Ремонт ЛА И АД. Ремонт ЛА и АД. Технологические процессы ремонта. Текст лекций. Ремонт летательных аппаратов и авиационных двигателей Текст лекций
 Скачать 0.81 Mb.
|
|
2.5.5 Гальванохимическая обработка изделий. Классификация по назначению: защитные покрытия; защитно-де- коративные; функциональные. По характеру защиты: анодные (защищают металлическую поверхность электрохимически) и катодные (защищают механически). Неметаллические покрытия - защищают металлическую поверхность только механически. Эффективны лишь при отсутствии в покрытии дефектов: трещин, царапин, отверстий, проникающих до основы. Фосфатирование - подвергают черные металлы, алюминиевые и магнитные сплавы, цинковые и кадмиевые покрытия. Обладают высокой коррозионной стойкостью. 75 Оксидные пленки - наносят на черные металлы и цветные: медь, алюминий,магний, титан, цинк, кадмий и их сплавы. Хорошие защитные, тепло-и электроизоляционные свойства. Хроматные пленки - для цинковых и кадмиевых покрытий для улучшения их коррозионной стойкости. Хорошие защитные свойства. Низкая механическая прочность. Выбор и обозначения покрытий. При выборе покрытий учитывается - назначение детали и покрытия, свойства покрытия и способ его получения, условия эксплуатации детали с покрытием, допустимость контакта металлов, металлических и неметаллических неорганических покрытий, экономическая целесообразность. Условия эксплуатации регламентированы ГОСТ 15150-69. Выбор вида и толщины покрытия по ГОСТ 9.303-84. Допустимость контактов металлов по ГОСТ 9.005-72. Обозначение покрытий по ГОСТ 9.306-85. В технической эксплуатации запись обозначений покрытия производят в строчку в такой последовательности: 1) способ обработки основы; 2) способ получения покрытия; 3) материал покрытия; 4) его толщина; б) электролит, из которого производят осаждение покрытия; 6) свойства покрытия; 7) дополнительная обработка. Требования к неорганическим покрытиям. Общие требования - внешний вид, толщина, пористость, прочность сцепления, химсостав, защитные свойства. Специальные свойства - электропроводность, паяемость, изно- состойкость и другие. Внешний вид, толщина, химсостав, пористость по ГОСТ 9.301-86. Испытания на прочность по ГОСТ 9.302-79. Равномерность распределения толщины покрытия на деталях сложного профиля по ГОСТ9.073-77. Изменение рассеивающей способности. Гальванопокрытия на поверхностях сложного профиля осаждаются неравномерно. Толщина на выступающих участках заметно превышает толщину на впадинах. Это объясняется неравномерным распределением силовых линий электрического тока.Способность электролита улучшать распределение тока называют рассеивающей способностью (РС). РС, также - способность электролита давать равномерные по толщине покрытияна деталях сложной конфигурации. В первом случае РС по току, во втором РС по металлу. Гальванотехника - изучает процессы и явления, обусловленные прохождением электрического тока через растворы электролитов. Основа этих процессов - реакции окисления и восстановления, протекающие на электродах под действием тока. Подготовка деталей под гадьванопокрытия. Качество подготовки деталей - шероховатость основного металла должна быть не более:- Rz 40 - 76 под защитные покрытия; Ra 2,5 -под защитно-декоративные покрытия; Ra 1,25 - под твердые и электроизоляционные анодно-окисные покрытия. Поверхность деталей после абразивной, шлифовальной и полировальной обработки должна быть без травильного шлака, шлака продуктов коррозии, заусенцев, забоин, вмятин, прижогов, рисок, дефектов от рихтовочного инструмента. Шлифование - ведется в несколько переходов о постепенным уменьшением величины зерен абразива: шлифзерно, шлифпорошки, мик- ропорошки. Шлифование ведется с помощью шлифовальных кругов: вой- лочных и фетровых; лепестковых - из полосок наждачного полотна на тканевой или бумажной основы; непрерывных гибких абразивных лент. Полирование - сглаживание предварительно шлифованной поверх- ности до получения зеркальной поверхности. Полировальный инструмент - кругииз фетра, войлока, тканей, резины, пластмассы, кожи. Круги шаржируются (натираются) полировальными пастами. В состав паст входят абразивные микропорошки - корунд, карбиды кремния, титана, окись железа, окись хрома, алмаз и др. Шлифовально-полировальное оборудование - на полировальных станках. Объемная вибрационная обработка - основана на равномерном срезании микронеровностей частицами вибрирующей абразивной рабочей среды. Струйная абразивная обработка - пескоструйная, дробеструйная, гидроабразивная. Для очистки изделий от окалины, ржавчины, удаления заусенцев, рисок и др. Кинетическая энергия сжатого воздуха подает абразивный материал - металлический песок, дробь, стеклянные шарики, абразивные порошки на поверхность изделия. Галтовка - абразивная обработка деталей насыпью в барабанах и колоколах. Абразивный материал загружается вместе о деталями. Галтовка бывает сухая и мокрая. Обезжиривание - процесс очистки поверхности детали от жировых загрязнений. Жировые загрязнения бывают - минерального (минеральные масла) и животного происхождения. Они хорошо опыляются, т.е. реагируют со щелочами, обраэуя растворимые в воде мыла. Минеральные масла со щелочами не реагируют. Детали обычно загрязнены жирами обоих групп. Обезжиривание в органических растворителях - жировые загряз- нения удаляют с металлической поверхности органическими раствори- телями. Детали или погружают в растворитель или обрабатывают его парами. Мелкие детали обезжиривают с наложением ультразвука. От- работанные, насыщенные жирами растворители могут стать горючими. Обезжиривание в растворах ПАВ - ПАВ - поверхностно-активные вещества. Они состоят из смеси моющих технических средств и син- тетических средств. 77 Химическое обезжиривание в щелочных растворах - для удаления животных и растительных жиров. Электрохимическое обезжиривание - при этом методе обезжири- вания с подготавливаемой под покрытие поверхности удаляют как значительный по толщине слой загрязнения, так и тонкие пленки, прочно сцепленные с металлом и трудноудаляемые другими методами. Процесс протекает в щелочных растворах. Обезжириваемые детали играют роль катода или анода. В обоих случаях с поверхности происходит значительное газовыделение, что дает эффект механического отрыва капелек жира и масел. Обезжиривание венской известью - не всегда обезжиривание можно производить в горячих щелочных растворах. Отдельные детали и узлы могут иметь части из резины или пластмассы. В таких случаях применяют венскую известь - смесь оксидов кальция и магния. Порошок разводят до густоты кашицы. Обезжиривание ведется вручную растиранием кашицы по поверхности волосяными щетками или ветошью. После обезжиривания кашица смывается водой. Травление - удаление с деталей значительного слоя окалины и ржавчины химическим путем - обработкой поверхности изделий в растворах кислот. Во время травления окалина, ржавчина и другие загрязнения растворяются. Травление черных металлов - в растворах серной, соляной кислот или их смесей. Выделяющийся при этом водород разрыхляет слой окислов и отрывает его от металлической поверхности. Травление меди и ее сплавов - при этом растворяются оксиды Сu2О и СuО, а также соли СuS04 и СuСО3. Выделяется не водород, а газообразные оксиды азота. Травление алюминия и его сплавов - применяют в технологических схемах осаждения на него металлических покрытий или формирования анодно-оксидных покрытий. Активация - применяют для деталей, очищенных от окалины, ржавчины или других загрязнений. При этом удаляется тончайшая пленка оксидов и солей, образующихся на деталях во время их обез- жиривания, промывок и транспортировки на подвесках или в барабанах из ванны в ванну. Верхний слой металла во время активации легко протравливается с выявлением его кристаллической структуры, что способствует более прочному сцеплению покрытия с основой. После активации детали кратковременно промывают холодной проточной водой. Кромехимической применяют и электрохимическую активацию. Эдектроосаждение металлических покрытий. Электролиты, приме- няемые для получения покрытий металлами и сплавами, подразделяют на две группы: на основе простых гидротированных ионов и комплексные электролиты. 78 Ражим электролиза - кроме состава электролита на структуру и свойства металлических покрытий влияют: плотность тока - с ростом плотности тока возрастает перенапряжение катодной реакции, что способствует осаждению более мелкокристаллических покрытий. Наряду о выходом по току, определяется производительность процесса. Толчек тока - кратковременное повышение плотности тока до значений в 2-10 раз превосходящих рабочие величины. Он благоприятствует осаждению мелкокристаллических покрытий и улучшает равномерность распределения металла. Реверсирование тока - периодическое изменение его полярности. При этом часть осадка с поверхности детали растворяется, что приводит к выравниванию покрытий. Улучшается качество покрытий. Электролиты для осаждения покрытий металлами - электролиты меднения - на основе сульфата, борфторида, сульфамата, хлорида, нитрата меди; - электролиты хромирования - из электролитов, содержащих шестивалентный хром, который вводится в виде хромового ангидрида. Особенностью хромирования является то, что детали перед хромированием нужно прогреть до температуры, соответствующей температуре хромирования. Для обеспечения прочного оцепления хромового покрытия со стальной основой проводят анодную активизацию. Все контакты деталей с токопроводящими элементами должны быть жесткими, чтобы облегчить удаление водорода. - электролиты цинкования и кадмирования - кислые электролиты - сульфатные, хлоридные и борфторидные растворы. Имеются и комп- лексные электролиты. - электролиты оловянирования и свинцевания - для оловянирования - кислые, щелочные и пирофосфатные электролиты. Для свинцевания - только кислые электролиты. - электролиты железнения - хлористые и сернокислые. Имеются -специальные электролиты для осаждения покрытий благородными металлами - серебром, золотом, палладием и радием. Для осаждения сплавов меди, олова, никеля. Неметаллические неорганические покрытия. К ним относятся пленки, образующиеся при пассивировании, фосфатировании, наполнении оксидных покрытий, эмалировании, тонировании и других процессах. Используются для защиты металлов и сплавов от коррозии, улучшения износостойкости, электроизоляционных свойств, придания специальных свойств и красивого внешнего вида. Оксидные покрытия на алюминии - электрохимическое оксидиро- вание (анодирование); химическое оксидирование; электрохимические покрытия; плакирование тонким слоем чистого алюминия. Анодное оксидирование (анодирование) - получение на поверхности металла оксидных пленок под действием электрического тока. Они 79 подразделяются на тонкие барьерные (0,1...1 мкм), средние (1... 50 мкм), толстые (50...300 мкм). Для анодного оксидирования алюминия и его сплавов применяется большое количество электролитов. Наиболее распространенные - растворы серной кислоты. Цветные декоративные пленки на алюминиевых сплавах формиру- ются при оксидировании переменным током в растворе щавелевой кис- лоты. Анодирование магния, меди и титана. При оксидировании на по- верхности изделий иа магния образуются покрытия из оксида магния. Электрохимическое оксидирование меди и ее сплавов применяется главным образом в приборостроении и для декоративных целей. В настоящее время разрабатываются электролиты для оксидирования титана. Химическое оксидирование металлов применяется для получения оксидных пленок толщиной 1...5 мкм на крупногабаритных сложнопрофилированных деталях. У них низкие коррозионные овойства по сравнению с анодными. Применяются как подслой под лакокрасочные и декоративные покрытия. Проводится в электролитах, содержащих хромо- вый ангидрид и некоторые соединения для получения бесцветных ок- рашенных пленок. Фосфатирование металлов - специальный вид обработки изделий, при котором на их поверхности формируется солевая пленка из не- растворимых фосфатов. Оборудование и материалы. Для футеровки ванн применяются свинец, силикатные материалы, винилпласт, полипропилен, пластикат перхлорвиниловый, резина и эбонит, фторопласт, полиэтилен. Аноды - для электрохимического нанесения гальванических покрытий применяют растворимые и нерастворимые. Используются материалы - цинк, кадмий, олово, свинец, медь, никель, сталь, серебро, золото. Оборудование гальванических цехов - электрохимическое, химическое, анодно- оксидное нанесение покрытий находят самое широкое применение. Поэтому оборудование отличается особенностями технологического процесса, числом видов покрытий, покрываемыми деталями, производственным помещением и др. Расчеты и нормы. В гальваническом производстве расчитываются следующие пара- метры; определяются площади покрытия деталей; время обработки де- талей; сила тока; расход материалов на первоначальный пуск обору- дования (массы анодов, катодов; количество анодов или анодных контейнеров в одной ванне; масса анодного материала для заполнения анодных контейнеров; расход материала для изготовления растворов; ткани для изготовления анодных чехлов; расход материалов на программу. В справочниках имеются расчетные формулы и таблицы. 80 Контроль качества покрытий - химический, физико-химический, электрохимический или физический методы анализа. Устройства для регулирования технологических параметров - контроль плотности тока и напряжения на электролизере; регулирование температуры, кислотности и уровня электролита. 2.5.6 Химико-термическая обработка металлов. Определение - химико-термическая обработка (ХТО) сочетает термическое и химическое воздействие о целью изменения химического состава, структуры и свойств поверхностного слоя металла или сплава. Основные методы насыщения поверхностного слоя деталей: 1) из порошковых смесей (порошковый метод); 2) прямоточный и циркуляционный методы диффузионного насыще- нияиз газовых сред; 3) диффузионное насыщениеиз расплавов металлов или солей, содержащих диффундирующий элемент; 4) насыщение из паст и суспензий (шликерный); 5) диффузионное насыщение о использованием вакуума. Адсорбция на поверхности насыщаемого металла. При взаимо- действии насыщающей среды с обрабатываемой поверхностью возникает повышение концентрации диффундирующего элемента (адсорбанта)на металлической поверхности (адсорбенте). Физическая адсорбция - за счет свободной энергии неуравнове- шенного поверхностного слоя. Хемосорбция - химическая связь. Диффузия в металлах - перемещение атомов в кристаллическом теле на расстояния, превышающие средние межатомные расстояния данного ве- щества. Самодиффузия - если перемещения атомов не связаны с изме- нением концентрации вещества в отдельных объемах. Диффузия сопровождается изменением концентрации вещества. Механизм диффузии - циклический (обменный), когда несколько атомов, расположенных примерно по кругу, движутся согласованно так, что все кольцо из атомов поворачивается на одно межатомное расстояние; краудионный - когда в плотноупакованном ряде атомов появляется лишний атом; вакансионный - за счет обмена атома с вакансией; межузельный - атом перемещается внутри кристалла, перескакиваяиа одного межузелья в другое. Основные законы диффузии. Первый закон Фика - поток диффундирующего вещества при ста- ционарной диффузии пропорционален градиенту концентрации и нап- равлен в сторону уменьшения концентрации. Второй закон Фика - уравнение в частных производных, для однозначного решения которого необходимо задать краевые (граничные) условия, которым должна удовлетворять концентрация диффундирующего элемента. 81 Диффузия и дефекты структуры - все структурные дефекты - ва- кансии, границы зерен, субграницы, внешняя поверхность, дислокации и т.д. оказывают влияние на диффузионную подвижность атомов. Для расчетов диффузии по границам зерен используется модель Фишера. Цементация стали (науглероживание) - диффузионное насыщение поверхностного слоя углеродом при нагреве (900-960° С) в углеродосодержащей среде (карбюризаторе). Окончательные овойства цементированные изделия приобретают после закалки и отпуска. Назначение -придать поверхностному слою высокую твердость и износостойкость, повысить предел контактной выносливости и предел выносливости при изгибе при сохранении вязкой сердцевины. Для цементации детали поступают после механической обработки о припуском на шлифование. Этот припуск не должен превышать 30 % цементированного слоя. Нитроцементация стали (азотонауглероживание) - процесс насы- щения стали одновременно углеродом и азотом при 700-960° С в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака. После нитроцементации следует закалка в масле и повторный нагрев непосредственно в нитроцементационной печи с температуры насыщения или небольшого подстуживания. Преимущество перед цементацией - более низкие температуры насыщения без увеличения длительности процесса, что снижает деформацию обрабатываемых деталей. Цианирование стали - диффузионное насыщение поверхностного слоя стали одновременно азотом и углеродом при 820-950° С в расплаве, содержащем цианистые ооли. Используют для повышения поверхностной твердости, износостойкости, предела выносливости при изгибе и контактной выносливости. Азотирование - диффузионное насыщение поверхностного слоя стали азотом при нагревании в соответствующей среде. Чаще проводится при 500-450° С ( низкотемпературное азотирование). Используют для приобретения сталью высокой твердости на поверхности, не изменяющейся при нагреве до 400-450° С; высокую износостойкость и низкую склонность к задирам; высокий предел выносливости; высокую кавитационную стойкость; хорошую сопротивляемость коррозии в ат- мосфере; пресной воде и паре. В процессе азотирования обрабатываемые изделия испытывают небольшие деформации. Азотированный слой хорошо шлифуется и полируется. |