Экспериментальная установка для лабораторных исследований гальваномеханического цинкования восстанавливаемых деталей мобильных машин из проточного электролита

Экспериментальная установка для лабораторных исследований гальваномеханического цинкования восстанавливаемых деталей мобильных машин из проточного электролита

12 1 Ю.А. Захаров , И.А. Спицын , Г.А. Мусатов

1 Пензенский государственный университет архитектуры и строительства 2Пензенская государственная сельскохозяйственная академия

Аннотация: Исследование влияния технологических факторов на процесс формирования гальванопокрытия лучше всего осуществлять в условиях, приближенных к производственным, а для этого необходимы лабораторные установки и приспособления. Описана экспериментальная установка для лабораторных исследований гальваномеханического осаждения цинка из проточного электролита на внутренние цилиндрические поверхности деталей машин. Приводится описание составляющих элементов конструкции установки, перечень контрольно-измерительных устройств и вспомогательных приспособлений. Устройство для осаждения гальванопокрытий, входящее в установку, имеет оригинальную конструкцию, подтвержденную патентом РФ. Ключевые слова: экспериментальная установка, анодное травление, электролитическая ячейка, травление, обезжиривание, механическая обработка.

Совершенствование технологического процесса цинкования в проточном электролите без снижения его надежности и качества получаемого осадка можно осуществить путем проведения анодного травления обрабатываемой поверхности непосредственно в основном электролите осаждения [1]. Причем, возможно обеспечение таких условий анодного травления, при котором, образующиеся на поверхности детали продукты реакций легко удаляются протоком электролита [1].

С целью выявления степени влияния технологических факторов на анодное растворение обрабатываемой поверхности необходимо провести электрохимические исследования. Для этого была разработана и изготовлена установка, включающая электрическую и гидравлическую части (рис. 1 и 2).

Электрическая часть содержит цепи питания электролитической ячейки асимметричным переменным, однополупериодно выпрямленным, двухполупериодно выпрямленным током и выпрямленным током со сниженной пульсацией, а также цепь подогрева рабочего электролита.

А 0

ББ1

Т ББ2 КМ1 КМ1 | -ьХ^—П—|

вБ4 КМ2

——

13

1

ТО

I

ТО1 —и— ТО2 -м—

—^А^—

ЭА2"

КМЭ

"ЕК

КМЭ

—С(М)=|—

и_

МЕЖ

II

ф

^ЭАЭ ,вА4

Рис. 1. - Принципиальная схема лабораторной установки: Н - насос кислотостойкий; Я - ячейка электролитическая;

О - осциллограф; ВК - термометр; ЕК - нагревательный элемент

Электролитическую ячейку питали от однофазного трансформатора РНО-250-5. Анодный импульс периодического тока регулировали реостатом РСП на 1,3 Ом и 6,3 А. Кремниевыми вентилями ВК 200 (У01 и У02) разделяли периодический ток на катодную и анодную составляющую (переключатель БЛ2 в положении 2-2). Установка переключателя БЛ2 в положение 1-1 соответствовала однополупериодно выпрямленному току, с отключением анодной составляющей. Положение 3-3, переключателя БЛ2, соответствовало двухполупериодно выпрямленному току. Такая схема позволяет без разрыва цепи переходить с одной формы тока на другую [1-5].

Общий ток в цепи ячейки, а также средние значения катодной и анодной составляющих за период измерялись магнитоэлектрическими амперметрами М104 классом точности 0,5. Вольтметром Э 377 (класс точности 1,0) контролировали напряжение переменного тока до разделения, а после разделения и при других формах тока вольтметром Ц 4313 классом

ЭР

Т1

2

Э

2

ТОЭ

Э

ТО4

ЭА

Я

н

БАЗ

точности 1,5. При анодном травлении и при осаждении цинка питание электролитической ячейки, осуществляли постоянным током. Полярность напряжения меняли переключателем БЛ4 типа 2 ППН-45. Осциллографом С1-93 контролировали форму электрического тока.

Подогревали электролит аквариумным электронагревателем мощностью от 80 до 240 Вт. Нагреватель располагался непосредственно в ванне с электролитом. Точность поддерживаемой температуры ± 1К.

Охлаждение при превышении температуры электролита выше заданной осуществляли с помощью вентилятора ВО-1 мощностью 35 Вт, что позволяло стабилизировать температуру электролита цинкования.

Гидравлическая схема экспериментальной установки включает: кислотостойкий электронасос, трубопроводы, фильтры, устройство для электролитического осаждения покрытий и ванну с электролитом (рис. 2). Электролит в ячейку подавался с помощью электронасоса. Подача изменялась ступенчато, за счет изменения диаметра проходного сечения подающего трубопровода при помощи сменных вставок [1, 6-8].

К1 К2

,—сА}

Рис. 2. - Гидравлическая схема лабораторной установки: Н - кислотостойкий насос; Вц - ванна с электролитом цинкования; Втр - ванна с электролитом травления; Я - электрохимическая ячейка; Ф - фильтр; К1, К2, К3, К4, К5 -вентили регулирующие

Авторами устройства для электролитического нанесения покрытий являются Захаров Ю.А. и Спицын И.А. (патент № 2155827) [1, 3, 9-14] . Конструкция позволяет: увеличить скорость протока электролита; осуществлять активацию катода, используя энергию протока электролита; повысить точность копирования катода активирующими элементами; использовать более высокие плотности тока и снизить энергоемкость устройства.

Общие вид экспериментальной установки, устройства для электролитического осаждения покрытий и активирующей головки показаны на рис. 3, 4, 5 и 6.

Рис. 3. - Общий вид лабораторной установки: 1 - электронасос; 2 - электролитическая ячейка; 3 - термометр; 4 - трубопроводы

Рис. 4. - Устройство для гальванического осаждения покрытий: 1, 2 - фланцы; 3 - стяжки; 4, 8 - опорная и прижимная пластины;

5, 9 - подводящий и сливной трубопроводы; 6 - токоподвод; 7 - деталь

Рис. 5. - Расположение активирующей головки в электролитической ячейке: 1 - анод; 2 - крыльчатка; 3 - рычаги; 4 - активирующие элементы; 5 - нижний фланец; 6 -трубопровод

Электролит, в процессе осаждения, постоянно фильтровался. В качестве фильтровального материала использовали стекловолокно. Фильтра при необходимости можно быстро демонтировать и промыть. Такой фильтрующий элемент незначительно препятствует протоку электролита, прост в обслуживании, дешев и вполне достаточен [1, 3, 14].

Таким образом, предложенная конструкция экспериментальной установки позволяет провести необходимые исследования процесса осаждения цинкового гальванопокрытия для его совершенствования.

Рис. 6. - Активирующая головка: 1 - крыльчатка; 2 - рычаги; 3 - активирующие элементы

Литература

1. Захаров Ю.А. Совершенствование технологии восстановления посадочных отверстий корпусных деталей проточным электролитическим цинкованием: дис. ... канд. техн. наук: 05.20.03: защищена 20.12.01: утв. 26.04.02 / Захаров Юрий Альбертович. Пенза, 2001. 170 с.

2. Захаров Ю.А., Ремзин Е.В., Мусатов Г.А. Основные дефекты корпусных деталей автомобилей и способы их устранения, применяемые в авторемонтном производстве // Инженерный вестник Дона, 2014, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N4y2014/2584.

3. Захаров Ю.А., Спицын И.А., Ремзин Е.В., Мусатов Г.А. Устройство для гальваномеханического осаждения покрытий на внутренние цилиндрические поверхности деталей автомобилей // Инженерный вестник Дона, 2014, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N4y2014/2676.

4. Schwarz Guenter, K. // Oberflaeche Surface. 1984. 25. №6. P.165.

5. D'Angelo, M.P. // Plat and Surface Finish. 1986. 73. №9. P.20.

6. Захаров Ю. А., Рылякин Е. Г., Семов И. Н. Восстановление посадочных поверхностей корпусных деталей машин проточным гальваническим цинкованием // Молодой ученый. 2014. №17. С. 58-62.

7. Захаров Ю. А., Рылякин Е. Г., Семов И. Н. Восстановление корпусных деталей гальваническим цинкованием // Актуальные вопросы современной науки. Научный журнал. № 4 (4). 2014. С. 11-16.

8. Захаров Ю.А., Ремизов Е.В., Мусатов Г.А. Анализ способов восстановления корпусных деталей транспортно-технологических машин и комплексов // Молодой ученый. 2014. №19. С. 202-204.

9. Захаров Ю.А., Ремизов Е.В., Мусатов Г.А. Преимущества гальваномеханического осаждения металлов при восстановлении деталей мобильных машин // Молодой ученый. 2015. №1. С. 66-68.

10. Захаров Ю.А., Спицын И.А., Ремзин Е.В., Мусатов Г.А. К вопросу о

совершенствовании гальванических способов восстановления деталей мобильных машин // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. 2014. №4(12). С. 99-104.

11. Захаров Ю.А., Спицын И.А., Ремзин Е.В., Мусатов Г.А. Совершенствование технологического процесса гальванического цинкования деталей транспортно-технологических машин и комплексов // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. 2014. №4(12). С. 105-111.

12. Захаров Ю.А., Мусатов Г.А. Оценка качества гальванического покрытия деталей автомобилей // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 2 URL: web.snauka.ru/issues/2015/02/46872.

13. Захаров Ю.А., Мусатов Г.А. Предварительная подготовка поверхности деталей машин к гальваническому осаждению покрытий // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 2 URL: web.snauka.ru/issues/2015/02/46539.

14. Пат. 2155827 РФ, МПК: 7C 25D 5/06 A. Устройство для электролитического нанесения покрытий / И.А. Спицын, Ю.А. Захаров; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО "Пензенская государственная сельскохозяйственная академия" (RU). № 99115796/02, заявл. 16.07.1999; опубл. 10.09.2000, Бюл. № 25. - 8 с.

References

1. Zakharov Yu.A. Sovershenstvovanie tekhnologii vosstanovleniya posadochnykh otverstiy korpusnykh detaley protochnym elektroliticheskim tsinkovaniem [Improvement of technology of restoration of landing openings of case details flowing electrolytic galvanizing]: dis. ... kand. tekhn. nauk: 05.20.03: zashchishchena 20.12.01: utv. 26.04.02. Zakharov Yuriy Al'bertovich. Penza, 2001. 170 p.

2. Zaharov Yu.A., Remzin E.V., Musatov G.A. Inzenernyj vestnik Dona (Rus),

2014, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N4y2014/2584.

3. Zaharov Yu.A., Spicyn I.A., Remzin E.V., Musatov G.A. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2014, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N4y2014/2676.

4. Schwarz Guenter, K. Oberflaeche Surface. 1984. 25. №6. pp.165.

5. D'Angelo, M.P. Plat and Surface Finish. 1986. 73. №9. pp.20.

6. Zakharov Yu. A., Rylyakin E. G., Semov I. N. Molodoy uchenyy. 2014. №17. pp. 58-62.

7. Zakharov Yu.A., Rylyakin E.G., Semov I.N. Aktual'nye voprosy sovremennoy nauki. Nauchnyy zhurnal. № 4 (4). 2014. pp. 11-16.

8. Zaharov Yu.A., Remizov E.V., Musatov G.A. Molodoj uchenyj. 2014. №19. pp. 202-204.

9. Zaharov Yu.A., Remizov E.V., Musatov G.A. Molodoj uchenyj. 2015. №1. pp. 66-68.

10. Zaharov Yu.A., Spicyn I.A., Remzin E.V., Musatov G.A. Modeli, sistemy, seti v ehkonomike, tekhnike, prirode i obshchestve. 2014. №4(12). pp. 99-104.

11. Zaharov Yu.A., Spicyn I.A., Remzin E.V., Musatov G.A. Modeli, sistemy, seti v ehkonomike, tekhnike, prirode i obshchestve. 2014. №4(12). pp. 105-111.

12. Zaharov Yu.A., Musatov G.A. Sovremennye nauchnye issledovaniya i innovacii. 2015. № 2 URL: web.snauka.ru/issues/2015/02/46872.

13. Zaharov Yu.A., Musatov G.A. Sovremennye nauchnye issledovaniya i innovacii. 2015. № 2 URL: web.snauka.ru/issues/2015/02/46539.

14. Pat. 2155827 RF, MPK: 7C 25D 5/06 A. Ustroystvo dlya elektroliticheskogo naneseniya pokrytiy [The device for electrolytic drawing coverings] I.A. Spitsyn, Yu.A. Zakharov; zayavitel' i patentoobladatel' FGOU VPO "Penzenskaya gosudarstvennaya sel'skokhozyaystvennaya akademiya" (RU). № 99115796/02, zayavl. 16.07.1999; opubl. 10.09.2000, Byul. № 25. 8 p.