Исследование возможности восстановления фрикционного диска бустерного вала КПП трактора К-701 методом железнения

Исследование возможности восстановления фрикционного диска бустерного вала КПП трактора К-701 методом железнения

В. П. Чернышев, к.т.н., профессор, В. Е. Медведев, к.т.н., доцент, А. А. Подковыров, преподаватель, Оренбургский ГАУ

Некоторые изношенные детали сельскохозяйственной техники наиболее целесообразно восстанавливать гальваническими покрытиями, которые обладают рядом достоинств перед другими способами восстановления. В ремонтном производстве гальванические покрытия необходимо применять для восстановления размеров изношенных деталей машин, в таких случаях, где этот процесс не оказывает влияния на их деформацию или нарушение свойств металла соседних поверхностей[1].

На кафедре «Ремонт машин» Оренбургского государственного аграрного университета были проведены экспериментальные исследования по восстановлению фрикционных дисков бустерных валов методом железнения.

Диск 700.17.01.037-1 и 700.17.01.038-2 является составной частью ведущего вала коробки передач трактора К-701. Он изготовлен из стали 65Г, и его масса составляет 0,51 кг.

После разборки ведущего вала коробки передач диски отправляются на дефектацию. При дефектации на дисках проверяются: отсутствие коробления; отсутствие задиров и металлического блеска; кольцевые выработки и задиры; следы спекания и наклеп; толщина диска.

К основным дефектам диска можно отнести:

1. Задиры. Наволакивание металла. Кольцевые выработки. Цвета побежалости на поверхности диска.

2. Износ диска, диск толщиной 1,94 мм — браковать.

Технология ремонта дисков осуществляется по двум маршрутам[1].

По первому маршруту восстанавливаемые диски проходят все операции (химико-терми-

ческую, термоправку предварительную, шлифование, слесарную, термоправку окончательную, травление, сульфатирование, контрольную, консервацию), если рабочие поверхности дисков имеют дефекты: кольцевые риски (выработки) и наклепы. Для устранения таких дефектов требуется шлифование.

При отсутствии этих дефектов диски ремонтируют без шлифовальной операции, т.е. по второму маршруту.

Применение железнения объясняется следующими преимуществами. По сравнению с хромированием более высокая производительность процесса, КПД 85—90%, ниже расход электроэнергии. Улучшается распределение металла на поверхности изделий сложной формы, ниже стоимость используемых материалов. Обеспечивается высокая степень сцепления покрытия с основой.

По сравнению с наплавкой отсутствует термическое воздействие на металл основы, не происходит коробления деталей, возможно одновременное восстановление большого числа изделий, что сокращает долю ручного труда.

В настоящее время известно много составов электролитов и режимов электролиза, что дает возможность получать железные покрытия с широким диапазоном свойств и обеспечить высокую износостойкость или циклическую прочность и т.д.

При железнении применяют растворимые аноды, поэтому их помещают в чехлы из стеклянной ткани, чтобы предупредить попадание в электролит шлама.

Для получения ровных гладких покрытий необходимо содержать электролит свободным от взвешенных частиц и не применять очень высоких плотностей тока.

Улучшение свойств достигается нагревом до 150—200°С, количество водорода уменьшается в 2—3 раза, несколько повышается циклическая прочность, в некоторых случаях и твердость покрытий.

Для восстановления диска был предложен электролит холодный 1.

1. Состав электролита и режимы электролиза

В ремонтном производстве применяют два варианта технологического процесса железнения, отличающихся между собой способами травления[2].

Наиболее распространено анодное травление, происходящее за счет электрохимическо-

го растворения металла, химического растворения и механического отрывания оксидов от его поверхности выделяющимся на аноде кислородом. При этом детали навешивают на анодную штангу. Катодами служат свинцовые пластины, площадь которых в 4—5 раз больше площади покрываемых поверхностей. Обработка при анодной плотности тока 50—70 А/дм2 в течение 2—3 минут.

После анодного травления и промывки детали навешивают на катодную штангу ванны же-лезнения, где они находятся без тока в течение 10—60 с. В период выдержки температура детали сравнивается с температурой электролита, и поверхность частично активируется ионами хлора.

После выдержки без тока включаем ток плотностью 2—5 А/дм2 и проводим электролиз в течение 0,5—1 минут. Затем в течение 5—10 минут катодную плотность увеличиваем до заданного значения.

В процессе железнения могут встречаться следующие характерные дефекты[2]:

— разрыв мягкого покрытия или шелушение твердого (обусловлено плохим обезжириванием, неправильным режимом травления или активирования; присутствием в электролите меди);

— слоистость покрытия (вызывается перерывами тока, резкими колебаниями кислотности или температуры электролита);

— низкая скорость осаждения, малая толщина покрытия (обусловлены высокой кислотностью электролита);

— блестящий хрупкий осадок (обусловлен высокой концентрацией хлорида железа, наличием в электролите органических соединений). Первоначально предполагалось использовать

в качестве анода сам диск, но это не привело к положительному результату, так как материал диска — с большим содержанием углерода, и происходил большой его выброс в электролит. После замены диска на пластины из стали 3 эксперимент пошел в заданном режиме. Однако в процессе эксперимента возникла другая сложность: электролит сильно нагревался до температуры кипения. Поэтому была использована ванна с двойными стенками и проточной системой охлаждения водой.

В результате эксперимента были получены следующие данные, приведенные в табл. 1.

При более высоких плотностях тока увеличивается внутреннее напряжение в покрытии, это связано с тем, что в кристаллическую решетку железа внедряется водород, увеличивая внутреннее напряжение.

Детали после железнения тщательно промывают горячей водой (температура 80—90°С) и нейтрализуют от остатков кислоты в 10%-ном растворе каустической соды с выдержкой в те-

Хлористое железо, г/л 300-500

Кислотность, РН 0,8—1,2

Температура электролита, °С 20-50

Плотность тока, А/Дм2 20—50

Выход по току, % 85—95

2. Результаты исследования влияния плотности тока на твердость покрытия

№ опыта Режимы Толщина нанесенного слоя

плотность тока время, мин. твердость Н1?В

1 5 5 8-10 -

2 10 10 10-14 -

3 15 20 18-20 0,1

4 20 30 24-28 0,15

5 40 30 35-37 0,2

6 60 30 34-37 0,27

чение 30 минут. После нейтрализации детали промывают в горячей воде для удаления следов щелочи и для облегчения процесса сушки. Сушат детали в сушильном шкафу или обдувают горячим воздухом, после чего они поступают на механическую обработку.

Фрикционные диски шлифуют на плоскошлифовальном станке с круглым столом. Он

более производительнее, чем с прямоугольным, за счет сопряжения рабочего времени на реверсирование и перебеги стола, а также благодаря повышенной скорости движения стола шлифовального станка.

Чтобы при шлифовании дисков избежать нагрева и деформации обрабатываемой поверхности, применяют сегментный шлифовальный круг на бакелитовой связке.

Шлифуют поверхность дисков, но не более 0,1 мм с одной стороны, оставляя припуск для другой поверхности диска.

Литература

1 Батищев А. Н. Пособие гальваника-ремонтника. — М.: Агро-промиздат, 1986.

2 Мелков М. П. Твердое осталивание автотракторных деталей. — М.: Издательство «Транспорт», 1971.

3 Спицын И. А., Голубев И. Г. Новые технологические процессы восстановления деталей гальваническими покрытиями. — М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2001.