• (Обучение бесплатно)
  • Приглашаем учащихся 2-11кл на занятия по
  •  IT-техологиям и радиотехнике
  •  Запись проводится с 30 августа 2018г
  •    по адресу г. Комсомольск-на-Амуре МБОУ ДО КВАНТОРИУМ
  •    ул Краснофлотская, д 22, корп 2. Телефон: (4217) 54-79-88
  •    Начало занятий - сентябрь 2018г.
  •    *OK
  •    JUNRADIO*
                           










                                               


  • I






      
           

Научно-популярный образовательный ресурс для юных и начинающих радиолюбителей - Popular science educational resource for young and novice hams

Основы электричества, учебные материалы и опыт профессионалов - Basics of electricity, educational materials and professional experience

КОНКУРС
language
 
Поиск junradio

Радиодетали
Искать на DESSY.RU
Сервисы

Stock Images
Покупка - продажа
Фото и изображений


 
Выгодный обмен
электронных валют

Интересно
Немного подработать
Есть свободное время?
Можешь немного подработать.
Загрузка...
Друзья JR



JUNIOR RADIO





Восстановление изношенных деталей



Статьи публикуются по мере поступления. Для упорядоченного тематического
поиска воспользуйтесь блоком  "Карта сайта"








Рано или поздно, но любой из нас сталкивается с такой ситуацией - какой-нибудь до этого хорошо работавший механизм начинает "барахлить". Чаще всего причиной этого явления служит износ трущихся деталей. Что можно сделать в этом случае? Очевидно, что при наличии нового комплекта этих деталей наиболее простым решением проблемы является их замена. Но чаще всего такой возможности нет и весь этот механизм оказывается на свалке. Между тем, в большинстве случаев детали можно восстановить, в итоге - несомненная экономия средств. Итак, восстановление изношенных деталей. Сразу оговорюсь, что существует и применяется на практике большое число соответствующих технологий. Однако наибольшее применение нашли различные варианты наплавки, плазменного и вакуумного напыления, гальванических методов. У каждого из этих вариантов имеются как свои достоинства, так и недостатки.

Так, например, любые из технологий, предполагающие существенный нагрев деталей, особенно локальный, мною, при поиске оптимального процесса, были отвергнуты сразу же. Причина - риск возникновения остаточных напряжений и изменения физико-химических свойств поверхностных слоев материала детали, появления микротрещин как в поверхностных слоях самой детали, так и в объеме покрытия. Это не всегда критично, но, тем не менее, нередко нивелирует ценность самого восстановления детали и приводит, вопреки ожиданиям, к необратимой потере детали. Вакуумное напыление предполагает наличие весьма дорогостоящего оборудования и имеет относительно невысокую скорость наращивания слоя металла на восстанавливаемой детали.

Кроме того, и наплавка, и напыление, не позволяют изменять твердость наращиваемого слоя непосредственно в ходе процесса, что нередко приводит (с учетом некоторых других причин) к недостаточному сцеплению покрытия с основой и, как следствие,- к отслаиванию его при дальнейшей обработке (например, шлифовке). Наконец, существенным недостатком наплавки и напыления являются высокие требования к качеству подготовки поверхности детали к процессу и ее чистоте. Традиционная (на постоянном токе, температура 70..90°С) гальваника (железнение, никелирование, хромирование) также страдает многими недостатками. Никелирование, например, нельзя применить на деталях со значительным износом и оно не дает высокой твердости покрытия. Хромирование имеет невысокую скорость осаждения. Железнение не обеспечивает надежного сцепления покрытия с основой, особенно с чугуном и высоколегированными сталями. Перечисленные выше и некоторые другие причины привели к моему отказу от всех вышеупомянутых технологий. На мой взгляд, технология восстановления изношенных деталей должна обладать следующим минимальным набором свойств:

1. не требовать применения дорогостоящих оборудования и материалов;

2. не оказывать существенного влияния на физико-химические свойства материала детали;

3. обеспечивать надежное сцепление покрытия с основой;

4. обеспечивать высокую твердость и износостойкость покрытия;

5. работать при невысокой (в идеале - комнатной) температуре;

6. допускать возможность хотя бы частичной автоматизации процесса.

Всеми этими свойствами, и даже более, обладает изобретенная еще в 1960-х годах и почему-то до сих пор недостаточно широко распространенная технология холодного железнения на асимметричном переменном токе. В том, что эта технология действительно "работает", мне довелось убедиться своими глазами у ее изобретателей, а затем - и в результате собственных экспериментов.

Основными свойствами данной технологии являются:

1. нет необходимости в дорогостоящих оборудовании и материалах;

2. практически не изменяются физико-химические свойства материала восстанавливаемой детали;

3. работа проводится при температуре электролита 18..25°С;

4. возможно регулирование твердости покрытия в пределах 18..62 ед. HRC (без закалки!);

5. обеспечивается высокая прочность сцепления покрытия с основой;

6. возможно осаждение как железа, так и железо-никелевого сплава, а также, при необходимости, любых других материалов, поддающихся осаждению гальваническим способом;

7. возможно восстановление как наружных, так и внутренних поверхностей, на всей площади детали или только части ее, как в ванне, так и, при наличии некоторых приспособлений, вне ее;

8. возможно восстановление деталей с износом до 2..3 мм на диаметр;

9. возможна автоматизация процесса на уровне управления его режимами.

Эта технология позволяет не только восстанавливать детали, но и упрочнять их, не прибегая к процессу закалки. Более того, можно даже изготавливать некоторые детали из мягкой стали (типа Ст3, к примеру), затем железнить их, плавно увеличивая твердость покрытия от минимума до требуемой величины. В итоге получим деталь с износостойкой и твердой поверхностью и вязкой сердцевиной, что автоматически исключает возможность того, что эта деталь "лопнет". Износостойкость полученной таким образом детали превышает аналогичный показатель изготовленной традиционным способом в 2..2.5 раза! Можете Вы привести более простую, чем эта, технологию с такими же возможностями?  Рассмотрим, вкратце, основы этой технологии. Упрощенная схема соответствующей установки выглядит следующим образом:

Как видно из приведенной схемы, ток, снимаемый со вторичной обмотки трансформатора T1, в один полупериод проходит через диод VD1 и потенциометр P1, в другой - через VD2 и P2. Очевидно, что при равных сопротивлениях потенциометров ток на выходе схемы будет иметь симметричную форму. В этом случае количество металла, осажденного на детали, будет равно количеству металла, растворенного с поверхности детали. Как известно, осаждение металла на деталь происходит в том случае, если последняя будет иметь отрицательный потенциал, т.е. будет катодом, а растворяемый электрод - положительный, т.е. этот электрод будет являться анодом. Из рисунка видно, что величина положительного потенциала детали зависит от сопротивления P1, отрицательного - P2. Таким образом, регулируя соотношение сопротивлений этих потенциометров, можно регулировать соотношение количеств металла, осажденного на деталь и растворенного с нее.  Наиболее важными параметрами для проведения процесса являются два:

1. плотность тока отрицательного (катодного) полупериода, регулируемого с помощью P2,-  Dк=Iк/S, A/дм 2,

где I к -сила катодного тока (А), S-площадь восстанавливаемой поверхности (дм 2 );

2. катодно-анодное соотношение токов -  B=Iк/Ia,

где Iк и Iа - силы катодного и анодного токов соответственно.

Первый параметр влияет на скорость процесса осаждения металла, от второго зависят свойства осаждаемого покрытия. Так, исследованиями установлено, что если начать процесс при В=1.3, а затем постепенно довести этот параметр до В=8..10, то внутренние напряжения покрытия будут развиваться также постепенно, а отсутствие больших внутренних напряжений на пограничном слое (деталь - покрытие) дает возможность получать надежное сцепление покрытия с любой маркой стали и даже с чугуном. От катодно-анодного соотношения зависит также и твердость получаемого покрытия. Так, измерения, проведенные с помощью твердомера ПМТ-3, показали, что твердость покрытия можно изменять в пределах от 190 до 630 кгс/мм 2 , что соответствует 18..62 HRC, при В=1.3..8. От величины В зависит также структура покрытия и его износостойкость, при этом максимальная величина износостойкости достигается при В=8..10. Таким образом, изменяя величины приведенных параметров, можно в широких пределах варьировать свойствами осажденного покрытия. Поскольку ничто не мешает изменению этих параметров непосредственно в ходе процесса, то мы получаем чрезвычайно гибкую и удобную возможность восстановления/упрочнения/изготовления деталей.

Что необходимо, с практической точки зрения, для
применения этой технологии?

В принципе, список необходимого оборудования можно ограничить приведенным на рисунке выше, добавив только ванны для предварительного пассивирования деталей и финишной промывки. Авторы изобретения использовали сварочный трансформатор ТС-500, диоды В-200, вместо потенциометров - переключаемые рубильниками балластные сопротивления из нихромовой проволоки. По моему мнению, такое решение просто и дешево, но приводит к чрезмерному расходу электроэнергии. В ответ на возможные критику и вопросы по схеме сразу скажу, что она разрабатывалась, исходя из трех основных требований - соответствие ее параметров предъявляемым условиям, применение имеющихся под рукой деталей, надежная и стабильная во времени работа. Дополнительно - возможность легкого перехода с больших ванн и групповой загрузки деталей в них на малые ванны с поштучной обработкой деталей без изменения собственно блока управления.  Если подразумевать под преобразователем тока трансформатор, диоды и схему управления токами, то, в общем случае, список необходимого оборудования выглядит так:

- преобразователь тока;

- ванна для пассивирования деталей;

- ванна для осаждения покрытия;

- ванна для холодной (проточной) промывки деталей;

- необязательно, но желательно, ванна для горячей промывки деталей;

- вентиляция;

- водопровод;

- накопительная канализация.

Мощность преобразователя тока и размеры ванн определяются, исходя из количества и размеров восстанавливаемых деталей. При этом надо исходить из требуемой плотности тока - при пассивировании до 100 А/дм 2 , при восстановлении - до 40 А/дм 2.
Какие материалы и химикаты используются? Их также не так уж много:

- прутковая малоуглеродистая сталь марок Ст3, Ст5, 10, 20 для анодов;

- двуххлористое железо;

- серная кислота;

- иодистый калий;

- соляная кислота;

- хлористый никель, если необходимо;

- защитная мастика, если необходимо нанесение покрытия на часть поверхности детали.

Кроме того, понадобятся химикаты и индикаторные бумаги для периодического контроля и корректировки состава электролита, желательно наличие pH-метра. Приведу, вкратце, последовательность операций при восстановлении изношенных деталей по описанной технологии:

- механическая обработка восстанавливаемых деталей;

- пассивирование деталей;

- холодная проточная промывка;

- осаждение покрытия;

- холодная проточная промывка;

- горячая промывка (если есть);

- шлифовка или расточка под требуемый размер.

Замечу, что приведенные здесь списки оборудования и материалов, а также последовательность операций ориентированы на нанесение только железа или железа-никеля. Поскольку данная технология, как и любой другой гальванический процесс,- очень легко расширяема и может применяться для массы других покрытий, включая самые экзотические, то списки оборудования, материалов (в особенности), состав и последовательность операций дополняются в зависимости от конкретных требований.







Просмотров: 1802 | Добавил: Chinas | Рейтинг: 0.0/0








Необходимо добавить материалы...
Результат опроса Результаты Все опросы нашего сайта Архив опросов
Всего голосовало: 287



          

Радио для всех© 2018