Параметры режима напыления подставлять в формулы без изменения размерностей.

Норма времени на выполнение работ определяется по формуле:

, (4.6)

где - основное время, определяется по формуле:

, (4.7)

где - длина восстанавливаемой поверхности, мм;

- программа восстановления, шт.;

- вспомогательное время напыления (принять =2 мин);

- дополнительное время, определяется по следующей формуле:

, (4.8)

где =10% - коэффициент, учитывающий долю дополнительного времени от основного и вспомогательного;

- подготовительно-заключительное время (принять =20 мин).

Исходя из значения удельной себестоимости наплавки под слоем флюса (таблица 3. Приложения), размеров восстанавливаемой поверхности и программы восстановления определяется себестоимость восстановления.

Основное время при механизированном напылении материалов

То = [6π d(L + y)hiγ ]/(10⁵qK_н) (4.9)

где d — диаметр напыляемой поверхности, мм;

L — длина напыляемой поверхности, мм;

у — перебег металлизатора (0, 8 мм при L - 50 мм; 0, 4 мм при L = 50... 100; 0, 3 мм при L = 100...200; 0, 2 мм при L = 200 мм и более), мм;

h — толщина напыленного слоя (при d < 50 мм h = 1, 0... 1, 3 мм, при d = 50... 100 мм h — 1, 4... 1, 7 мм, при d > 100 мм h = 1, 8...2, 7 мм), мм;

γ — плотность напыленного металла, г/см³;

i — число проходов (определяется толщиной напыленного слоя и тем, что нагрев поверхности детали не должен превышать 80...90°С);

q — производительность металлизатора, кг/ч;

К_н — коэффициент напыления, зависящий от диаметра напыляемой поверхности;

t_oj = ∙ I (4.10)

где l – длина обрабатываемой поверхности,

l_B – длина врезания инструмента,

l_n – длина перебега инструмента,

S₀ – оборотная подача,

n – частота вращения шпинделя,

i – число проходов, выполняемых на данном переходе.

Вспомогательное время на операцию определяем по формуле:

Т_В = Т_ВУ + Т_ВСП + Т_ВИ, (4.11)

где Т_ВУ– время на установку и снятие заготовки,

Т_ВСП – вспомогательное время, связанное с выполнением перехода и операции,

Т_ВИ– время на контрольные измерения.

Произведем расчет времени для операции 010.

Т_о=35/200=0, 3мин

Т_в=0, 6+0, 6=1, 2 мин.

Т_шт=(0, 3+1, 2)(1+ )=1, 6 мин.

Т_пз=15мин.

Произведём расчет норм времени для всех технологических операций и сведём в таблицу 4.6.

Оборудование

В данной области используются установки и аппаратура порошкового и проволочного типов. Остановимся на их характеристиках:

установка УГПЛ предназначена для ручного напыления термопластовых, цинковых и других материалов с температурой плавления 800°С. Используют в качестве напыляемого материала порошок. При работе используют ацетилен и воздух;

установка УГПТ— для ручного напыления тугоплавких покрытий из хромборникелевых сплавов. Напыляемый материал — порошок. Рабочие газы — ацетилен или кислород;

установка МГИ-4П — ручное напыление деталей из алюминия, стали, цинка. Напыляемый материал — проволока. Используемые газы — кислород, воздух, бутан, пропан;

установка МГИ-4 имеет те же характеристики, что, и МГИ-4П, но использует только ацетилен, кислород и воздух.

Порядок выполнения работы

4.5.1. Студент должен законспектировать и оформить теоретическую часть практической работы.

4.5.2. Исходные данные

Исходные данные выбираются согласно индивидуальному шифру студента из таблицы 4.1.: α - первая цифра шифра, β - вторая цифра шифра, γ - третья цифра шифра.

Таблица 4.1 - Исходные данные

Используя исходные данные (d, L) студент разрабатывает ремонтный чертёж детали, согласно требованиям стандартов ЕСКД с учётом правил, предусмотренных ГОСТ 2.604-2000 «Чертежи ремонтные».

Оформление отчета

4.6.1. Студент оформляет таблицу отчёта следующего вида:

Таблица 4.2 – Таблица отчёта

4.6.2. В конце работы приводятся выводы с обязательным указанием значений коэффициентов долговечности и технико-экономической эффективности для данного способа восстановления.

4.7. Контрольные вопросы

1. Для каких деталей применяется напыление?

2. Назовите преимущества напыления.

3. Какое оборудование применяется для напыления?

4. Назовите недостатки напыления.

5. Назовите основные виды металлизации.

6. Какие материалы используются для напыления?

7. От каких параметров зависит толщина наплавленного слоя?

8. Назовите составляющие нормы времени на напыление.

9. Как определяется себестоимость восстановления деталей?

10. Можно ли напылять неметаллические материалы?

Практическая работа №5

Восстановление изношенных поверхностей деталей гальваническими покрытиями

Цель работы: ознакомиться с технологией нанесения гальванических покрытий, научиться рассчитывать режимы и нормы времени.

5.1. Общие положения

Сущность процесса нанесения гальванических покрытий. В авторемонтном производстве при восстановлении деталей нашли широкое применение гальванические и химические процессы. Они применяются для компенсации износа рабочих поверхностей деталей, а также при нанесении на детали противокоррозионных и защитно-декоративных покрытий.
Гальванические и химические способы обработки предназначены для восстановления изношенных поверхностей деталей (хромирование, железнение, никелирование); для защиты деталей от коррозии (цинкование, бронзирование, оксидирование): для защитно-декоративных целей (хромирование, никелирование, цинкование, оксидировацие); ддя придания поверхностям дсталей специальных свойств, обеспечиваюших хорошую прирабаты ваемость (меднение, лужение, свинцование, фосфатирование), защиту от науглероживания при цементации (меднение), повышение электрической проводимости (меднение, серебрение), повышение отражательной способности (хромирование, никелирование), цодслоя под другое покрытие (медь, никель) или грунта под окраску

В основе восстановления деталей гальваническими покрытиями лежит процесс электролиза, т.е. прохождения постоянного тока через электролит, связанное с передвижением электрически заряженных частиц – ионов.

Электролиз — электрохимический процесс (электролиз металлов), протекающий между анодом и катодом (деталью) в электролите (водном растворе соли, кислоты или щелочи) и сопровождающийся выделением на катоде металла (рисунки 5.1и 5.2).

Рисунок 5.1. Принципиальная схема процесса электролитического наращивания.

Рисунок 5.2. Схема электрохимического осаждения металла:

1—ванна; 2 — Анодная штанга; 3 — Крюк (подвеска) для завешивания анода;

4 — катодная штанга; .5 —крюк подвеска для завешивания детали (катода);

6 — ионы металла (катионы); 7 — покрытие; 8 — Анод; 9 —- деталь (катод).

При прохождении постоянного тока через электролит на аноде 3 происходит растворение металла (переход его в электролит) и выделение кислорода, а на катоде 9 (деталь) — отложение металла и выделение водорода.

Из гальванических процессов наиболее широко применяются хромирование и железнение, а также никелирование, цинкование и меднение. Применяются также химические процессы; химическое никелирование, оксидирование и фосфатирование

Электролитические покрытия п редпочтительнее наплавки, так как:

процессы гальванического осаждения металла не вызывают структурных изменений в деталях,

· позволяют устранять незначительные износы,

· легче поддаются механизации и автоматизации,

· можно получать равномерные по толщине покрытия с широким диапазоном твердости (от 1000 до 12000 МПа), что позволяет восстанавливать большую номенклатуру деталей, значительно от-личающихся конструктивно-технологическими характеристиками и условиями эксплуатации,

· одновременно можно восстанавливать значительное количество деталей,

· применяемые электролиты можно использовать многократно,

· технологический процесс легко поддается механизации и автоматизации.

Недостатки электролитического наращивания:

· сравнительно низкая производительность процесса,

· большой цикл подготовительных операций,

· значительное выделение вредных веществ (хлор, кислотные испарения и т, п.).

Наибольшее распространение получили осталивание (железнение), хромирование, никелирование, меднение, нанесение электролитических сплавов.

Железнение:

- высокая производительность наращивания (скорость осаждения металла 0, 2…0, 5 мм/ч),

- толстые осадки (до 2 мм и более),

- высокие физико-механические свойства,

- недорогие и недефицитные материалы,

- себестоимость восстановления – 30…50% от стоимости новой детали при одинаковой износостойкости.

Хромирование:

- высокая твердость, жаростойкость, износостойкость покрытий, низкий коэффициент трения;

- осадки хрома обладают повышенной хрупкостью и плохой прирабаты-ваемостью;

- низкий к. п.д.;

- процесс чувствителен к изменениям температуры электролита и плотности тока,

- электролит нестабилен по составу и требует корректировки в процессе электролиза.

Увеличивает износо - и коррозионную стойкость деталей, улучшает внешний вид.

Никелирование:

- высокая твердость, жаростойкость, износостойкость покрытий, низкий коэффициент трения;

- низкая производительность,

- дефицитные материалы,

- электролит нестабилен по составу и требует корректировки в процессе электролиза,

- высокая себестоимость восстановления.

Применятся для защитно-декоративных целей, как подстилающий слой при декоративном хромировании, а иногда для повышения изностойкости и восстановления деталей – поршневых колец, пальцев, плунжеров и т. п.

Безванные способы применяют для восстановления крупногабаритных деталей: коленчатых валов, отверстий корпусных деталей, цилиндров двигателей и др. К безванному осаждению металла относятся три способа: струйный, проточный, натиранием.

Рисунок 5.3. Струйное хромирование.

В проточном электролите восстанавливают внутренние поверхности цилиндров двигателей (рисунок 5.4) и гидроцилиндров, которые образуют местную ванну для циркулирования электролита. Он нагнетается в полость детали насосом. Расстояние между зеркалом цилиндра (катодом) и стержнем (анодом) должно быть не менее 5...10 мм. При струйном и проточном способах восстановления деталей применяют плотность тока 180...220 А/дм2.

Рис.5.4.Установка для безванного хромирования в проточном электролите.

Принципиальная схема наращивания металла э лектролитическим натиранием п риведена на рис. 5.5

Восстанавливаемую деталь закрепляют в патроне станка и подключают к катоду источника постоянного тока 9. Электролит из сосуда 1 с помощью капельницы с краном подается к войлочному тампону 4, Закрепленному в тампонодержателе (анод).

В межэлектродном пространстве между деталью и стержнем (это собственно местная ванна) протекает электрохимическая реакция, в резуль-тате которой на детали наращивается металл.

Этим способом можно восстанавливать и внутренние поверхности (например, отверстия корпусных деталей), при этом применяют подвижный (вращающийся) анод.

Относительное перемещение анода (катода) препятствует росту зерен, структура осадка получается мелкозернистая и ненапряженная, а поверхность очень гладкая, что в отдельных случаях позволяет исключить механическую обработку покрытия.

Рабочая плотность тока при электронатирании — 150...180 А/дм2. Производительность этого способа в 3...4 раза выше, чем ванных.

Рисунок 5.5.. Электролитическое осаждение металла натиранием: 1 — емкость для сбора электролита; 2 — деталь (катод); 3 — графитовый стержень (анод); 4 — тампон; 5 — пластмассовый колпачок; 6 — алюминиевый корпус; 7 — кран; 8 — резервуар с электролитом; 9 — источник тока; 10 — клемма; 11 — пластмассовая гайка; 12 — штеккер для подвода тока к аноду.

Хромирование. Технологический процесс хромирования включает следующие операции:

1) механическая обработка поверхности;

2) промывка органическими растворителями;

3) изоляция участков, не подлежащих покрытию;

4) монтаж на подвесные приспособления;

5) обезжиривание;

6) промывка в горячей и холодной воде;

7) декапирование;

8) электроосаждение покрытия.

При хромировании в качестве электролита используют водный раствор хромового ангидрида (CrО₃) и серной кислоты (Н₂SO₄). При хромировании используют нерастворимые аноды, изготовленные из сплава свинца с сурьмой.

Изменяя режим электролиза (плотность тока, температуру электролита) можно получить различные хромовые покрытия:

- матовые (серые) отличаются высокой твердостью, хрупкостью и пониженной износостойкостью (некачественные);

- блестящие отличаются высокой твердостью, хрупкостью и износостойкостью. Имеется сетка пересекающихся трещин. Применяется для деталей, работающих на износ;

- молочные отличатся высокой износостойкостью, большой вязкостью и пониженной твердостью. Сетка трещин отсутствует. Для деталей воспринимающих большие удельные давления и знакопеременные нагрузки.

Железнение. Технологический процесс включает следующие операции:

1) механическая обработка поверхности;

2) защита поверхностей, не подлежащих покрытию;

3) обезжиривание в бензине или щелочном растворе;

4) промывка в горячей и холодной воде;

5) монтаж на подвесные приспособления;

6) анодная обработка (травление);

7) промывка в холодной воде;

8) железнение;

9) промывка в горячей воде;

10) нейтрализация;

11) механическая обработка.

В качестве электролита применяют водный раствор хлористого железа (FeCl₂× 4H₂O) и соляную кислоту (НСl) и некоторые другие компоненты. Железнение производят с применением растворимых анодов из малоуглеродистой стали 08 или 10, помещенных в чехлы из стеклоткани для сбора шлама.

Технологические приемы получения износостойких покрытий.Применение ассиметричного периодического тока позволяет путем изменения параметров обратного импульса управлять свойствами покрытий (износостойкость, микротвердость, усталостная прочность), а также увеличить производительность процесса.

Ассиметричный периодический ток получают применением схемы, изображенной на рисунке 5.6.

Рисунок 5.6 – Принципиальная схема установки

для получения ассиметричного периодического тока

Режимы нанесения покрытия

Режим процессов электролитического наращиванияОпределяется следующими основными показателями:

· состав электролита (г/л)

· кислотность электролита

РН < 7 – кислый, рН = 7 – нейтральный, рН > 7 - щелочной;

· температура, оС; · плотность тока, А/дм2· выход по току (к. п.д.), %.

Таблица 5.1. Примеры режимов электролитического наращивания

Показатель режима	Вид электролитического наращивания.
Железнение	Хромирование	Никелирование
Состав электролита, Г/л Кислотность, рН Температура, оС Плотность тока, А/дм2 Выход по току, %	Хлористое железо- 400…600, Аскорбиновая кислота - 0, 5…2. 0, 8…1, 3 20…40 20…40 85…92	Хромовый анги-дрид - 120…150, Серная кислота – 1, 2…1, 5. --- 50…65 30…100 15…16	Щавелевокислый алюминий – 300, Сернокислый никель – 140, Хлористый натрий – 10. 7, 5…8, 5 75…82 90…95

В соответствии с законом Фарадея толщина h, мм, осаждаемого металлического покрытия

h =Dkcη t/(1000γ ) (5.1)

где Dк — рекомендованная для данного электролита и его температуры катодная плотность тока, А/дм²;

c— электрохимический эквивалент, г/ А -ч; 1) — выход по току, %',

t — продолжительность электролиза, ч;

γ — плотность металла, г/см³.

Силу тока при нанесении покрытий определяют по формуле:

, (5.2)

где - катодная плотность тока, А/Дм²; - площадь покрываемой поверхности, Дм².

Катодная плотность тока определяется условиями работы детали, видом покрытия и т.д. Для учебных целей катодную плотность можно принять из таблицы 5 Приложения.

Площадь анода определяется по формуле:

, (5.3)

1 234