Ремонт деталей гальванічним нарощуванням

Гальванічне нарощування металу на поверхню деталі основане на процесі електролізу. Під дією постійного електричного струму, що поступає в електроліт, позитивно заряджені іони рухаються до катоду, а негативно заряджені - до аноду. В результаті на катоді, в якості якого використовують відновлювану деталь, виділяється метал і водень, а на аноді - кислотні і водні залишки (рис. 4.13).

Електроліз металів може проходити з розчинними і нерозчинними анодами. Розчинні аноди виготовляють із заліза, міді, нікелю, а розчинні – із свинцю. При електролізі із нерозчинними електродами поповнення електроліту іонами металу здійснюється за рахунок добавлення в електроліт речовини, яка має іони осаджуваного металу.

Фактична маса відкладеного металу Q_ф, завжди менша теоретичної, бо в електроліті одночасно протікають і інші процеси, на що витрачається частина енергії.

Відношення фактичної маси Q_ф осадженого металу до теоретичної Q_т називається виходом по струму і характеризує к.к.д. ванни

%.

При хромуванні вихід по струму від 12% до 18%, в інших процесів гальванічного нарощування - від 60% до 90%.

Якість покриття залежить від попередньої підготовки поверхні, на яку наноситься покриття, постійності складу електроліту, його температури, кислотності, густини струму, розміщення деталі і опору в гальванічній ванні.

Для відновлення розмірів спрацьованих поверхонь найбільше застосування знаходять електролітичне хромування, насталювання, міднення і тверде нікелювання.

Електролітичне хромування.

Хромування - це процес електролітичного нарощування хрому на поверхню деталі, що ремонтується. Він здійснюється в сталевій ванні, що обігрівається, з внутрішнім покриттям свинцем або вініпластом. Електроліт складається з хромового ангідриду, сірчаної кислоти і дистильованої води. Деталь перед хромуванням очищують від бруду, іржі, масла, потім шліфують поверхні, які будуть відновлюватись, для усунення слідів спрацювання і надання їм правильної геометричної форми.

Місця, які не підлягають хромуванню, ізолюють клеями або лаками від 2 до 6 шарів. Площа однієї свинцевої пластини повинна бути від 2 до 2,5 разів більшою за поверхню деталі, що покривається хромом.

Хромові покриття умовно поділяються на блискуче, молочне і матове. Блискуче покриття забезпечує - високу твердість, достатню зносостійкість, має на поверхні тонку сітку тріщин. Молочне покриття більш м'яке і в'язке, без тріщин, більш зносостійке. Матове - підвищена твердість і крихкість, низька зносостійкість, наявність сітки тріщин на поверхні. Молочне покриття використовують для великих контактних тисків і знакозмінних навантажень, для невеликих навантажень використовують блискуче і матове хромування.

Хромування широко застосовують в ремонтній практиці для відновлення робочих поверхонь гільз циліндрів, штоків насосів, валів, шпинделів із спрацюванням до 0,1 мм. Хромові покриття теплостійкі (до 800°С), дуже тверді і стійкі на стирання, мають великий опір до корозії. Термін служби деталі після хромування збільшується до 10 разів. Іноді використовують пористе хромування, воно краще утримує масляну плівку.

Недоліки методу: процес дорогий і довготривалий, бо на осаджування хрому товщиною ОД мм йде від 6 год. до 16 год.; не можна хромувати деталі, які працюють з ударними навантаженнями (наприклад, зуби зубчастих коліс).

Насталювання (залізнення)

При проходженні постійного струму низької напруги через розчин солей заліза проходить осідання на катоді (деталі) електролітичного заліза. Міцність і твердість осілого шару наближається до аналогічних властивостей середньовуглецевих сталей, тому процес називається насталюванням.

Цим методом можна отримати твердість, аналогічну вуглецевій незагартованій сталі, і твердість, яка відповідає загартованій сталі.

Насталювання проводять у ваннах з кераміки, кислотостійкого бетону або емалевих з кислотостійким покриттям. Електроліт (стружку маловуглецевої сталі в розчині соляної кислоти і дистильованої води) підігрівають до температури 40°С.

З двох груп, які служать для насталювання електролітів (сірчанокислих і хлористих) у ремонтній практиці більше використовують хлористі, бо вони дають покриття більш якісне і за коротший термін часу.

Переваги насталювання: процес осаджування заліза здійснюється від 10 разів до 20 разів швидше, ніж хромування; можна наносити більш товстий шар металу (від 2 мм до 3 мм); добра міцність зчеплення з основним металом. Крім цього, вихідні матеріали електроліту недефіцитні і дешеві. Механічну обробку покрить можна вести при звичайних режимах різання, процес стабільний, його легко автоматизувати і регулювати.

Недоліки методу: висока корозійна активність електроліту, складність технологічного процесу, необхідність частої фільтрації електроліту. Цей метод використовують для нарощування спрацьованих поверхонь гнізд підшипників в корпусних деталях, штоків, валів, бронзових втулок.

3) Міднення — входить сірчанокислий електроліт - 200 г/л мідного купоросу і 50 г/л сірчаної кислоти. Процес ведеться при температурі від 25°С до 30°С і густині струму 0,5 А/дм². Аноди використовують з мідної пластини. Ванна облицьовується свинцем. Метод використовують для реставрації бронзових втулок, підшипників ковзання тощо.

Тверде нікелювання

Електролітичний процес нарощування нікелю на спрацьовану поверхню деталі називається твердим нікелюванням. Гальванічно нарощений нікель пористий і має понижену пластичність. Процес ведеться при температурі від 75°С до 95°С. Швидкість осідання нікелю залежить від режиму процесу і може досягати 100 мкм/год. Порівняно з хромуванням тверде нікелювання більш продуктивний і більш економний процес. Внаслідок невисокої твердості і малої зносостійкості тверде нікелювання використовують для відновлення нерухомих спряжень, наприклад, для відновлення посадкових поверхонь під підшипник.

Ремонт деталей паянням

Паянням називають процес утворення нероз’ємного з’єднання нагрітих поверхонь деталей, які знаходяться в твердому стані, за допомогою розплавлених сплавів (припоїв), які мають меншу температуру плавлення порівняно з температурою плавлення основного металу. Розплавлений припой заливається в зазор між нагрітими поверхнями і міцно з’єднує їх після охолодження.

Паяння поділяється на низькотемпературне (до 45°С) і високотемпературне (більше 45°С). Для низькотемпературного паяння використовують олов'янисто-свинцеві припої ПОС-30; ПОС-40 з температурою плавлення до 280°С.

Для високотемпературного паяння в якості припою використовують мідь срібло, нікель і сплави на їх основі, Найчастіше використовують мідно-цинкові припої з температурою плавлення від 800°С до 900°С.

Для деталей з чавуну, сталі або міді, які працюють при динамічних навантаженнях, в якості припою використовують латунь.

Перед паянням проводять очищення, обезжирення поверхонь, їх механічну обробку, травлення в кислоті. Для паяння використовують порошкові або рідкі флюси (розчин цинку в соляній кислоті або суміш 80% бури і 20% борної кислоти).

Для розплавлення припою використовують газові горілки, паяльні лампи, електропаяльники і індуктори СВЧ.

Паяння використовують для ремонту деталей, які мають механічні пошкодження, для усунення тріщин і для закріплення деталей. Цим методом ремонтують паливні баки, припаюють зубці доліт після запресування тощо.