Все вышеперечисленные закономерности относятся к диапазону исследования параметров в области рабочих режимов.

Отражательная способность покрытий, полученных при восстановлении деталей методом ГКО, не уступает, а превосходит аналогичные показатели стандартных хромовых покрытий подобного типа.

6.5. Исследование герметичности покрытий

Одним из важнейших требований, предъявляемых к хромовым покрытиям, является обеспечение достаточной герметичности, т.е. способности противостоять утечкам рабочих жидкостей и газов по слою покрытия после того, как они подверглись восстановлению хромированием. Внутренние напряжения, возникающие в процессе электроосаждения хрома, увеличивают пористость осадка, ослабляют адгезию хрома с основным металлом, вызывают снижение прочности самого осадка и деталей, подвергнутых восстановлению хромированием.

Образование внутренних напряжений обусловлено целым рядом причин: структурными превращениями в кристаллах хрома в процессе электролиза, образованием химических соединений, включением посторонних примесей и т. д. [43; 63; 85] Реализация внутренних напряжений вызывает трещинообразование [85].

В работе проводились исследования герметичности хромовых покрытий, восстановленных методом ГКО

Механическая активация поверхности катода во время электроосаждения вызывает пластическую деформацию растущих слоев осадка, а массовый перенос вещества инструмента - возникновение большого числа активных центров электрокристаллизации. Следует учесть также, что перемещение брусков по поверхности катода способствует прекращению стадии роста кристаллов и усиления конвективного обмена в прикатодных слоях. Совокупное действие этих факторов приводит к образованию мелкокристаллической структуры, характеризующейся наличием зерен субмикронного размера и возникновению в восстановленном покрытии сжимающих остаточных напряжений. Все это вместе дает возможность получать герметичные хромовые покрытия значительной толщины (до 300 мкм.)

Испытания проводились на серийных гидравлических штоках одинакового типоразмера (рис. 6.2), восстановленных по стандартной технологии (серия 1), по технологии ГМХ (серия 2), по технологии ГКО (серия3). Режимы восстановления выбирались следующие:

Серия 1

Серия 2

Серия 3

В результате испытаний выяснилось, что штоки, обработанные на режимах получения беспористых хромовых покрытий (серия 2, серия 3), оказались герметичными по хромовому покрытию. Штоки серии 1, где хромовое покрытие растрескивалось (растягивающие остаточные напряжения в хроме), оказались негерметичными.

Алмазное выглаживание штоков, негерметичных по хрому, полученных по серийной технологии, привело к положительному результату лишь в одном случае из четырех.

Таким образом, испытания на герметичность деталей, прошедших восстановительные операции по различным технологиям подтвердили, что гальваномеханическое и гальваноконтактное хромирование деталей гидропневмоагрегатов дает возможность получать герметичные хромовые покрытия. Причем герметичность определяется наличием или отсутствием трещин в покрытии. Наличие в хромовом покрытии сжимающих остаточных напряжений обеспечивается оптимальными режимами ГКО. При нарушении режимов ГКО хромовые покрытия осаждаются с растягивающими остаточными напряжениями. Для них характерно наличие трещин на поверхности и по сечению и, как следствие, на деталях с такими покрытиями возможно проявление негерметичности по хрому при рабочих давлениях в системе.

7.1. Особенности восстановления различных типов поверхностей

Метод ГКО позволяет восстанавливать различные типы поверхностей. Данная книга написана по материалам восстановления как наружных, так и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения, а также сложнопрофильных деталей различного назначения.

Особенности восстановления наружных поверхностей заключается в точности базирования детали относительно инструмента, установки начального давления инструмента на восстанавливаемую поверхность, расчета времени обработки до изменения рабочего давления.

При восстановлении внутренних поверхностей ко всему вышесказанному добавляется сложность обеспечения рабочего межэлектродного зазора между электродом и деталью.

Особый интерес вызывает восстановление сложнопрофильных поверхностей, для чего было спроектировано специальная группа технологического оснащения.

Все восстанавливаемые детали перед ремонтом должны пройти классификационный отбор. В него входит разделение деталей на ремонтные группы, с последующей разработкой технологического процесса восстановления применительно к каждой группе.

Ресурс отремонтированных узлов и агрегатов в значительной мере зависит от уровня технологии и качества восстановления.

Основная задача при восстановлении сложноконфигуративных изделий, к которым относятся в первую очередь корпусные, состоит в правильном выборе способа нанесения покрытия и схемы базирования, позволяющих восстановить и износостойкость, и заданные параметры точности.

Наиболее приемлемой схемой базирования большинства деталей является схема базирования, используемая на предприятии-изготовителе (заводская). Но использование баз основного производства без введения коррективов не всегда достаточно эффективно. Уменьшение погрешности до необходимого значения получают введением в технологический процесс слесарной операции по развертыванию технологических базовых установочных отверстий не более чем на 0,1 мм с соответствующим увеличением диаметра пальцев установочного приспособления. Комплект баз основного производства у большинства корпусных деталей составляет плоскость и расположенные в ней два базовых отверстия.

Использование комплекта заводских технологических баз при восстановлении корпусов имеет свои особенности. Размеры базовых отверстий корпусов, поступивших в ремонт, отличаются от размеров, указанных на рабочих чертежах. Неиспользуемые при эксплуатации базовые отверстия изнашиваются на 0,2—0,04 мм в процессе многократных установок и; снятия корпусов на установочных приспособлениях при их изготовлении. Кроме того, при диагональном расположении базовых отверстий у большинства корпусов в процессе эксплуатации нарушается их взаимное расположение. Поэтому при проектировании установочных приспособлений необходимо учитывать изменение межосевого расстояния и износ базовых отверстий.

Необходимо также учитывать то, что у корпусов, поступающих на восстановление, на базовой плоскости имеются забоины, возникающие в процессе разборки агрегатов и транспортирования корпусов.

На рабочих чертежах корпусных деталей размеры высокоточных поверхностей проставляют комбинированным методом, т. е. для одной части поверхностей — координатным методом, а для другой — цепным (при цепном методе каждый последующий размер ставят вслед за ранее полученным). Этот метод применяют для простановки размеров посадочных отверстий под подшипники и стаканы подшипников, оси шестерен и отверстий, обеспечивающих правильную координацию сопрягаемых узлов и агрегатов. Погрешность, образующаяся на каждом звене размерной цепи, зависит от особенностей технологического процесса образования данного звена.

Для поверхностей, не требующих высокой точности расположения, применяют координатный метод простановки размеров, при котором все размеры ставятся от одной и той же базы, независимо один от другого. В корпусах по такому методу указываются координаты резьбовых отверстий и отверстий под болты крепления корпуса к другим агрегатам. Погрешность, получаемая на каждом из координатных звеньев, не зависит от погрешностей других координатных размеров.

Во всех случаях необходимо использовать базирование основного производства, вводя операцию по зенкерованию и развертыванию установочных отверстий на ремонтный размер по накладному кондуктору, который необходимо базировать по конструктивной базе корпуса. Ремонтные размеры установочных отверстий, не используемые в качестве сборочных баз, не должны превышать более чем на 0,2 мм их номинальные значения.

7. Опыт использования результатов в производстве

В современном машиностроительном производстве при восстановлении деталей, работающих в условиях повышенного износа, коррозии наиболее широко применяется хромирование. Причем тип хромового покрытия, применяемого для восстановления изношенной поверхности, определяется условиями работы конкретной детали. Так, детали типа штоков и плунжеров гидропневмоаппаратуры, к которым предъявляются требования по точности перемещения в зависимости от давления рабочей среды в системе, требуют нанесения герметичного покрытия, не допускающего утечку рабочей среды по слою хрома. В обычном производстве для обеспечения герметичности хромового покрытия применяются дополнительные меры, которые ведут к значительному усложнению и удорожанию производства [34]. Детали типа силовых штоков подвергаются повышенному износу вследствие повышенного трения рабочих поверхностей, обусловленных условиями эксплуатации. В серийном производстве до настоящего времени эти детали вообще не подвергались восстановлению, т.к. условия эксплуатации данных деталей приводила к 100%-му осыпанию покрытия. Метод ГКО позволил восстановить силовые штоки пористым хромированием с повышенной адгезией к основе, что позволило вернуть в строй уже выработавшие свой ресурс изделия. В последнее время методом ГКО удалось восстановить детали штамповой оснастки, работающих в условиях абразивного трения. Причем эксплуатационные испытания зафиксировали не только восстановление эксплуатационных параметров на уровне нового изделия, но и повышение ресурса на 31%.

Одним из основных этапов работы являлось совершенствование методов восстановления деталей гальваническим наращиванием металла. Уникальные возможности метода ГКО, по мнению авторов, заключаются в одновременном упругопластическом деформировании наращиваемого покрытия, с массовым переносом частиц инструмента в покрытие. Причем концентрация и пространственное расположение частиц инструмента в покрытии строго управляется в процессе восстановления. Именно этому технологическому приему обязано повышение микротвердости хромового покрытия по сравнению со стандартным и полученным по технологии ГМХ. Необходимо также отметить, что восстановление методом ГКО, как показано в предыдущих главах, позволяет вести восстановление поверхности с различными скоростями осаждения, что позволяет полностью устранить механическую обработку деталей и покрытий.

Сравнительная экономическая оценка целесообразности использования различных методов восстановления в производстве дана на рис. 7.1

Рис. 7.1. Сравнительная трудоемкости способов

восстановлении

Интересная картина вырисовывается при изучении брака при восстановлении хромированием из-за механической обработки на различных этапах. Ниже на рис. 7.2 приведена статистика брака при восстановлении детали типа «шток», работающего в гидрорегулирующей аппаратуре. Основное требование, предъявляемое к покрытию: герметичность, износостойкость, коррозионная устойчивость.

Как видно из рисунка, восстановление подобных деталей стандартными способами бессмысленно. Причина, как выяснилось в ходе экспериментальных исследований, заключается в том, что материал детали очень чувствителен к изменению структуры поверхностного слоя, происходящего при механической подготовки поверхности под покрытие. По этой же причине метод восстановления ГМХ также неприемлем для применения, несмотря на то, что он позволяет устранить последующую механическую обработку. Однако избавиться от предварительной механической обработки позволяет только метод ГКО.

Рис. 6.2. Гидравлический шток

Таким образом, проведенные исследования позволяют говорить об увеличении эксплуатационных свойств деталей, восстановленных по методу ГКО в сравнении с другими методами, применяющимися для восстановления деталей гальваническим хромом.