menu
person

05:41
Процесс Железнения Металла

Процесс железнения представляет собой осаждение металла на ремонтируемую поверхность детали в водных растворах солей железа. Он нашел широкое применение при восстановлении деталей с износом от нескольких микрометров до 1,5 мм на сторону. Производительность процесса железнения примерно в 10 раз выше, чем при хромировании. Средняя скорость осаждения металла составляет 0,72— 1 мкм/с, а выход металла по току равен 80—95%.

Железнение возможно из водных растворов сернокислых или хлористых закисных солей. Сернокислые электролиты по сравнению с хлористыми менее агрессивны, ниже по производительности, и при одних и тех же условиях электролиза осадки откладываются хрупкие, с большими внутренними напряжениями. Исходный материал сернокислых электролитов дороже хлористых. В ремонтной практике наибольшее распространение получили хлористые электролиты. Выбор того или иного электролита зависит от условий работы деталей и производственных возможностей предприятий.

Электролит готовят растворением в воде солей хлористого железа и других компонентов. Если для приготовления электролита используется стружка из малоуглеродистой стали, то ее перед употреблением подвергают обезжириванию в 10—15%-ном растворе каустической соды при температуре 80- 90 °С, а затем промывают в горячей (f = 70—80 °С) воде. После этого обезжиренную стружку травят до насыщения соляной кислоты.

Электролиты бывают горячие и холодные. Горячие электролиты (t = 60—95 "С) производительнее холодных, но при работе с ними необходимы дополнительный расход энергии на поддержание высокой температуры электролита, частая его корректировка, дополнительная вентиляция и большая предосторожность со стороны рабочих.

Холодные электролиты (t<50 °С) устойчивее против окисления. Позволяют получать качественные покрытия с лучшими механическими свойствами. Во все холодные электролиты вводится хлористый марганец, который замедляет образование дендритов и способствует получению гладких покрытий большой толщины. Марганец на электроде не осаждается и сохраняется в электролите длительное время.

При железнении применяют растворимые аноды, изготовленные из малоуглеродистой стали с содержанием углерода до 0,2%. При электролизе аноды растворяются, образуя на поверхности нерастворимый шлам, состоящий из углерода, серы, фосфора и других примесей. Попадая в ванну, они загрязняют ее и ухудшают качество покрытий. Во избежание этого аноды необходимо помещать в диафрагмы из пористой керамики или чехлы, сшитые из кислотостойкого материала (стеклоткань, шерсть и др.).

Железнение проводят в стальных ваннах, внутренние стенки которых облицовывают кислотостойкими материалами (антегмитовая плитка АТМ-1, эмаль типа 105А, железокремниймолибденовый сплав МФ-15, кислотостойкая резина, фторопласт-3, керамика, фарфор).

Один из существенных недостатков процесса железнения большое количество водорода в осадке (до 2,5 м3 на 1 мкг осадка). Он в осадке находится в различных формах и отрицательно влияет на механические свойства восстановленных деталей. С целью освобождения от водорода в осадке необходимо детали после железнения подвергать низкотемпературному сульфидированию с последующей размерно-чистовой обработкой пластическим деформированием. В этом случае усталостная прочность деталей повышается на 40 45%, а износостойкость возрастает в 1,5-2 раза.

Схема электролитической ячейки для анодно-струйного осаждения металлов

Рис. 49. Схема электролитической ячейки для анодно-струйного осаждения металлов:

1 — подводной патрубок; 2 — отводной патрубок; 3 — кабель для подвода тока; 4 — верхний корпус ячейки;

5 — уплотняющая прокладка; 6 — катод; 7 — зажим;

8 — анод; 9 — нижний корпус ячейки

Схема электролитической ячейки для проточного осаждения металлов

Рис. SO. Схема электролитической ячейки для проточного осаждения металлов:

1 — подводящий щтуцер; 2 — штуцер отвода газов;

3 — токопровод; 4 — верхняя крышка; 5 — анод; 6 — гайка; 7 картер коробки передач; 8 — нижняя крышка;

9 — сливной штуцер; 10 — крышка-плита

При восстановлении крупногабаритных деталей сложной конфигурации (блоки цилиндров, картеры коробок передач и задних мостов, коленчатые валы и другие) возникают трудности, связанные с изоляцией мест, не подлежащих покрытию (площадь их поверхности в десятки раз превышает покрываемую площадь), сложной конфигурацией подвесных устройств, необходимостью иметь ванны больших размеров, быстрым загрязнением электролитов и т.д. Для железнения таких деталей применяют вневанный способ.

Принцип вневанного железнения — это в зоне нанесения покрытия создание местной ванны (электролитической ячейки), при сохранении традиционной технологии железнения. В этом случае непокрываемые поверхности не изолируют, уменьшается обеднение прикатодного слоя электролита и возможно увеличение плотности тока в несколько раз и, следовательно, повышение производительности процесса.

Способы вневанного осаждения металлов. Струйное железнение. С помощью насоса электролит подают струями в межэлектродное пространство через отверстия насадка. Насадок одновременно служит анодом и местной ванночкой. Для получения равномерного окрытия деталь вращается с частотой до 20 мин"1. Железнение возможно из концентрированного холодного хлористого электролита при плотности тока DK = 40—55 А/дм2 с производительностью 0,4 мм/ч. Для упрощения технологического процесса применительно к ремонту шеек коленчатых валов разработана электролитическая ячейка (рис. 49), которая дает возможность вести железнение и хромирование шеек без вращения детали. В эту ячейку электролит поступает под давлением через патрубок 7 и благодаря наклонному расположению отверстий в цилиндрическом аноде 8 приобретает вращательное движение вокруг катода. Скорость протекания электролита в анодно-катодном пространстве принимают 100— 150 см/с при удельном его расходе 40—45 л/мин на 1 дмпокрываемой поверхности.

Проточное железнение. С помощью приспособлений изношенное отверстие детали превращается в закрытую местную гальваническую ванночку. В ее центр устанавливают анод 5 (рис. 50) и через нее прокачивают насосом электролит. Анод и деталь неподвижны. При их подключении к источнику постоянного тока на поверхности отверстия осаждается железо. Электролит протекает в катодно-анодном пространстве со скоростью 15—18 см/с. Температура электролита — 75—80 "С, катодная плотность тока — 25— ЗОА/дм2. Осаждаются качественные гладкие покрытия со скоростью 0,3 мм/ч, толщиной до 0,7 мм и твердостью 4000— 4500 МПа. Износостойкость восстановленных данным способом посадочных поверхностей на 25—50% выше износостойкости новых.

Электронатирание. При этом способе осаждения металла деталь не опускается в ванну, а устанавливается либо на специальном столе, либо в центрах (патрон) товарного станка и присоединяется к катоду источника постоянного тока (рис. 51). Анодом служит стержень 4, изготовленный из любого металла или графита и обернутый каким-либо адсорбирующим материалом так, чтобы образовался плотный тампон 5. Тампон в зависимости от требуемого покрытия пропитывают электролитом до полного его насыщения и посредством кабеля соединяют с анодом источника тока. 

Анодный тампон, непрерывно смачиваемый электролитом, из сосуда 1 накладывают на деталь 8, которая медленно вращается, и устанавливают требуемую плотность тока. В системе катод (деталь 8) — тампон 5 (своего рода гальваническая ванна) — анод (стержень 4) протекает электрохимическая реакция и на поверхности катода (детали) осаждается тот или другой металл. Стекающий электролит собирается в ванну 9 для повторного использования. Постоянное поступление в зону электролиза свежего электролита и перемещение анода по покрываемой поверхности препятствуют росту зародившихся кристалле металла, снижают внутренние напряжения в покрытии и уменьшают дендрито-образование. Все это позволяет получать мелкозернистые покрытия высокого качества. Этот способ железнения целесообразно применять для восстановления посадочных поверхностей крупных валов, осей и корпусных деталей.

Схема процесса электронатирания

Рис. 51. Схема процесса электронатирания:

1 — сосуд с электролитом; 2 — кран; 3 — выпрямитель;

4 — графитовый анод; 5 — тампон; 6 — пластмассовый колпачок; 7 — алюминиевый корпус с ребрами для охлаждения;

8 — деталь; 9 — ванна для электролита; 10 — гнездо для клеммы; 11 — пластмассовая гайка; 12 — клемма кабеля

Категория: Способы Восстановления Деталей | Просмотров: 60 | Добавил: autodromcar | Теги: холодный, хлористый, раствор, электролит, сернокислый, соль, горячий, температура, Металл, деталь | Рейтинг: 0.0/0

Похожие материалы

Всего комментариев: 0
avatar