способ восстановления и упрочнения деталей
Классы МПК: | C25D3/20 железа C25D3/56 сплавов |
Автор(ы): | Кудашкина В.А., Костенко Г.А., Палевич А.Ф. |
Патентообладатель(и): | Палевич Александр Федорович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-01-24 публикация патента:
27.09.1998 |
Использование: изобретение относится к восстановлению и упрочнению деталей, преимущественно сложной формы, электролитическим железнением и может быть использовано в машиностроении при восстановлении размеров изношенных рабочих поверхностей и повышении их износостойкости. Сущность: способ включает нанесение на деталь электроизоляционного покрытия из расплава легкоплавкой мастики на основе парафина и канифоли с дальнейшим удалением его с рабочих поверхностей и электроосаждение железа или его сплава на рабочие поверхности из холодного хлористого электролита с pH
0,3 при принудительной подаче его в межэлектродное пространство через отверстия анода под давлением 0,5 - 0,8 атм по нормали к рабочей поверхности. Технический результат заключается в создании технологичного и экономичного способа восстановления и упрочнения деталей с получением качественных покрытий на рабочих поверхностях. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Рисунок 1

Формула изобретения
1. Способ восстановления и упрочнения деталей, включающий подготовку поверхности, электроосаждение железа или его сплавов из холодных хлористых растворов при принудительной подаче электролита в межэлектродное пространство и механическую обработку детали в размер, отличающийся тем, что на подготовленную поверхность осуществляют нанесение электроизоляционного покрытия из расплава легкоплавкой мастики на основе парафина и канифоли с дальнейшим удалением его с рабочих поверхностей, а процесс электроосаждения осуществляют из электролита с pH
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к восстановлению и упрочнению деталей, преимущественно крупногабаритных изделий сложной формы, и может быть использовано в промышленности и ремонтном производстве при повышении долговечности и восстановлении изношенных рабочих поверхностей деталей машин, например шеек коленчатых валов, плунжеров, стержней клапанов двигателей внутреннего сгорания, кулачковых распределительных механизмов и других тел вращения путем нанесения электролитических покрытий на основе железа. Электролитический процесс нанесения покрытия из железа или его сплава при восстановлении и упрочнении деталей машин наиболее полно отвечает требованиям ремонтного производства, и его обычно осуществляют из хлористых или сернокислых растворов при постоянном или периодическом токе. Так, известен способ нанесения покрытия железом из растворов, содержащих хлористое железо, иодистый калий, серную кислоту и соляную кислоту, добавляемую до pH= 1,5-1,7 (см. а. с. СССР N 204083, оп. 11.12.1967, кл. C 25 D 3/20). Процесс осаждения ведут при температуре электролита 18-20oC по ступенчатому режиму. Известный способ позволяет получать хорошие покрытия на деталях несложной формы. Однако стационарный режим электролиза не позволяет увеличить производительность процесса и получать качественные покрытия на крупногабаритных изделиях и деталях сложной формы, например коленчатых и распределительных валов. Известен способ восстановления шеек коленчатых валов, который осуществляют при совместном вращении катода - изделия и концентрически расположенных анодов с наклонными пазами для непрерывного обновления электролита (см. а.с. СССР, N 162010, оп. 22.10.1964, кл. C 25 D 5/18). В известном способе используют аноды из графита с прорезями, размещенными в таком порядке, что при вращении коленчатого вала в ячейке, образуемой обрабатываемой поверхностью и анодом, создается поток электролита. При этом процесс электролиза на каждой шейке протекает как бы в отдельной, почти замкнутой ячейке. Однако совместное вращение коленчатого вала и анодов требует сложного аппаратурного оформления, что усложняет и удорожает процесс восстановления деталей. Известен способ восстановления деталей путем электроосаждения железа в проточном электролите (см. Восстановление деталей электролитическим методом. Кишинев, "Штинца", 1987 г., стр. 27-31). По известному способу, выбранному в качестве прототипа, электролитические осадки получали из растворов хлористого и железоникелевого электролита с pH, равным 0,7-1,0, и температуре 40-60oC при принудительной подаче электролита. Принудительная подача электролита в межэлектродное пространство позволяет значительно увеличить скорость доставки ионов железа к поверхности катода и уменьшить толщину диффузионного слоя, и в конечном счете позволяет повысить производительность процесса и получить осадки больших толщин. Однако известный способ не обеспечивает качественных покрытий на изделиях сложной формы, в частности, когда требуется нанесение локального покрытия для упрочнения или восстановления изношенных рабочих поверхностей, имеющих асимметричное расположение. При этом на границе осаждаемого покрытия и непокрываемой поверхности наблюдается образование раковин от скапливания пузырьков водорода и дендритообразование, особенно существенное в местах сопряжения различных плоскостей. В этих местах наблюдается большая неравномерность распределения электрического поля и экранирование поверхностями большого сечения поверхностей с меньшим сечением. В этих условиях затруднена диффузия ионов двухвалентного железа к различным точкам покрываемой поверхности, что приводит к неравномерности плотности и кислотности в объеме электролита. Одновременно повышена в углах стыка поверхностей различного сечения напряженность электрического поля. Все это способствует образованию по периметру покрываемой поверхности в местах ее сопряжения с непокрываемой поверхностью дендритов и удерживаемых ими пузырьков водорода, которые приводят к искажению геометрической формы детали, неравномерности покрытия и недостаточной толщины наносимого металла в этих местах. В одном из вариантов известного способа проток электролита осуществляют с помощью анодно-струйной ячейки, что не исключает образования дендритов на изделиях сложной формы и к тому же аппаратурно усложняет и удорожает процесс. При всем разнообразии известных способов восстановления деталей электролитическим железнением ни один из них, включая и прототип, не обеспечивает высокой производительности процессов, простоты аппаратурного оформления при одновременном использовании простых растворов электролитов без дефицитных легирующих добавок для получения качественного покрытия. Задачей настоящего изобретения было создание технологичного и экономичного способа восстановления и упрочнения деталей, преимущественно сложной формы, с получением качественных покрытий на рабочих поверхностях. Согласно изобретению задача решается тем, что на деталь наносят электроизоляционное покрытие из расплава легкоплавкой мастики на основе парафина и канифоли, затем удаляют это покрытие с рабочих поверхностей детали и осуществляют электроосаждение железа или его сплавов из холодного хлористого электролита с pH


FeCl2 - 380 г/л
Kl - 2 г/л
H2SO4 - 0,8 г/л
HCl до pH=0,2
Насосом из коллектора подавали электролит через отверстия в аноде, соединенные трубками, под давлением 0,6 атм по нормали к поверхности шейки. Затем включали ток (плотность тока 20 А/дм2). Установившийся турбулентный поток смывает с поверхности катода пузырьки водорода и растущие дендриты, непрерывно пополняют межэлектродное пространство чистым электролитом. Отработанный электролит поступает в ванну из межэлектродного пространства через зазоры между экранами и анодом. Скорость осаждения составляла 40 мкм/час. Рабочая температура 18-25oC. Были получены гладкие, блестящие покрытия на шейках коленчатого вала толщиной до 3 мм на диаметр правильной геометрической формы. Аналогичным образом были восстановлены изношенные поверхности стержней клапанов распредвалов и плунжеров. Составы изоляционных покрытий, условия электроосаждения были аналогичны описанному выше примеру восстановления шеек коленчатого вала. Во всех случаях были получены гладкие, мелкозернистые, равномерные по толщине покрытия с заданной микротвердостью. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает получение качественных покрытий на изделиях сложной формы при одновременном упрощении технологии, что позволяет организовать серийное восстановление дорогостоящих и крупногабаритных деталей станков, автотракторной и другой техники.