щелочей, жароустойчив, что обеспечивает деталям высокую износостойкость даже в тяжелых условиях эксплуатации, превышающую в 2...5 раз износостойкость закаленной стали. Наибольшая износостойкость покрытия получается при твердости 7000...9200 МПа.
Однако хромирование - энергоемкий, дорогой и малопроизводительный процесс. Его используют для следующих целей:
Защитно-декоративное хромирование арматуры автомобилей, велосипедов, мотоциклов, вагонов и т. д.;
Увеличение износостойкости и ресурса пресс-форм, штампов, измерительных и режущих инструментов, трущихся поверхностей деталей машин (поршневых колец, штоков гидроцилиндров, плунжеров топливных насосов) и др.;
Восстановление малоизношенных ответственных деталей автомобилей, тракторов и различного оборудования;
Повышение отражательной способности при изготовлении зеркал, отражателей и рефлекторов.
Для этого процесса в отличие от других характерны следующие особенности.
Главным компонентом электролита служит хромовый ангидрид (СrО3), образующий при растворении в воде хромовую кислоту (СrO3 + Н2О = Н2СrО4). Главный компонент при других процессах - соль осаждаемого металла. Хром осаждается лишь при наличии в электролите определенного количества посторонних анионов, чаще всего сульфатов (SO4 2-). Он шестивалентен в электролите. На катоде осаждается двухвалентный металлический хром. Механизм его осаждения весьма сложен и еще недостаточно изучен.
Большая часть тока расходуется на побочные процессы, в том числе на разложение воды и обильное выделение водорода, в результате чего выход хрома по току мал (10...40 %). С увеличением концентрации и температуры электролита выход по току уменьшается, тогда как при осаждении других металлов, наоборот, увеличивается.
3. Хромовый анод растворяется при электролизе с анодным выходом по току, в 7...8 раз превышающим выход по току на катоде. В результате концентрация ионов хрома в электролите непрерывно возрастает. Применяют нерастворимые аноды, изготовленные из свинца или из сплава свинца с 6 % сурьмы. При использовании нерастворимых анодов электролит постоянно обедняется и его необходимо периодически контролировать и корректировать, добавляя хромовый ангидрид.
Для хромирования применяют простые сульфатные электролиты № 1,2 и 3 состоящие из хромового ангидрида, серной кислоты и воды.
На процесс большое влияние оказывает соотношение между концентрациями хромового ангидрида СгОз и серной кислоты H2SO4. Для осаждения покрытий хорошего качества и с наибольшим выходом по току необходимо, чтобы оно было равным 100 (допускается изменение от 90 до 120). С этой же целью в электролите должно быть 1...2 % (от количества СгО3) ионов трехвалентного хрома, который получают проработкой электролита током плотностью 4...6 А/дм2 при температуре 45...50°С и соотношении SK:SA = 4...6.
Обычные хромовые покрытия плохо смачиваются маслами и прирабатываются. Чтобы повысить износостойкость деталей, работающих при больших давлении и температуре и недостаточной смазке, следует применять пористое хромирование. Пористый хром представляет собой покрытие, на поверхности которого специально создаются большое количество пор или сетка трещин, достаточно широких для проникновения в них масла. Его можно получить механическим, химическим и электрохимическим способами.
Наиболее широко используют электрохимический способ. Он заключается в том, что покрытие осаждают с сеткой микротрещин. Для их расширения и углубления покрытие подвергают анодной обработке в электролите того же состава, что и при хромировании (поверхность трещин активнее и растворяется гораздо быстрее других участков хрома). В зависимости от режима хромирования и анодного травления можно выполнить канальчатую и точечную пористость.
Для образования пористых покрытий деталь хромируют в универсальном электролите при плотности тока 40...50 А/дм2, а затем переключают полярность ванны и проводят анодное травление при той же плотности. Канальчатую пористость получают при температуре электролита 58...62 0С и продолжительности травления 6...9 мин, а точечную - 50...52 0С и 10...12 мин. На анодное травление оставляют припуск 0,01 ...0,02 мм на диаметр.
Пористое хромирование поршневых колец увеличивает их износостойкость в 2...3 раза, а износостойкость гильзы - в 1,5 раза.
Обработка деталей после покрытия. После нанесения покрытия детали промывают водой и подвергают нейтрализации в щелочных растворах для удаления следов электролитов и предупреждения коррозии. Например, после хромирования их нейтрализуют в растворе кальцинированной соды (20...70 г/л) при 15...30 С в течение 15...30 с. Особенно тщательно необходимо обрабатывать детали, покрываемые в хлористых электролитах, так как оставшиеся ионы хлора вызывают интенсивную коррозию покрытия во влажной атмосфере. Для этого их промывают и нейтрализуют в 10%-м растворе щелочи при температуре 60...80°С в течение 5...10 мин.
Термическая обработка служит для сушки или улучшения свойств покрытий. Детали сушат в сушильном шкафу при 50... 100 0С в течение 5... 10 мин.
При электролизе выделяется водород, который внедряется в покрытие, что увеличивает хрупкость, снижает усталостную прочность детали и сцепляемость покрытия. Поэтому ответственные хромированные детали, работающие при больших динамических нагрузках или же требующие повышенной точности и стабильности размеров (плунжерные пары), обезводороживают, нагревая их при температуре 180...230 0С в течение 2...3 ч.
При механической обработке мягкие покрытия точат, а твердые - шлифуют или хонингуют.
Детали, восстановленные хромированием, рекомендуется шлифовать электрокорундовыми кругами (24А25СМ2К и 34А40СМ2К) на керамической связке зернистостью 25...40 средне мягкой твердости. Скорости вращения круга и детали 25...35 м/с и 25...60 м/мин, глубина шлифования до 0,012 мм, продольная подача 0,1...0,3 ширины круга, обильное охлаждение (не менее 10 л/ мин).
Похожие статьи
-
Выбор и обоснование технологического процесса серебрения Предварительная подготовка поверхности металла перед покрытием необходима для того, чтобы...
-
Основные положения к выбору способа литья - Технология конструкционных материалов
При выборе способа литья для получения заготовки в первую очередь должен быть рассмотрен вопрос экономии металла. Металлоемкость можно снизить...
-
Электролитическое хромирование. - Гальванические покрытия
Хромирование подразделяют на коррозионностойкое, износоустойчивое, пористое и декоративное. Различают три группы деталей, наращиваемых хромом,...
-
Таблица 1. Приспособления, инструмент для разборочно-сборочных работ Наименование инструмента Обозначение инструмента Стандарт Ключ гаечный с открытым...
-
Травление - Технологические советы
Травление (как подготовительная операция) позволяет удалить с металлических деталей прочно сцепленные с их поверхностью загрязнения (ржавчину, окалину и...
-
Выбор материала и технология производства заготовок деталей и инструментов
ВЫБОР МАТЕРИАЛА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ И ИНСТРУМЕНТОВ Цель работы - провести анализ условий работы заданного изделия, выбор...
-
Способы пайки. - Технологии изготовления кремниевых полупроводниковых приборов
Способы пайки классифицируют в зависимости от используемых источников нагрева. Наиболее распространены в промышленности пайка в печах, индукционная,...
-
Характер разрушения основных деталей оборудования (анализ причин) - Электроцентробежный насос
Аварии установок погружных центробежных насосов для добычи нефти, так называемые отказы (расчленения самопроизвольные) или "полеты", проблема последних...
-
Введение - Технология восстановления валика удвоителя
Восстановление валик съемник Ремонтное производство -- это особый вид частичного производства машин или оборудования, характеризующийся неравнопрочностью...
-
Теоретические основы процесса меднения - Серебрение алюминиевых деталей
Медные покрытия обычно не применяются как самостоятельные электролитические покрытия ни для защиты стальных деталей от коррозии, ни для декоративной цели...
-
Введение, Основные понятия - Гальванические покрытия
В реферате рассматриваются методы гальванического упрочнения: электролитическое хромирование, электролитическое железнение. Хромирование используют для...
-
Физический способ состоит в термическом испарении и конденсации под специальным колпаком в вакууме наносимого вещества или его катодном распылении на...
-
Характеристика способов горячего формования - Изготовление деталей из пластмасс
Литье под давлением применяют для изготовления деталей из термо - и реактопластов. При литье под давлением (рис.16) материал в гранулированном или...
-
Описание конструктивных особенностей и условий работы ремонтируемой детали Условия работы данной детали являются сложными и тяжелыми. Вал постоянно...
-
Нанесение металлических покрытий, Никелирование - Технологические советы
Химическое покрытие одних металлов другими подкупает простотой технологического процесса. Действительно, если, например, необходимо химически...
-
Для изготовления передней рамы фронтального погрузчика МоАЗ 40484 применяется механизированная сварка, для сварки в защитном газе плавящимся проволочным...
-
Возможные способы получения заготовки Виды обработка металлов давлением Процессы обработки металлов давлением по назначению подразделяют на два вида: 1)...
-
Маршрутная технология процесса восстановления деталей - Ремонт токарного станка
Разработка технологического процесса восстановления изношенной детали состоит из следующих этапов: 1) изучение исходных данных. 2) выбор базовых...
-
Обработка резанием является одним из самых универсальных видов обработки. Этим методом можно получать детали любой формы при любых требованиях к чистоте...
-
Проверяем пригодность роликоподшипников конических однорядных по ГОСТ 333-79, условное обозначение - 7202. Проверим пригодность подшипника по [8;c.103]:...
-
Технология ремонта деталей машин и оборудования - Эксплуатация и ремонт горных машин и комплексов
Известно, что изношенные поверхности деталей могут быть восстановлены, как правило, несколькими способами. Для обеспечения наилучших экономических...
-
Актуальными в настоящее время являются вопросы повышения надежности и долговечности машин, приборов, установок, повышение их качества и эффективности...
-
Цианирование - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Цианирование в сталелитейном производстве -- процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при температурах...
-
Азотирование - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Азонирование -- это технологический процесс химико-термической обработки, при которой поверхность различных металлов или сплавов насыщаютазотом в...
-
Обработка на сверлильных станках, Макроскопический анализ - Обработка на сверлильных станках
Технологические возможности обработки на станках сверлильной группы Обработкой на сверлильных станках получают цилиндрические, конические, плоские и...
-
Волочение металла - Технология обработки металлов давлением
Волочение металла -- это протягивание изделия круглого или фасонного профиля через отверстие волочильного очка (волоку), площадь выходного сечения...
-
При фиксированном эффективном фонде времени работы производственная программа в вариантах определяется по формуле: (3.1) Где - годовая производственная...
-
Т. к. партия изготовляемых деталей составляет 400шт. Производство не крупносерийное; материал детали не литейная сталь, в исключительных случаях...
-
В зависимости от типа производства (массовое, серийное, единичное) и требований к качеству изделия выбирают способ изготовления изделия - горячее...
-
Пассивирование - Технологические советы
Пассивирование-- процесс создания химическим путем на поверхности металла инертного слоя, который не дает собственно металлу окисляться. Процессом...
-
Выбор схемы базирования и описание работы приспособления Анализируя техническое задание, эскиз детали под выполняемую операцию из ГОСТ 21495-76 выбираем...
-
Выбор материала при проектировании конструкции кузова инновационного подвижного состава обусловлен тенденций современного вагоностроения направленного на...
-
Составы растворов в процессе работы непрерывно изменяются. Поддержание постоянной концентрации составных частей осуществляется на основе периодических их...
-
Электролитическое железнение - Гальванические покрытия
При железнении, как и при других электролитических процессах, состав и свойства осажденного металла зависят от состава электролита и режимов наращивания....
-
Надежность - это комплексное свойство технического объекта (приборы, устройства, машины, системы); состоит в его способности выполнять заданные функции,...
-
Введение - Консервирование мяса
В странах с жарким климатом хранение охлажденного мяса и других мясных продуктов длительные сроки невозможно без использования холодильных установок....
-
Общая характеристика размерной обработки - Технологические возможности способов резания
Механическая обработка поверхностей заготовок является одной из основных завершающих стадий изготовления деталей машин. Одна из актуальных задач...
-
Сплав Д1 - относится к числу дюралюминов. Такой вид сплавов обладает достаточно высокой прочностью, пластичностью и относится к числу нормальных...
-
Выбор метода и способа получения заготовки Необходимость экономии материальных ресурсов предъявляет высокие требования к рациональному выбору заготовок,...
-
Характеристика обрабатываемых деталей. Обоснование вида и толщины покрытий Серебро широко применяется в гальванотехнике. Серебро - ковкий, пластичный...
Анализ работы и характеристика основных причин потери работоспособности узла, Выбор способа восстановления детали - Технология восстановления валика удвоителя