ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН Серебровский Владимир Исаевич, д.т.н., профессор (e-mail: [email protected]) Калуцкий Евгений Сергеевич, к.т.н.
(e-mail: [email protected]) Серникова Ольга Сергеевна, аспирант (e-mail: [email protected]) Курская государственная сельскохозяйственная академия
В статье рассматривается процесс совместного электроосаждения железа с молибденом, оптимальные условия электролиза, позволяющие получить износостойкие легированные покрытия, а также физико-механические свойства, определяющие работоспособность восстановленных деталей. Даны рекомендации производству по восстановлению и упрочнению деталей сельскохозяйственной техники электроосажденными бинарными покрытиями на основе железа.
Ключевые слова: электроосаждение, плотность тока, восстановление, упрочнение
Продление срока службы деталей сельскохозяйственной техники представляет важнейшую задачу ремонтного производства. Одним из основных средств решения этой проблемы является применение гальванических покрытий для восстановления изношенных деталей машин.
При решении проблемы повышения надежности отремонтированных деталей машин и приближения восстановительной технологии до уровня технологии машиностроения весьма актуальны вопросы совершенствования известных и изыскания новых технологических приемов и способов электроосаждения покрытий, обеспечивающих расширение номенклатуры деталей, подлежащих ремонту, и повышение его качества.
Применение металлопокрытий при восстановлении изношенных деталей машин позволяет, в ряде случаев, повысить их надежность и долговечность, а также успешно решить важную проблему снижения затрат на ремонт машин и выпуск запасных частей. В настоящее время специализированные ремонтные предприятия выдвигают перед исследователями и производственниками задачу улучшения восстановительной технологии до уровня технологии машиностроения.
Из всех существующих способов восстановления изношенных деталей, по известным причинам [1-6], гальванические покрытия наиболее полно ужовлетворяют запросам специализированных ремонтных предприятий.
Наиболее интересным способом повышения качества электролитических железных покрытий является их легирование другими металлами.
Самой эффективной добавкой в сталях, легированных одним элементом, является молибден, который оказывает наиболее резко выраженное воздействие, улучшающее свойства стали.
Положительное влияние оказывает молибден и на улучшение механических свойств электролитических покрытий, в получении которых заинтересовано производство.
В связи с этим мы провели исследование по определению оптимальных условий электроосаждения железо-молибденовых покрытий из хлоридных электролитов [7,8,9].
Покрытия получали из электролита, содержащего, кг/м3:
- хлорид железа 350...400;
- молибдат аммония 0,2.1,2;
- лимонная кислота 2,0.8,0;
- соляная кислота 0,5.2,0.
Осаждение осуществлялось на асимметричном переменном токе, что обеспечивало высокую прочность сцепления покрытия с основным металлом. Изучалось влияние основных факторов электролиза на выход по току, микротвердость и содержание молибдена в покрытии.
В качестве независимых переменных были выбраны следующие: катодная плотность тока, показатель асимметрии и кислотность электролита
Переменные варьировались на пяти уровнях.
В качестве плана эксперимента был выбран ортогональный латинский квадрат.
Варьирование переменными факторами осуществлялось в следующих пределах:
- плотность тока: 20, 25, 30, 35 и 40 А/дм ;
- показатель асимметрии: 2; 2,5; 3; 4; 5;
- кислотность электролита: рН 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0.
Проделав выборку значений микротвердости, выхода по току и содержания молибдена в покрытии, измеренных при одинаковых значениях каждой из переменных, получили эмпирические зависимости с соответствующими коэффициентами.
В результате обработки и анализа полученных результатов были выявлены зависимости, представляющие собой произведения трех одномерных функций:
[10].
где Яд - микротвердость покрытий, МПа;
Мо - содержание молибдена в покрытии, %; ^ - выход по току, %; рН - кислотность электролита; Р - показатель асимметрии;
Дк - плотность тока катодного полупериода, А/дм .
Зависимости содержания молибдена в покрытии от катодной плотности тока и содержания молибденсодержащей соли в электролите, представлены на рисунке 1.
Мо%
3
2 1
0 12 молиЗдат
аммония, кг/м3
1 - катодная плотность тока 15 А/дм ;
2 - катодная плотность тока 35 А/дм
Рисунок 1 - Зависимость содержания молибдена в покрытии от содержания соли легирующего элемента в электролите
Как видно из рисунка, повышение содержания в электролите молибдата аммония в совокупности с повышением катодной плотности тока, приводит к достаточно серьезному росту содержания молибдена в самом покрытии.
Соответствие теоретических данных фактическим оценивали средне-квадратическим отношением. Средняя ошибка составила 5,4%.
Параметры электролиза, вычисленные по формулам (1, 2, 3), хорошо согласуются с результатами экспериментов. В качестве примера в таблице
приведены данные по микротвердости покрытий, определенные опытным и теоретическим путями.
Таблица 1 - Группировка данных по микротвердости
№ сочетания Микротвердость, МПа
Опытные результаты Теоретические результаты
1 5200 5250
2 5250 5300
3 5300 5200
4 4600 4670
5 4150 4320
6 6200 6160
7 4950 5140
8 5850 5950
9 6200 6090
10 6100 6090
11 7150 7050
12 7100 7080
13 5550 5800
14 6650 6690
15 6150 6260
16 7050 6580
17 6950 7070
18 7300 7320
19 8000 7940
20 8050 7990
21 7640 7770
22 8000 7990
23 8050 8010
24 7000 7280
25 8200 8150
В результате приведенных экспериментов выявлено, что микротвердость покрытий достигает 8200 МПа, выход по току 88%, а содержание молибдена в покрытии достигает 1,25%. Применение методики рационального планирования экспериментов позволило при ограниченном количестве опытов получить математические зависимости, отражающие выходные параметры электролиза.
Список литературы
1. Серебровский В.И., Сафронов Р.И., Калуцкий Е.С. Электроосаждение легированных железных покрытий // В сборнике: Достижения научно-технического прогресса агропромышленному комплексу. материалы Всероссийской (Национальной) научно-
практической конференции. Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова. 2017. С. 69-77.
2. Серебровский В.И., Серебровский В.В., Сафронов Р.И., Калуцкий Е.С. К вопросу об усталостной прочности деталей, восстановленных электроосажденным железом // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2018. № 2. С. 4850.
3. К вопросу о сцепляемости электроосажденных покрытий с основным металлом / Серебровский В.И., Серебровский В.В., Сафронов Р.И., Гнездилова Ю.П., Калуцкий Е.С., Бабичев А. С. // В сборнике: Актуальные проблемы и инновационная деятельность в агропромышленном производстве. материалы Международной научно-практической конференции. Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И. И. Иванова. 2015. С. 216-218.
4. Серебровский В.И., Гнездилова Ю.П., Калуцкий Е.С., Левина Е.В. Планирование эксперимента при исследовании износостойкости электроосажденных покрытий // Региональный вестник. 2016. № 2 (3). С. 38-39.
5. Серебровская Л.Н., Калуцкий Е.С., Блинков Б.С., Серебровский А.В. Упрочнение восстановленных деталей машин электроосажденными бинарными покрытиями на основе железа // В сборнике: Научное обеспечение агропромышленного производства. Материалы Международной научно-практической конференции. 2018. С. 301-308.
6. Блинков Б.С., Серебровский В.В., Калуцкий Е.С. Электроосаждение сплавов на основе железа // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2016. № 2. С. 67-70.
7. Серебровский В.В., Сафронов Р.И., Афанасьев Е.А., Калуцкий Е.С., Григоров И.Ю. Применение дисульфида молибдена для повышения качества электроосажденных композиционных покрытий // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2018. № 8. С. 197-200.
8. Калуцкий Е.С., Иванов Е.А., Петрухин М.В., Петрусенко Е.А. Исследование факторов, влияющих на качество электролитических покрытий // В сборнике: Молодежная наука - гарант инновационного развития АПК. материалы X Всероссийской (национальной) научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. 2019. С. 300-306.
9. Серебровский В.И., Богомолов С.А., Калуцкий Е.С. О возможности электроосаждения двухкомпонентных износостойких железомолибденовых и железовольфрамовых сплавов из хлористого железного электролита // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2014. № 5. С. 77-78.
10. Серебровский В.И., Калуцкий Е.С., Сафронов Р.И., Гнездилова Ю.П. Влияние параметров нестационарных режимов на структуру электроосажденного железа // В сборнике: Современные автомобильные материалы и технологии (САМИТ - 2020). сборник статей XII Международнойнаучно-технической конференции, посвященной 25-летию кафедры технологии материалов и транспорта. Курск, 2020. С. 335-338.
11. Упрочняющее легирование электроосажденного железа/ Серебровский В.И., Серебровский В.В., Сафронов Р.И., Гнездилова Ю.П.// вестник курской государственной сельскохозяйственной академии. 2015. № 4. с. 68-71.
12. Синтез нечетких решающих правил для прогнозирования и ранней диагностики по прогностическим таблицам с использованием методов рефлексодиагностики/ Се-ребровский В.И., Коптева Н.А., Крупчатников Р.А., Стародубцева Л.В.// Системный анализ и управление в биомедицинских системах. 2008. Т. 7. № 3. С. 643-648.
13. Упрочнение электроосажденных покрытий цианированием/ Серебровский В.В., Серебровский В.И., Сафронов Р.И., Гнездилова Ю.П., Калуцкий Е.С.// Электрика. 2015. № 11. С. 31-33.
14. Легирование молибденом электролитического железа/ Серебровский В.И., Саф-ронов Р.И., Калуцкий Е.С., Крюков А.Г.// Региональный вестник. 2016. № 1 (2). С. 45.
15. Использование электроосажденных сплавов на основе железа для упрочнения и восстановления деталей машин/ Серебровский В.И., Серебровский В.В., Блинков Б.С., Калуцкий Е.С.// Региональный вестник. 2016. № 1 (2). С. 41-43.
Serebrovsky Vladimir Isaevich, Doctor of Technical Sciences, Professor
(e-mail: [email protected])
Kalutsky Evgeny Sergeevich, Ph.D.
(e-mail: [email protected])
Sernikova Olga Sergeevna, post-graduate student
(e-mail: [email protected])
Kursk State Agricultural Academy
DETERMINATION OF RATIONAL MODES OF ELECTRODEPOSITION OF IRON-BASED COATINGS USED FOR RECOVERY OF MACHINE PARTS
The article discusses the process ofjoint electrodeposition of iron with molybdenum, the optimal electrolysis conditions that make it possible to obtain wear-resistant alloyed coatings, as well as the physical and mechanical properties that determine the performance of the restored parts. Recommendations are given for the production of restoration and hardening of agricultural machinery parts with electrodeposited iron-based binary coatings. Keywords: electrodeposition, current density, recovery, hardening
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЯ ЖЕЛЕЗО-ВОЛЬФРАМ Серебровский Владимир Исаевич, д.т.н., профессор (e-mail: [email protected]) Калуцкий Евгений Сергеевич, к.т.н.
(e-mail: [email protected]) Серникова Ольга Сергеевна, аспирант (e-mail: [email protected]) Курская государственная сельскохозяйственная академия
В статье рассматривается процесс совместного электроосаждения железа с вольфрамом, оптимальные условия электролиза, позволяющие получить износостойкие легированные покрытия, а также физико-механические свойства, определяющие работоспособность восстановленных деталей. Даны рекомендации производству по восстановлению и упрочнению деталей сельскохозяйственной техники электроосажденными бинарными покрытиями на основе железа.
Ключевые слова: электроосаждение, плотность тока, восстановление, упрочнение.
Для повышения износостойкости поверхности деталей применяют элек-троосажденные покрытия хрома, никеля, железа, а также сплавов на их основе. Качество износостойких покрытий определяется сопротивлением их