Вопрос №13. Нанесение электролитических покрытий на детали машин. Технология хромирования и свойства покрытий.

Гальваническое покрытие — электролитическое осаждение тонкого слоя металла на поверхности какого-либо металлического предмета для защиты его от коррозии, повышения износоустойчивости, предохранения от цементации, в декоративных целях и т. д. Получаемые покрытия — осадки — должны быть плотными, а по структуре — мелкозернистыми. Чтобы достигнуть мелкозернистого строения осадков, необходимо выбрать соответствующие состав электролита, температурный режим и плотность тока. В зависимости от требований, предъявляемых к функциональным характеристикам изделий, различают покрытия:

- защитные (защищают от коррозии)

- защитно-декоративные (обеспечивают защиту от коррозии и придают поверхности изделия декоративный вид)

- декоративные (придают поверхности изделия различные декоративные свойства)

- специальные (придают поверхности изделия специальные свойства)

Одни и те же покрытия в зависимости от области их применения могут относиться к защитным, защитно-декоративным или специальным.

Хромирование.

Хромирование — нанесение хрома или его сплава на металлическое изделие для придания поверхности комплекса физико-химических свойств: высокого сопротивления коррозии, износостойкости, жаростойкости, высоких механических и электромагнитных свойств. Хромирование применяется как в декоративных целях (матовое), так и для придания антифрикционных и износостойких свойств (молочное, блестящее).

Для хромирования используют электролит. Анодом является свинцовая пластина, материалом ванны является или свинец или полимер.

Процесс хромирования включает следующие стадии:

1)шлифование и полирование поверхности

2)Обезжирование в органических растворителях

3)обработка в щелочах

4)хромирование

Достоинства:

1.Высокая износостойкость и коррозионная стойкость

2.Сохранение структуры и свойств основного металла

3.Высокая адгезионная стойкость

Недостатки:

1.низкая скорость процесса (до 30мкм/ч)

2.небольшая толщина покрытий с оптимальными свойствами до 0,35мм.

3.большие производственные площади для реализации процесса.

Вопрос №14. Методы восстановления деталей, основанные на пластическом деформировании и упрочнении материала.

Метод пластической деформации включает в себя следующие основные процессы:

• правку;

• осадку;

• раздачу;

• обжатие;

• вытяжку;

• вдавливание;

• накатку;

Правкой устраняют остаточные деформации типа изгиба, скручивания, коробления. При правке (рис. 1) направление воздействия внешних сил Рд и М совпадает с направлением деформации б, т. е. изменением формы детали. Различают холодную и горячую правку.

Холодная правка не всегда дает устойчивые результаты, так как в металле в результате наклепа могут возникнуть внутренние напряжения, накладываемые на остаточные напряжения, сохраняющиеся в детали.

Рис. 1. Схемы правки.

Детали правят с помощью прессов, домкратов. Хорошие результаты дает правка деталей (коленчатых валов, рессор) путем местного наклепа (рис. 2, а), который создает напряжения сжатия, деформирующие деталь в направлении, совпадающем с направлением наносимого удара. Для нанесения удара применяют как пневматические, так и ручные молотки. Масса ручного молотка 1—2 кг. На бойке пневматического молотка закрепляют закаленный шарик. Точность правки наклепом достигает 0,02 мм на 1 м длины вала.

Осадкой увеличивают диаметр деталей типа пальцев и втулок из цветных металлов за счет некоторого уменьшения их длины. Этим способом можно уменьшать длину деталей до 15%, однако ответственные детали не следует уменьшать больше чем на 4—8%. При осадке (рис. 2, б) направление действия внешней силы Рд перпендикулярно направлению деформации б. В смазочные канавки и каналы втулок перед осадкой закладывают стальные вставки.

Раздачей (рис. 2, в) увеличивают наружный диаметр деталей типа пустотелых валов и втулок при незначительном изменении их длины.

В отверстие детали проталкивают шарик или пуансон с большим, чем у отверстия детали, диаметром. Твердость пуансонов из стали ХВГ должна лежать в пределах HRC 62—64.

Обжатием (рис. 2, г) уменьшают внутренние размеры деталей типа втулок, изготовленных из цветных металлов. Втулку проталкивают пуансоном через установленную в подставке матрицу.

Входное отверстие матрицы сужается под углом 7—8 °, далее идет калибрующая часть, которая заканчивается выходным отверстием, расширяющимся под углом 18—20 °.

Вытяжкой увеличивают длину деталей за счет местного уменьшения их поперечного сечения, например, удлиняют на небольшую величину тяги. При вытяжке направление деформации перпендикулярно направлению действия внешней силы (рис. 2, д).

Вдавливанием (рис. 2, е) увеличивают наружные размеры детали за счет ее деформации на ограниченном участке. Этим способом временно восстанавливают работоспособность деталей типа шлицев на валах. Шлицы прокатывают по направлению их продольной оси заостренным роликом, который внедряется в металл и как бы разводит шлиц на 1,5—2,0 мм в стороны.

Инструментом служат ролики диаметром 69 мм с радиусом заострения около 0,4 мм. Сила давления на подобный ролик составляет 2—2,5 кН.

Накатка основана на вытеснении рабочим инструментом (шариками или роликами) материала с отдельных участков изношенной поверхности детали и позволяет увеличивать диаметр накатываемых деталей на 0,3—0,4 мм. Накатке подвергают детали без термической обработки. Для накатки (рис. 2, ж) применяют установленные в суппорте токарного станка вместо резца на специальной державке рифленые ролики из стали У12А с углом заострения 60—70°, диаметром 70—90 мм, твердостью HRC 55 и шагом нарезки 1,5—1,8 мм.

При накатке детали роликом его зубцы вдавливаются в тело детали и вытесняют металл, образуя выступы, которые увеличивают ее диаметр на 0,1—0,4 мм. При накатке интенсивно охлаждается рабочая зона. Накатанную поверхность шлифуют под заданный размер. Твердость ролика должна быть в 2—3 раза больше твердости детали.

Р ис. 2. Схемы восстановления деталей давлением:

а – наклепом;

б – осадкой;

в – раздачей;

г – обжатием;

д – вытяжкой;

е – вдавливанием;

ж – накаткой;

1 – накатываемая деталь;

2 – ролик.

Физико-механические свойства материала, а именно поверхностного слоя определяются их природой, а также его термической и ХТ обработкой. Вместе с тем эти свойства зависят от силового воздействия режущего инструмента в процессе механической обработки. В зависимости от режимов механической обработки реализуются два процесса:

1 Упрочнение (наклёп материала в результате силового воздействия);

2 Разупрочнение (Снятие наклёпа в результате термических процессов при обработке).

Наклёп возникает при увеличении глубины резания и увеличении подач, с другой стороны при высоких скоростях резания, малых подачах и глубин резания в основном возникают напряжения растяжения за счёт нагрева материала.

Подбирая способы обработки материала, режимы резания и охлаждения, а также геометрию режущего инструмента. Можно управления остаточными напряжениями и свойствами нового слоя.

На практике реализуют наклёп поскольку наклёпанные слоя обладают повышенной износостойкостью, коррозионной и усталостной стойкостью, для этого используют следующие виды механической обработки:

1 Дробеструйная обработка;

2 Центробежношариковый наклёп;

3 Обкатывание роликом;

4 Алмазное выглаживание;

5 Дормирование (через отверстие протаскивается вал с большим диаметром).