Железнение

При восстановлении деталей железнением получают покрытие высокой твердости и износостойкости, хорошо сцепленное с ос­новным металлом детали.

Технологический процесс железнения состоит из следующих операций: предварительная подготовка, электролитическая обра­ботка, железнение и окончательная обработка.

Применяемые электролиты. Для электролитического осажде­ния железа можно применять сернокислые, хлористые и смешан­ные электролиты.

В практике ремонта применяют в основном хлористые элект­ролиты из хлористого закисного железа. Раствор хлористого же­леза получают травлением стальных стружек в соляной кислоте.

В зависимости от концентрации солей железа различают три типа хлористых электролитов: высококонцентрированные (600— 680 г/л); среднеконцентрированные (400—450 г/л) и малоконцент-рированные (200—220 г/л).

При железнении применяют растворимые аноды в виде стержней из малоуглеродистых сталей марок Ст. 3; Ст. 10; Ст. 20. Соотноше­ние площадей анодов S_a и катодов S_K должно быть S_a: S_K = 2: 1

Хлористые электролиты имеют ряд важных преимуществ: не­дефицитность и низкая стоимость применяемых материалов; вы­сокая производительность; простота контроля и большая универ­сальность, позволяющая в одном и том же электролите получать как мягкие, так и твердые покрытия.

Свойства покрытий, получаемых на катоде, зависят от усло­вий электролиза — концентрации и температуры электролита, плотности тока. «Мягкие» условия электролиза — высокая кон­центрация (680 г/л) FeCl₂ · 4H₂0 электролита, его высокая темпе­ратура (~ 100°), малая плотность тока (5 А/дм²) — обеспечивают получение на деталях мягких осадков железа (НВ 120—150) тол­щиной до 3 мм и более.

При «жестких» условиях электролиза — малая концентрация электролита, невысокая его температура и высокая плотность тока — могут быть получены покрытия твердостью до 6 500— 7 000 МПа и толщиной до 1,2 мм (рис.65).

Рис.65. Влияние плотности тока и температуры электролита на микротвер­дость железных покрытий: а — электролит типа I; б — электролит типа II; в —электролит типа III

Основные свойства покрытий - структура, твердость, внут­ренние напряжения изменяются в широких пределах в зависимос­ти от условий электролиза.

Наиболее пригодным для условий ремонтных предприятий яв­ляется малоконцентрированный электролит следующего состава: FeCl2 · 4Н20 — 200 г/л, НС1 — 0,6—0,8 г/л.

Этот электролит при температуре 50—83 °С и плотности тока 20—100 А/дм³ обеспечивает получение плотных, гладких покрытий высокой твердости (до 4 500—6 500 МПа) толщиной 0,8—1,2 мм.

Толщина получаемых покрытий ограничивается появлением на поверхности осадка шероховатости и дендритов, которые воз­никают тем быстрее, чем выше плотность тока и ниже температу­ра электролита.

В процессе электролиза можно допускать значительное коле­бание кислотности. Изменение содержания соляной кислоты в электролите от 0,5 до 1,5 г/л незначительно отражается на механи­ческих свойствах покрытий и может не приниматься во внимание.

При более высокой кислотности происходит снижение выхода железа по току.

Приготовление электролита в производственных условиях производится травлением в соляной кислоте стружек из малоугле­родной стали.

Расход соляной кислоты при электролизе пропорционален ко­личеству ампер-часов электрического тока, пропущенного через электролит. Расход соляной кислоты при электролизе определяет­ся по формуле:

(86)

где К (0,20—0,22 г) — расход НС1 на 1 А-ч тока, пропущенного через электролит; l_г — количество затраченного при электролизе электричества, А-ч;— процентное содержание НС1 в кислоте.

Оборудование для железнения. Для восстановления деталей применяется следующее оборудование:

— установка для железнения с паровым или электрическим на­гревом через водяную рубашку;

— ванны: анодного травления в горячем растворе хлористого железа, анодной очистки в растворе серной кислоты, электрическо­го обезжиривания с холодной проточной водой, с горячей водой;

— отстойные баки для электролита, насос для перекачки элек­тролита, источники питания ванн постоянным током и щиты уп­равления ваннами.

Внутренние размеры травильных, очистных и промывочных ванн составляют 600x800x1 400 мм — в зависимости от длины вос­станавливаемых деталей. Количество бортовых отсосов, устанав­ливаемых на одну ванну, определяется ее габаритами. Обычно на ванне железнения устанавливаются четыре бортовых отсоса, на остальных — по одному. Бортовой отсос изготавливается из ви­нипласта. Для футеровки ванн железнения, анодной очистки и анодного травления применяется однотипный материал: антегмит АТМ-1 или полуэбонит-1751.

Ванны, облицованные антегмитом, имеют следующие недо­статки:

— большой расход материалов и, как следствие этого, высо­кую стоимость облицовки (на 1 м поверхности расходуется около 40 кг антегмита и 12 кг замазки);

— повышенные требования к электроизоляции корпуса ванн для ликвидации утечки постоянного тока;

— более низкий катодный выход металла по току.
Указанные недостатки отсутствуют при использовании для футеровки полуэбонита-1751.

Полуэбонит не электропроводен, но имеет низкую теплопро­водность, поэтому время нагрева таких ванн несколько больше. Стоимость гуммирования ванн полуэбонитом в 4 —5 раз ниже сто­имости футеровки антегмитом.

В качестве источников постоянного тока применяются выпря­мительные агрегаты (кремневые и германиевые) типа ВАКГ и ВАГГ с ручной регулировкой силы тока и автоматической регули­ровкой плотности тока, а также селеновые маслонаполненные вып­рямители типа ВСМР, не требующие изолированного помещения.

Технологический процесс. Процесс железнения включает в себя предварительную подготовку, электролитическую обработку, же­лезнение и окончательную обработку.

Предварительная подготовка состоит из мойки и очистки от грязи, зачистки наждачным полотном, изоляции участков, не подлежащих железнению, обезжиривания восстанавливаемых по­верхностей венской известью и монтажа в подвески.

Электролитическая обработка включает анодную обработку деталей в электролите: 365 г/л 30-%-ного раствора серной кисло­ты и 10—25 г/л сернокислого железа при температуре 18—25 °С и плотности тока 60—70 А/дм² в течение 0,5—3 мин и промывку в холодной воде (детали большого веса промывают водой, имею­щей температуру около +50 °С).

Крупногабаритные детали сложной формы, изготовленные из легированных сталей (и закаленные до высокой твердости) или чугуна, перед анодной обработкой в сернокислом электролите ре­комендуется подвергнуть анодному травлению в хлористом элек­тролите в течение 1—5 мин.

Хлористый электролит состоит из FeCl₂ · 4Н₂0 — 200—220 г/л и НС1 — 0,8—-1,0 г/л при температуре 20-80 °С и плотности тока не более 40—100 А/дм² (для деталей из чугуна плотность тока не более 20 А/дм², а выдержка 1—2 мин).

Процесс железнения производится поэтапно: детали в подвесках выдерживаются в ванне железнения без включения тока в течение 10—50 сек; затем включают ток плотностью 1—5 А/дм² и постепен­но, за 5—10 мин, повышают ее до расчетного значения; производят железнение до получения осадка необходимой толщины.

После железнения детали в подвесках промывают в горячей и холодной воде, производят нейтрализацию в щелочном растворе, демонтаж из подвесок, снятие изоляции и необходимую механи­ческую обработку.

Дата добавления: 2014-01-07