П.К. Логинов, О.Ю. Ретюнский - Способы и технологические процессы восстановления изношенных деталей (1038480), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Поэтому действительная масса металла(2.15),(2.16)где g2 и g1 масса детали соответственно после и до покрытия ее металлом.90Значения коэффициентов а для различных металлов приведеныниже:Сr0,01...0,16 ;Сu0,96...0,98 ;Fe0,85...0,90 ;Pb0,97...0,98 ;Zn0,98...0,99 .Продолжительность электролиза, необходимая для достижения заданной (или расчетной) толщины покрытия:,(2.17)где h – толщина покрытия, мм; р – плотность осаждаемого металла,г/см3; Dk – катодная плотность тока, А/дм2; α – выход металла потоку, %.Формула выведена для условий равномерного осаждения металлапри электролизе.Толщина покрытия для отверстия(2.18)где d p – диаметр отверстия после механической обработки для получения правильной геометрической формы отверстия перед гальваническим нанесением покрытия, мм; d – диаметр отверстия по рабочемучертежу, мм; А – припуск на шлифование (при шлифованииА = 0,05...0,1 мм).
Для вала,(2.19)где d – диаметр вала по рабочему чертежу, мм; d p – диаметр вала послемеханической обработки для получения правильной геометрическойформы вала перед гальваническим нанесением покрытия, мм.Толщина покрытия, нанесенного на поверхности деталей, как правило, получается неравномерной, поскольку электрическое поле неравномерно распределяется по поверхности катода. Силовые линии электрического поля распределяются в объеме электролита неравномерно,концентрируясь на краях катода и выступающих его частях (рис.
2.35).На тех участках катода, где силовых линий больше, плотность токабольше и, следовательно, толщина покрытия наибольшая по причиненеудовлетворительной рассеивающей способности электролитов.91Рис. 2.35. Схема распределения силовых линий в электролитеПод рассеивающей способностью электролита понимают его свойство обеспечивать получение равномерных по толщине покрытий наповерхностях деталей. Электролиты, обладающие хорошей рассеивающей способностью, обеспечивают высокую равномерность толщиныпокрытия поверхностей катодов. Рассеивающая способность электролита зависит от его состава: ее можно улучшить, изменяя концентрациюосновных солей, вводя специальные добавки, а также изменяя режимэлектролиза.Например, снижение плотности тока, повышение температуры иперемешивание кислого электролита способствуют улучшению рассеивающей способности.
Более равномерное по толщине покрытие можнополучить применением фигурных анодов, копирующих форму детали,дополнительных катодов, токонепроводящих экранов, а также благодаря рациональному размещению деталей относительно анодов.Кроющая способность электролита – способность электролита наносить на углубленные поверхности детали покрытия того же качества,что и на выступающих поверхностях детали. Кроющая способностьэлектролита в основном определяется его концентрацией, а также может изменяться использованием фигурных анодов. С увеличением концентрации основной соли в электролите кроющая способность электролита улучшается.Металлические покрытия, получаемые в гальванических ваннах,имеют кристаллическое строение. Внедрение водорода, выделяющегосяна катоде, приводит к появлению значительных внутренних напряжений в кристаллической решетке покрытия.
Поэтому структура электролитического металла и его свойства отличаются от структуры и свойствлитого металла.92Гальванические покрытия имеют, как правило, высокую поверхностную твердость и хрупкость. Значительные внутренние напряжения впокрытиях приводят к снижению усталостной прочности деталей.На внутренние напряжения и другие свойства покрытий большое влияние оказывает состав электролита и режим нанесения покрытий. Изменяя параметры режима процесса нанесения покрытия и состав электролита, можно управлять свойствами покрытия.2.6. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ПАЙКОЙ2.6.1.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯПайкой (паянием) называют процесс получения неразъемного соединения металлов, находящихся в твердом состоянии, при помощирасплавленного вспомогательного (промежуточного) металла или сплава, имеющего температуру плавления ниже, чем соединяемые металлы.При ремонте автомобилей пайку применяют для устранения трещин и пробоин в радиаторах, топливных и масляных баках и трубопроводах, приборах электрооборудования, кабин, оперения и т. д.Пайка, как способ восстановления деталей, имеет следующие преимущества: простота технологического процесса и применяемого оборудования; высокая производительность процесса; сохранение точнойформы, размеров и химического состава деталей (а при пайке легкоплавкими припоями – сохранение структуры и механических свойствметалла); простота и легкость последующей обработки, особенно послепайки тугоплавкими припоями; небольшой нагрев деталей (особеннопри низкотемпературной пайке); возможность соединения деталей, изготовленных из разнородных металлов; достаточно высокая прочностьсоединения деталей; низкая себестоимость восстановления детали.Основной недостаток пайки – некоторое снижение прочности соединения деталей по сравнению со сваркой.Припой в процессе паяния в результате смачивания образует с поверхностью спаиваемой детали зону промежуточного сплава, причемкачество паяния в таком случае при наличии чистых металлических поверхностей будет зависеть от скорости растворения данного металла вприпое: чем скорость растворения больше, тем качество пайки лучше.Иначе говоря, качество паяния зависит от скорости диффузии.
Увеличению степени диффузии способствуют:• наличие чистых металлических поверхностей спаиваемых деталей. При окисленной поверхности степень диффузии припоя значительно уменьшается или полностью отсутствует;93• предотвращение окисления расплавленного припоя в процессепайки, для чего применяются соответствующие паяльные флюсы;• паяние при температуре, близкой к температуре плавления спаиваемой детали;• медленное охлаждение после паяния.В зависимости от назначения спаиваемых деталей швы пайки подразделяются: на прочные швы (должны выдерживать механические нагрузки); плотные швы (не должны пропускать жидкостей или газов, находящихся под слабым давлением); прочные и плотные швы (должнывыдерживать давление жидкостей и газов, находящихся под большимдавлением).В паяемых конструкциях применяют стали всех типов, чугуны, никелевые сплавы (жаропрочные, жаростойкие, кислотостойкие), медь иее сплавы, а также легкие сплавы на основе титана, алюминия, магния ибериллия.
Ограниченное применение имеют сплавы на основе тугоплавких металлов: хрома, ниобия, молибдена, тантала и вольфрама.Родственным пайке процессом является лужение, при котором поверхность металлической детали покрывают тонким слоем расплавленного припоя, образующего в контакте с основным металлом припойсплав переменного состава с теми же зонами, что и зоны при пайке.Лужение можно применять как предварительный процесс с целью создания более надежного контакта между основным металлом и припоемили как покрытие для защиты металлов от коррозии.2.6.2.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПАЯНИЯ И ЛУЖЕНИЯТехнологический процесс паяния состоит из следующих операций:механической (шабером, напильником, шлифовальной шкуркой) илихимической очистки. Промежуток между двумя поверхностями долженбыть везде одинаков и не превышать 0,1...0,3 мм. Такой небольшойпромежуток необходим для образования капиллярных сил, которыеспособствуют засасыванию припоя на значительную глубину от кромки. Если спаиваемые поверхности имеют следы жира или масла, то ихобрабатывают горячим раствором щелочи.
Обычно берут 10 %-ный раствор соды. Если механически очистить детали по какой-либо причиненельзя, то применяют травление деталей в кислотах. Обычно берут10 %-ный раствор серной кислоты для меди и ее сплавов, а для деталейиз черных металлов – 10 %-ный раствор соляной кислоты, причем раствор должен быть подогрет до 50–70 °С:• покрытия флюсом;• нагревания (паяльником, паяльной лампой и другим способом);94• предварительного облуживания припоем (паяльником, или натиранием, или погружением в припой).Предварительное лужение имеет весьма важное значение, так как вэтом случае достигаются повышенные прочность и плотность спая.
Вслучае невозможности предварительного лужения паяние ведут и почистой поверхности, но результаты будут более низкими. Для предварительного лужения применяется тот же припой, какой применяется идля последующего паяния:• скрепления мест для спаивания, покрытия их флюсом и нагревания. Детали скрепляют, чтобы места соединений не расходились принебольших механических воздействиях, например при наложении паяльника;• введение припоя, его расплавление и удаление излишков припоя,а также остатков флюса.Метод паяния в значительной мере зависит от типа применяемогоприпоя. Наиболее характерные случаи паяния: паяльником с применением мягких припоев; ручной паяльной лампой с применением обычнотвердых припоев; электрическое паяние (место спая служит сопротивлением, через сопротивление пропускается ток низкого напряжения).При паянии паяльником обычно применяют припои, температураплавления которых не выше точки плавления свинца (327 °С).
Такоепаяние производят тогда, когда детали не подвергаются большим нагрузкам или требуют в дальнейшем распаивания. Если детали подвергаются в процессе работы нагреванию до высоких температур, паяниепаяльником с применением мягких припоев исключается.Подготовку паяльника для работы производят одновременно с подготовкой деталей. Паяльник слегка проковывают (частично для удаления нагара и окислов), зажимают в тиски и опиливают так, чтобы рабочая часть его была полукруглой.
Если опиливать паяльник без предварительной проковки, то он скоро изнашивается. Конец паяльника делают полукруглым потому, что в этом случае он не так быстро охлаждается, как острый, лучше прогревает места спайки и равномернее разъедается жидким припоем.После механической подготовки паяльник облуживают, для чегонагревают его не выше 400 °С; конец паяльника опускают в водныйраствор хлористого цинка, после чего горячим паяльником трут о кусокприпоя до тех пор, пока вся рабочая часть не покроется слоем полуды.При работе паяльник должен иметь температуру, удовлетворяющую следующему требованию: если паяльник приложить рабочим местом к прутку припоя, часть припоя, прилегающая к паяльнику, должна95расплавиться через 0,5...1 с. Во время работы температура паяльникадолжна быть такова, чтобы капли припоя, приставшие к паяльнику, были в жидком состоянии.Более удобный способ облуживания паяльника заключается в следующем: в куске нашатыря (хлористого аммония) делают небольшиеуглубления и туда кладут кусочки припоя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
