автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Разработка технологии восставновления алюминиевых деталей электролитическим сплавом цинк-железо

Б ОД

пмт

I 1НИ1 Ь; ^ РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК Сибирское отделение Сибирский' научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства

(СибИМЭ)

На правах рукописи

ЧУЛУНБАТ ЛУВСАНЖАМЦЫН

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

АЛЮМИНИЕВЫХ ДЕТАЛЕЙ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИМ СПЛАВОМ ЦИНК-ЖЕЛЕЗО

Специальность 05.20.03 — эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск-1994

РОССИЙСКАЯ АИАДЕМШ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННА наук

Сибирское отделение

Сибирский каучно-иссдедоватедьский институт механизации и электрификации сельского хозяйства /СибИмЭ/

На правах рукописи

ЧУЛУНБАТ ЛУВСАННАЩЩ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОЗЛЕНШ АЖИНИЕВУХ ДЕТАЛЕЙ ЭЖТРСШИЧЕШЫ СПЛАВОМ ЦИНК-ЖЕЛЕЗО

Специальность 05.20.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степэн» кандидата технических наук'

Новоскбирск-1994

Работа выполнена на кафедре "Ремонт машин" Иркутского ордена Дружбы народов сельскохозяйственного института

Научный руководттель - кандидат технических наук, доцент

Г.М.Шишкин

Научный консультант - засл.деятель науки и техники Российской Федерации, чл.корр. СО АН ВШ, доктор технических наук, профессор И.П.Терских

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

A.Н.Батшцев

- кандидат технических наук, старший научный сотрудник СибИЫЭ

B.А.Симонов

Ведущее предприятие - Новосибирский Государственный Аграрный Университет

Зацита диссертации состоится " Ш " срс&)и>. ¿я 159-3 г. в 1о_ ч. на заседании специализированного совета Д 020.03.01 в Сибирском научно-исследовательском институте механизации и электрификации сельского хозяйства (СибИМЗ) по адресу: 633128, Новосибирская область, п.Краснообск, СибШЭ.

Отвив на автореферат, заверенный печатью, просим направить в адрес спеыровета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СибКМЭ

Автореферат разослан "_"_ 1594 г.

Ученый секретарь специализированного совета А.Е.Немцев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы, Электролитической осаждение сплава гп-Ре проточно-контактным способом является перспективным методом восстановления и упрочнения али.шиио-вых .деталей. Типовой технологический процесс позволяет одновременно восстанавливать посадочные места под втулки распредвала и коренные подшипники коленвала. На одном типовом оборудовании, меняя оснастку, можно восстанавливать различные алюминиевые' детали: блок цилиндроз, корпуса насосов, картеры коробок перемены передач, задних мостов и другие корпусные детали. Проточно-контактный способ осаждения сплавп ¿п - Ре и типовое оборудование позволяют получать покрытия с необходим»1« физдао-механическиш свойствами без термического воздействия на алюминиевые корпусные детали, поверхности в пределах допуска на размер и шероховатость. Актуальность проблемы возрастает в связи с увеличением объемов использования алюминиевых деталей в сельскохозяйственных машинах. Исследованиями установлена целесообразность восстановления работоспособности крупногабаритных деталей сложной конфигурации, изготовленных из алюминиевых сплавов.

Среди существующих методов восстановления и упрочнения изношенных поверхностей деталей видное место занимает вшван-ное электролитическое осаждение сплавов. Выполненные поисковые исследования показали, что совмещение контактного и проточного способов осаждения сплавов 2Гп - из смешанного электро-

лита с органической добавкой значительно повышает производительность процесса, улучиает физико-механические характеристики осадкя и является более- совершенным технологическим способом.

Однако недостаточная изученность процесса осаждения сплава Жп-Ре проточно-контактным способом, зависимости физико-механических свойств ст структуры сплава, формируемой электролизом, ограничивает применение'этого процесса для восстановления алюминиевых деталей.

Цель работы. Повысить сффективнссть технологического процесса восстановления алюминиевых деталей сельскохозяйственной техники типа "Втулка" электролитическим сплавом

шаш-яегезо.

Объект исследования.- технологический гпппосс косстаноЕлеккя изношенных алюминиевых деталей электро.; у, г и ч зским ос пядени е.',;.

Предмет мет к с с л е д о в~а к и я - блок цилиндров двигателя 3^3-53 и корпус гидронасоса Ш-46.

К с у ч к а я н о*в и з и а. Выявлены основные физкко-кеханические и служебные свойства гальванического сплава ¿п-Ре, осажденного прсточно-контактнш способом; установлены закономерности меяду условиями електролиза к выходом по току, скоростного осаждения сплава. Для улучшения структуры к физико-механических свойств сплава 2п-Ре введена в раствор электролита органическая добавка ВЧ; с помощью алгоритма случайного поиска с адаптацией произведена оптимизация технологического процесса осаждения сплава - Ро проточно-контактным способов; обосновано применение гальванического сплава гп-Ре для повышения ресурса алюминиевых деталей; определены законы распределения износов посадочных мест блоков цилиндров двигателя 3™3-55, колодцев корпусов гидронасосов типа Щ.

¡1 р а к т н ч е с к к я ценность р к б о т ы. Проведенные исследования позволяют обоснованно назначать'оптимальные режимы восстановления алпминиевых деталей типа "втулка"-, проточно-контактна способом, улучшить процесс восстановления Исксаекных поверхностей и повысить ресурс алюминиевых деталей.

- Использование разработанной универсальной установки-пеззоляет успешно восстанавливать труднодоступные участки корпусных деталей указанны.: методом.

Реализация результатов' р, а б о с ы Результаты научны;-; исследований и разработок проверены в прок-гводствепн1л: условиях и могут Скть кспользоганн при организации гальванических участков в, реконгккх мастерских и на рз«он~ тних заводах. Разработанная -технология гнздрзна авторе:.? в центральной ремонтной мастерской ;Д1С г.Сладяккп, на трактороремонтном аа-ода в г.1Селел0^о Иркутской области и 5 АО "Взстспбо-лекент".

Достоверность результатов обйспсчзка применение.-.; тссрст-н-чезки и опробироБ^кнкх метод;::: исследований, по-

пользованием современных приборов и оборудования, трех-пятик-ратной повторностья опытов, их обработкой математическими методами с применением ЭВМ, проведением опытно-производственных и эксплуатационных испытаний деталей с покрытием.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы доложены и об-сулгдены в течении 1568-1993 г. г. на научных конференциях Иркутского ордена Дружбы народов сельскохозяйственного института, Монгольского государственного агроуниверсттета (г.Улан-Батор), на научно-практическом семинаре "Конструкционная прочность, долговечность, упрочнение материалов и деталей машин" (г.Волгоград, 1990 г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в восьми научных трудах общим объемом 2,6 печатных листа.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы из 163 наименований и приложения, работа изложена на 173 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка и 23 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

3 первой главе "Состояние вопроса и задачи исследования" приводится аналитический обзор литературы по способам восстановления алюминиевых деталей. Критически рассмот -рены способы интенсификации электролитических процессов и улучшения свойств,гальванических покрытий. Выполнен анализ путей повышения качества подготовки поверхности алюминиевых деталей перед покрытием.

Обзор показал, что для восстановления отверстий корпусных деталей с износом 0,3-0,45 мм перспективным способом нанесения электролитического сплава 2г-Ре является проточно-контактный Он поззоляет значительно повысить производительность процесса восстановления и улучшения качества покрытий. Большой вклад в исследование и разработку технологии и оборудования восстанов-

ления изнозенных алюминиевых деталей (в том числе вневанного гальванического) внесли БЛ.Ревякин, ¡¿..П.Мелков, 1).Н.Петров, И С.Бороницын, А.Н.Батяцев, В.В.Дефер, В.К.Муратов, А.М.Пашенных, М.й.Плеханов, А.К.Бабушкин, Ю.С;Лбоз, В.В.Коноводов, В.А. Симонов и другие. Однако развитие ремонтного производства требует дальнейшего улучшения качества восстановленных алюминиевых деталей, расширения га номенклатуры и повышения производительности гельвэнопроцессов. Определенный интерес представля— ет сплав 2п-Ре . так как он характеризуется большой скоростью освкдекия и вьсокой износостойкостью. Но в опубликованных литературных источниках мало сведений о получении этого сплава Еневлнкимн гальваническими способами, использования его для восстановления и упрочнения аляккниевьк деталей типа "втулка". Отсутствуют технологические рекомендации по применению проточно-контактного способа восстановления.

В рассматриваемой работе необходимо било решить следующую задачи:

1. Выявить оптимальный состэе раствора атектролита с орга нкчесхоК добавкой для получения 2л-Ре покрытий и исследовать особенности процесса алектроосаяденкя проточно-контакт-кы).'- способом.

2. исследовать основные фиэико-мэханические и служебные свойства, а тахяе работоспособность железо-цннковкх покрытий.

3. Разработать.технологический процесс восстановления алюминиевых деталей типа "ртулка". '

4. Разработать практические рекомендации и определить технико-э;гоно.\!яческую эффективность предлагаемой технологии.

Во второй главе "Теоретические предпосылки электролитического осаждения сплавов проточно-контактным способом" рассмотрена возконность получения плотных качественных покрытий, когда на катоде из атомов осаждаемо: металлов происходит формирование общей кристаллической репетки и при этом образуются однофазные твердые растворы.

Условия для совместного разряда иснов на катоде когут быть записаны з виде уравнения:

где и - стандартные потенциалы 1-го и 2-го процессов: г 1 ало'т ~ активности ионоа п+;

-1г* .л-"1

Ь и АО -- з электролите;

сгА'л ех5 - активности компонентов сплавов А-Б, образующихся на кйтоде;

1 1" ~ пеРенапРяжеи'1" разряжзвдихся ионоп уетпляоп.

На основании замера потенциалов совместного сснждения Zr^ и Ре было установлено, что сплав 2п- Ре , полученный проточно—коктпитным способом, представляет собой фазу твердого раствора замечания цинка железом. Основной характеристикой действия органической добавки является повышение первиппряяенил выделения металлов. Ловая добавка БЧ'повышает потенциал зьще-ления на 0,8 Ь, рассеивающую способность электролита и позволяет получать хорошие покрытия с тонкой сплошной микроструктурой осадка. Увеличение скорости протока электролита приводит к смешения поляризационных кривых в положительную сторону. Чем выше концентрация БЧ в электролите, тем больше адсорбция на поверхности катода, а следовательно, и его поляризация.

Проток раствора через электролитическую ячейку и вращение катода изменяют ионную обкладку, диффузионного слоя у поверхности катода. 3 результате увеличивается скорость процесса диффузии, ионов к поверхности электродов, что создает условия для резкого повышения- плотности тока. При больших плотностях тока диффузия становится процессом более медленным, чем электрохимическое онислениз или восстановление, и кинетика процесса определяется з целок:-скорость» диффузии. Предельнуо плотность тека определяли по формуле:

! (Оо-С'МгЯ . икп * (1- пк) -5 '

где £ - коэффициент диффузии ионов; - толщина диффузионного слоя; пк - число переноса ионов; С0 - концентрация ионов ь объеме раствора", ■ С1 - концентрация ионов в слое жидкости. непосредственно прилегающем к поверхности электролиза; т: - заряд ионов: Р - число ¿граде?:.

При известной I кп моино расчитать величину перенапряжения по формуле:

Толщина диффузионного слоя ее висит от скорости набегавшего потока растворе Ц0 , от его вязкости 0 , кооффида-енга диффузии Д и от характеристики положения выбранной точки на поверхности катода X. 1огда выражение для предельной плотности тока в условиях когда миграция ионов подавлена избытков раствора, примет вид:

Изложенные теоретические предпосылки подлежали экспериментальной проверке.

Ь третьей главе "Методика оксперкмента-льнкх исследований" - дано описание лабораторной универсальной установки с ткрксторныи управлением ре&икаки электроо-сакдения сплава. Е установке предусмотрены устройства для автоматического распределения растворов электролита анодного травления, промывки, осаждения покрытий, нейтрализации и для получения различных форм тока с программным датчиком изменения коэффициентов асимметрии р и ос по времени и регулятором плотности тока. Б связи с выбором группы деталей тип?, "втулка" были разработаны, изготовлена и опробованы в работе несколько типов анодних приспособлений. При проведении исследований меж электродное расстояние изменяли ь пределах э...302.ш

частота вращения - 10...100 об/мин, расход электролита -2,5...20 мкмэ/с. При исследовании сплава Zn - Fg применялся смешанный электролит. Кислотность электролита определялась с помоцьа pü-мвтра 5123 М с применением двухалектродного датчика tf 5S8I.04 к комплексного электрода родеяс CC-I02 СС-Ю-00.

Настройка и проверка рН-метра $ 5123 М производилась по стандартным буферным растворам согласно инструкции по оксп.ту-атаиии.

Для проведения поляризационных исследований разработана проточная электролитическая ячейка"с вращающимся электродом, являющаяся моделью, максимально пррближенной к электролизерам для проточно-контактного нанесения сплава Zn - Fe на алюминиевую основу. Поляризационные кривые снимались в потенпио-и гальванодинамических режимах со скорость» развертки 0,2 ЫВ/с 0,1 тА/с с помощью пстенциостята ПИ—50—II, программатора iiP—Б и электронного потенциометра ДЩ{—t. Микротвердость покрытий определялась с помощью микротвердомера ПЫТ-З по ГОСТ 9450-76 как среднее из 10—12 измерений.

Исследование морфологии и микроструктуры проводилось методами световой л электронной микроскопии,рентгеногафии с применением микроскопа. МШ-8 при увеличении до 500 раз, электрон- ■ ного микроскопа У3.1В-100В'при увеличении от I0C0 до 15000 раз, рентгенографической установки УРС-bb с применением СПка -из- -лучения в камере типа FKC0 методом обратной съемки скользящим пучком и установки Уг'С-сО в камере типа KP0C-I.

Прочность сцепления покрытия с основой определяли методом отрыва штифтов и среза покрытия.

На основании расчетов, которые проводились на ЭВМ " J3M", определены уравнения полиноминальной регрессии для потенциала сплавов Zn-Fe . плотности тока, выхода по току, кислотности электролита, толг^ины покрытия, процентного содержания железа в осадае и мккротвердости покрытий.

В четвертой главе "Экспериментальное обоснование режимов осаждения покрытий цинк-»елезо" на алюми-нивые сплаэи проточно-контактным способом" изложены резуль-

тств исследований влияния на параметры процесса: выхода по току, состава покрытия, скорости осаждения, мпкрствердости осадка, изменения скорости вращения анода,-скорости протекания электролита, концентрации компонентов в растворе и дру.-гиг. факторов.

По результатам статистических исследований рассчитаны коэффициенты повторяемости дефектов и ремонта деталей /(бло-кор шшшдпов и корпусов гидронасосов).' Теоретические исследования позволили получить уравнение предельной плотности тока и изучить возможности его повышения при проточно-контактном осаждении сплава б интенсивных гидродлнамических~усло-

ВКЯХ.

Установлеки зависимости выхода по току, химического состава покрытия, скорости осаждения, микротвердссти и равномерности осадка,. износостойкости и другие служебные характеристики от изменения скорости вращения анода, расхода злек- . тролста, плотности тока, концентрации'компонентов в растворе при поучении покрытий проточно-контактным способом.

Оптимизация параметров электроосакдекия сплава 21г\ - Ре послужило основой совершенствования типового технологического процесса и оборудования восстановления изношенных алюминиевых деталей типа "втулка''. Производственная апробация технологического процесса подтвердив повышение ресурса восстановленных деталей блоков цилиндров двигателя 31.13-53 и корпусов гидронасосов НШ-45 и показала.эффективность ее внедрения в ремонтное производство.

Полученные .поляризационные кривые дают представление о влиянии "скорости протока электролите и добавки БЧ на кинетику олектрооса>::дения сплава Хп - Яе , благодаря интенсивному гидродинамическому активирован;® ионов. С увеличением частоты вращения катода его поляризация уменьшается, что позволяет повышать рабочие плотности тока и интенсифицировать процесс .

Длк исследования влияния,частоты вращения выбрано значение от 10 до .100 об/чин. Увеличение числа оборотов анода ст 10 до 100 об/мин. позволяет повысить плотность тока до.60 А/дм?

выход по тону - с 78 до 93 процентов зследстяии увеличения интенсивности перемешивания электролита, которое способствует лучией диффузии ионов металлов к катоду. , При исследовании влияния скорости протекай:« ряствора электролита была принята скорость протока от 0 до о у/с. С увеличением скорости от 0 до 2,о м/с плотность тока возрастает от Ь до 75 А/дм*\ Причиной этого является энергичное перз-!.'эс:;зание раствора электролита, что позволяет на границе фаз электролит-ачектрод уменьшить толщину пограничного диффузионного слоя, концентрационную поляризацию' и перенапряжение слектродоэ. Постоянное обновление ачектролита позволяет беспре пятстэенно удалять выделяющиеся газы, что приводит к повыае-нио качества катодного осадка. С изменением скорости протекания алектролита от 0 до 2,5 м/с выход по току увеличивается от 0,72 до 0,94, дальнейшее увеличение скорости протекания снижает виход по теку до 0,82.

При исследовании влияния концентрации хлорида железа был принят интервал равный ЭО г/л на отрезке от 0 до 140 г/л. Установлено, что с увеличением концентрации хлорида железа, процент Ре в осадке возрастает от 0,9 до Ь процентов. Это объясняется сближением потенциалов ионов железа и цинка, деполяризацией ионов цинка, вследствии чего наблюдался высокий вгиод по току и высокая скорость осаядения, с максимумом при содержании хлорида железа в электролите 60 г/л ( О ■ 0,549 км, ^ = 0,91).

Для определения оптимального интервала водородного показателя были получены покрытия при изменении рН в интервале от 1,4 до 3,5.

Повышение концентрации кислоты в растворе увеличивает содержание железа в осадках. Особенно резкое повышение содержание яелеза наблюдается при концентрации кислоты с вше 0,1 г/л, это соответствует рН = 1,9, при этом в осадке леле-зо составляет 3,11...3,94 процентов, выход по току - 0,86... 0,91.

Катодная плотность тока, как показали исследования, оказывает значительное влияние на электрохимические показатели электроосаждения и качество получаемых осадков. Область иссле-

дования влияния плотности тока Д^ определялась в интервале от 10 А/да2 до 120 А/дм*\ Дендритообраэование наблюдалось при Д,,- 90 А/дм2.

С росток плотности тока перенапряжение водорода растет быстрее к выход по току возрастает. Наибольший выход по току отмечается при Д^ 90 А/ди2 и составляет 94%, при дальнейшем увеличении плотности тока выход по току падает до &5>. Это обменяется интенсивным выделением водорода, образованием гидроокисей. Содержание железа в осадке возрастает от 0,9?« при 10 А/Д^ 4.75Й при. Я = 90 А/щА Увеличение сода-ржания железа в осадке при электролизе на высоких плотностях тока в данном случае объясняется протоком раствора электролита. сдвигасщим порциальны'е поляризационные кривые разряда ионов обоих металлов в положительную сторону значений потенциалов, в результате чего увеличивается перенапряжение ионов

V од £ ^Ч^ f

Для опредления пригодности сплава Zn-fe , используемого в качестве покрытия, применяемого для восстановления деталей типа "втулка", необходимо определить его твердость при различных концентрациях составляющих компонентов раствора влек- -тролита и параметров реяима ачекгролиза.

1вердость покрытий, полученных проточно-контактным способом осагдения, выше твердости Zn-Fe покрытия, полученного другими г а л ь в ан и ч ее:: и ми методами. Исследования показали, что тр.'зрдость Zn-Fe покрытия .находится п самой тесной связи с его структурой, которая, в свою очередь, заьискт от редкма электролиза к его турбудиззцик.

С увеличением концентрации ZnSO^ в а^зятролите микро-тьзрдость уменьшается. Так, при содержании ZnSO¿, равно;.: 50 г/л оке составила 1450 f.iíia, в при 300 г/л уменьшилась до BdO i.üía. При добавке в электролит 2 кг/л вещества ЕЧ мжро-твердость покрытия в первом случае увеличилась до 1600 ¡51?., ьо втором - до 1050 Ша. Трафик изменения i/.икротеердоетк покрытий приведен на рис.1. Состав электролита и режим электролиза при стой были следующие: FeClz ~ г/л; fi/aF ~ 10 г/л; HjSOs - 25 г/л; Д,= 40 А/дк2; рН - 2,5; t- 2Ь°С;

Л - 30 об/мин; Vn =2,5 м/с.

Рис.I. Влияние содержания з растворе электролита

на микротЕердость покрытий. 1-1'- с добавкой БЧ, 2-Е'- без добавки БЧ.

рис.2. Влияние кислотности рН электролита на кикротвердость покрптий. •1-е добавкой БЧ, 2 - без добавил БЧ.

На микротвердость покрытий большое влияние оказывают условия образования структура осадка. Добавка БЧ повыздет содержание железа з осадке и улучает его микроструктуру, делая ее болео мелкозернистой и сплошной.

На рис.2 показано влияние рН электролита но микротвср-дость покрытий при следующих условиях;. F&CL¿- 100 г/л; ZnSO* - 300 г/л; НлБ03 - 25 г/л; /VaF - 10 г/л; Д^ 40 А/да2 i - 25°С; П = 30 об/мин; Vn - 2,5 м/с. В данном случае кнкротвордость Zn-Fe покрытий зависит не только от увеличения содержания железа в осадках, но и от условий протекания процесса электролиза, формирующего структуру катодного осадка.-

Влияние катодной плотности тока на микротвердость покрытия и процентное содержание зкеяеза в осадке при прочих равных условиях электролиза показано на рис.3.

Микротвердость осадка повышается от возрастания плотности тока и зависит от структуры осадка, которая изменяется ориентацией и размерами зреен цинка и железа в катодном'осадке. С повышением содержания хлорида велеза в составе электролита прочность сцепления покрытий уменьшается. Это объясняется тем, что чем больше в сплаве Zn-Fe иелеза, тем больше будет искажена кристаллическая решетка сплава. Возникают внутренние растягиваю>диз напряжения, которые ослабляют адгезию покрытия о основой. С увеличением поляризации катода при электроосаждении сплава. Zn-Fe усаливается дофрагментация зерен, увеличивается плотность структурных дефектов, главным -образом, за счет 'возникновений дислокация.

Анализ данных.исследований показал, что предпочтительней является предварительная обработка в 30^-ном раствора Нг50^ . Прочнсчть сцепления достигает максимума для сплава АЛ9 -62 íífía, а сплава AjI4TÍ - 7а tula. Ka рис.4 представлена микрогео-М>гтрип Zn-Fe Покрытия, подтверждающая высокую- прочность сцепления с алюминиевым сплавом AJI9 - = ?6 i.iíla.

При оптимизации ссаждэшш сплава Zn-Fe автором был использован метод адаптивного случайного поиска. 3 результате установлено, что оптимальными технологическими условиями проточно-контактного осаядения сплава являются следуя^ие параметры; Д.= 40 А/щД Ь = 2Ь°С, Vn =2,5 м/с, п =

'дл\

Ркс.З. Влияние плотности тока Д^. на кикротвердость покрытий , -

1-1'- е добавкой БЧ, 2-2'- без добавки БЧ.

•с.у-''^ч-*-"-

-<.. .-у

" ' > '—О - ; г

- >£ Ь;"-' V ; .V:4.'. Г'Ч-А

■'■«■Г

Шй§

Рис.4. .¡¿икрогеокетрия сплава 2л-Ре

ХЮО

30 об/мик. Состав электролига, г/л: ZnS0^( - 300, РеС12- 100, //с[: - 10, Н3БО3 - 25, БЧ - 2 мг/л. Указанные условия обеспечивают высокие физико-механические свойства покрытий: микро твзрдость - 1200 Ша, интегюивность износа - Э,08лда/ЮООкм, а сравнительная износостойкость со сплавом АЛ9 составила 127$, ' прочность сцепления - 87 Ша.

Автором б;ет исследован процесс развития 2п-Ре покрытия и влияния на него добавки БЧ. Были получены покрытия толщиной до 100 мкм с разным содержанием добавок БЧ, которые подвергались металлографическому, профилометрическому и алеятро-нографическому анализам. Добавка БЧ снижает общий уровень кристаллической шероховатости покрытия. В процессе роста осадка происходит укрупнение структурных единиц до образования самостоятельных сферолитов, появление которых обнаруживается при толщине осадка 10-20 мкм. Количество к высота сферолитов при введении в электролит добавки БЧ значительно уменьшается, . И особенно при толщине покрытия более 50 мкм. Профилометри-ческими исследованиями установлено, что введение в электролит; БЧ снижает общий уровень кристаллической шероховатости покрытия. Однако с увеличением толщины осадка она возрастает, не влияя на блеск покрытия.

В пятой главе "Производственные рекомендации и их технико-экономическая эффективность" представлены особенности совершенствования типового технологического процесса на примере восстановления блоков цилиндров двигателя ЗМЗ-бЗ и корпуса гидронасоса НШ-46. При формировании типоьой технологии необходимо определить ведущий детале-дефект, обусловленный износом рабочей поверхности.

. Износ внутренней поверхности детали отражает принципиа-выгуи возможность применяемого способа устранения дефекта и дает условную классификацию восстанавливаемых деталей типа "втулка". Таким .образом, из большого количества применяемых способов восстановления изношенных поверхностей деталей типа "втулка" был. выбран один, согласно приведенным исследованиям, наиболее рациональный, обеспечивающий качественное формирование восстанавливаемой, поверхности. И это положено в основу

совэрпенствования типового технологического процесса восстановления конструктивно-технологически подобранных детале-де-фектоз. Для рекомендации ремонтному производству усовершенствованной типовой технологии восстановления деталей типа "втулка" из алюминиевых сплавов была проведена скслсркмента-льная проверка. Испытанию подверглись восстановленные колодцы корпусов гидронасосов Ш-46У И.Щ-32У и блоки цилиндров двигателя ЭМЗ-53. Елокк к корпуса насосов имели износ посадочных мест и колодцев в пределах 0,23-0,36 т. Восстановление производилось до номинального размера по разработанной технологии. Работоспособность восстановленных предлагаешь методом алсминиевых деталей проверялась а эксплуатационных условиях. Результаты эксплуатационных испытаний приведены в табл.1. '

Таблица I

Данные эксплуатационных испытаний восстановленных деталей

Наименование Толщина Наработка, Средний Интенсивное?!

детали покрытия кото-ч., км. износ, изнашивания.

км кем $®!//1000 км

Корпус насоса

НШ-46У 0,3 1500 74 0,051

Корпус касоса

НШ-32У 0,22 1350 68 0,05

Етак цилиндров 0.09 3.69

двигателя ЗМЭ-53 0,185 24100 0,0875 5,85

Блок цилиндров 0,СЗ 4,68

двигателя 3йя~130 0,11 16400

0,08 4,8В ■

Примечание: в числителе дроби - износ гнезд под коренные порикгеижи; э знаменателе - кгноо отверстий под втулки распределительного вала.

Результаты эксплуатационных исследований подтвердили высокую износостойкость гальванического сплава, которая превышает износостойкость, алюминиевого сплава на 20-30?»:

Результаты исследований позволили автору усовершенствовать технологический процесс восстановления алюминиевых деталей. Усовершенствование стало возможным на основе классификации деталей в зависимости от характера и сочетания дефектов, геометрической формы изношенных рабочих поверхностей, состава и последовательности технологических приемов (операций).

Лабораторной и эксплуатационной проверкой наносимых гальванических покрытий была определена замена операций (травление, осветление, цинкатная обработка) на одну - анодную обработку в 30%-ном растворе серной кислоты. Это позволило . разработать и апробировать в ремонтном производстве усовер- . ¡¿экстиоианнуо анодную оснастку и универсализированную гальваническую установку, на которой возможно проведение операций подготовки поверхностей и их восстановление с промежуточными промывками.'

В конструкции установки предусмотрены устройства для подачи электролита в рабочую зону, распределения электролита по соответствующим ваннам, послеоперационной промывки, вращения анодов, фильтрации аяектролита, смены растворов электролитов в ваннах, программного изменения тока при нанесении покрытий.

По результатам исследований и оценки экономической эффективности предлагаемой технологии автором были разработаны производственный рекомендации, особенностью которых является возможность изготовления гальванического оборудования й оснастки на ремонтных заводах а специализированных ремонтных мастерских.

ОЩИЕ ВЫВОДЫ

I, Проведенные исследования свойств осадка 2п-Ре сплава, нанесенного проточно-контактным способом, и их стендовые испытания позволяют считать, что данный метод монет

найти широкое применение в различных отраслях промышленности и ремонтном производстве, так как имеет ряд преимуществ перед гальванопокрытиями, полученными в ванне, проточном электролите и электронатйранием с применением тампона.

2. Статистическими исследованиями установлено, что коэффициент повторяемости дефектов износа гнезд под Екладнии коренных подшипников составляет 0,91 - 0,93, коэффициент ремонта - 0,85; • под втулки распредвала, соответственно 0,87 -0,95 к 0,81- 0,9; коэффициент ремонта кододцез корпуса насоса типа Ш1 под втулки - 0,89, под шестерни - 0,86.

3. Для оптимизации тез&ологкческого процесса осаждения сплава Zn-Fe применен алгоритм случайного поиска с адаптацией, который позволил определить, что оптимальными технологическими условиям; проточно-контактного осаядзния сплава являются следующие параметры: .плотность тока Др.= 40 А/ температура, t - 25°С, кислотность рН = 2,5, скорость протока электролита Vp = 2,5 м/с, частота вращения анода

П =30 бб/мкн, МЗЗ = 10 мм. Состав электролита, г/л: ZnSO^-300, FeGL2 - ЮО, /VaF-Ю, И3303 - 25, 54 = 2 мг/л.

Указанные условия обеспечивают высокие фнзкно-механкче- -екке свойства покрытий: мдарствердость - 1030... 1200 Jvlia, интенсивность износа - 3,08 мкм/ям, прочность-сцепления -Б7...96 Ша.

4. Содержание келеза э осадке благоприятно отражаемся на микроструктуре покрытий, делая ¡:>: более мелкозернистыми по сравнения с микроструктурой цинковых покрыт!'.:''.

5. Исследованием влияния добавок органических веществ на процесс злсктроосакдекая сплава Zn-Fe жйдегго, что наиболее эффективной добавкой является 34.

6. Результаты проведенных исследований и апробация разработанной технологии восстановления деталей типа "втулка" показали, что износостойкость сплава Zn-Fe , осажденного проточно-ггонтактнг.м способом, з 1,2 - 1,3 раза вьио, чем новых деталей. Восстановленные корпуса насосов и блоки цилиндров двигателя SM3-53 при эксплуатационных ¡кимганкях показали высокую износостойкость и експлуатациокнуп надежность. Так,

средняя интенсивность изнашивания посадочных мест блоков составила 3,06 мкм/км, средний износ - 0,065 .им.

7. Разработанные технологические рекомендации по восстановлении деталей типа "втулка"и универсальные установки приняты к внедрению на Сайрамском FM3 Чимкентской области Каза- . хстана и на Слядянском ремонтном заводе Иркутской области.

8. Расчет ¡экономической эффективности разработанных рекомендаций подтвердил целесообразность восстановления деталей типа "втулка" проточно-контактным гальваническим способом. Себестоимость восстановления I дм*- изношенной детали составила 120,5 руб <в ценах-1992 г.).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Лбов Ю.С., Шишкин Г.М., Чулунбат Л. Эд ангийг сэргээн эасварлах злектролитяйн аргыг- эрчимжуулзх нь / Эрдэм шинжил-гэоний БУТЭЭЛ. JJ 26. УЛААН5ЛАТЛР хот, IS90-X 42-47/.

2. Лбоа Ю.С., ¡Идакин Г.М. , Чулунбат Л. Гальванические сплавы - способ восстановления и упрочнения автотракторных деталей // Тез.докладов Всесогаз. научно-технической конференции "Конструкционная прочность, долговечность, упрочнение материалов и деталей машин": Волгоград, 1990.- С.72-74.

3. Чулунбат Л. Сравнительный анализ технологии восстановления деталей из алюминиевых деталей // Эксплуатация и ремонт

> сельскохозяйственной техники в условиях агропроыышленного комплекса Восточной Сибири: Сб.науч.трудов,- Иркутск: ЖХИ, 1991.- С.41-46.

А. Лбов &.С., Чулунбат Д., Петроченко Л.А. Технологический процесс восстановления посадочных мает блока цилиндров двигателя 3i<!3-53 // Эксплуатация и ремонт сельскохозяйстве венной техники: Сб.науч.трудов.-Иркутск: ШХИ, 1990.- С.40-47.

5. Чулунбат Л., Ыиикин Г.М. Потенциометрические исследования гальванических сплавов в смешанных электролитах // Эксплуатация и.ремонт сельскохозяйственной техники: Сб.науч.трудов.- Иркутск: ИСХИ, IS9L- С.32-34. '

6. Лбов Ю.С., Чулунбат Л. Теоретические основы жеванного осаждения сплавов // Эксплуатация и

ремонт сельскохозяйственной техники: Сб.науч.трудов.- Иркутск: ИСХИ, 1990.- С.40-47.

7. Лбов Ю.С., Шишкин Г.М., Чулунбат JI. Индустриальная технология восстановления алюминиевых корпусов насосов типа Ш1 гальваническим сплавом цинк-железо / Икформ.листок ЦНШ,

.'? 157-92.- Иркутск: I9S2.-

8. Уишкин Г.М., Лбов Ю.С., Чулунбат Л., Чернов В.В. Установка гальваническая для внаванкого восстановления деталей // Областная выставка достижений НИРС КТТМ-20: Диплом З-ей степени.- Иркутск, IS90.

Типография ИВЗАИУ.Зак.3/230.Тип.100 экз.