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

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.

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.

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 (VD1 и VD2) разделяли периодический ток на катодную и анодную составляющую (переключатель SA2 в положении 2−2). Установка переключателя SA2 в положение 1−1соответствовала однополупериодно выпрямленному току, с отключением анодной составляющей. Положение 3−3, переключателя SA2, 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 точности 1,5. При анодном травлении и при осаждении цинка питание электролитической ячейки, осуществляли постоянным током. Полярность напряжения меняли переключателем SA4 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].

Авторами устройства для электролитического нанесения покрытий являются Захаров Ю. А. и Спицын И. А. (патент № 2 155 827) [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. гальванопокрытие цинк цилиндрический поверхность 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

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

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.

• 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/2015/02/46 872.
• 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/2015/02/46 539.
• 14. Пат. 2 155 827 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). № 99 115 796/02, заявл. 16.07.1999; опубл. 10.09.2000, Бюл. № 25. — 8 с.