Повышение технологической надежности подготовки деталей мобильной техники к гальваническому осаждению цинковых покрытий

Цинковые гальванопокрытия получили свое распространение в основном благодаря высоким защитным свойствам от воздействия агрессивных сред и коррозии. Однако цинковые гальванические покрытия возможно применять и при восстановлении изношенных поверхностей деталей машин. Цинковые гальванопокрытия обладают не только высокими защитными свойствами, но и хорошо гасят вибрации (благодаря своей пластичности). При этом цинковые гальванопокрытия обладают высокой прочностью сцепления с подложкой, что является залогом долгосрочной службы деталей восстановленных цинком.

Прочность сцепления гальванического покрытия с основой является одним из наиболее важных критериев оценки качества полученного осадка, если не самым важным. В процессе работы детали восстановленной или защищенной гальваническими цинковыми покрытиями подвергаются значительным температурным, механическим, вибрационным, и другим нагрузкам. При этом возникают усилия (от температурной деформации или при отрыве, сдвиге изломе и так далее) стремящиеся отделить осажденный слой цинка от поверхности, на которую он осажден. Степень адгезии (сцепления) осаждаемого цинка с основой обуславливает прочность сцепления покрытия и основы, определяя при этом надежность и долговечность восстановленной или защищённой поверхности. Невысокая прочность сцепления гальванопокрытия с основой приводит к отслоению, выкрашиванию, вспучиванию, покрытию трещинами и так далее, осажденного слоя. При этом поверхность детали, покрытая гальваническим слоем, перестает полноценно выполнять свое предназначение, отрицательно влияя на сопрягаемые с ней детали вплоть до полного выхода из строя всего узла или механизма. цинковый деталь анодный электролит Обеспечение высокой прочности сцепления цинкового гальванического покрытия с основой возможно только при тщательном соблюдении технологического процесса предварительной подготовки поверхности к осаждению и непосредственно самого осаждения. То есть, для повышения технологической надежности осаждения гальванического покрытия необходимо, прежде всего, обеспечить должный уровень технологической надежности процесса предварительной подготовки восстанавливаемой поверхности к осаждению.

Некоторые исследователи предлагают использовать теорию надежности при оценке прочности сцепления гальванопокрытия с основой [1−3]. В данном случае, технологической надежностью подготовки деталей к цинкованию является величина, выраженная в процентах восстановленных деталей, имеющих высокую прочность сцепления. При этом, процесс подготовки рассматривается как техническая система, содержащей в качестве структурных элементов технологические операции. При этом, технологическая надежность этой системы будет зависеть от количества и надежности составных элементов, а также их взаимосвязи. Надежность этих составных элементов, будет зависеть от различных технологических факторов (температура электролита, плотность рабочего тока, время обработки и так далее). Кроме того, на качество проведения предшествующей технологической операции будет в значительной мере оказывать влияние на надежность каждого элемента. При отказе одного структурного элемента приведет к отказу технической системы в целом. Таким образом, взаимосвязь структурных элементов такой системы носит последовательный характер. В этом случае возможно применение второй теоремы вероятностей, которая гласит: «Вероятность совместного появления нескольких зависимых событий равна произведению вероятности одного из них на условные вероятности всех остальных».

В общем случае, предварительная подготовка поверхностей восстанавливаемых деталей к электролитическому осаждению цинкового покрытия включает: их механическую обработку, обезжиривание и травление с промывками теплой и холодной водой [1−2, 4−15].

Если принять вероятность проведения высококачественной механической обработки поверхности, зачистки её наждачной шкуркой и установки устройства для гальванического осаждения цинка равной 1, то для схемы 1 (табл.) получаем следующее [1, 3]:

рсц1(t)=роб (t)рпр1(t) рпр2(t) ртр (t) рпр3(t) рпр4(t) рвыд (t) рвых (t),.

где роб (t) — вероятность качественного обезжиривания;

рпр1(t) … рвых (t) — условные вероятности.

Для проведения априорной оценки вероятность безотказной работы каждого из структурных элементов технической системы за большой промежуток времени принимается равной 0,99 [1, 3]. В этом случае, априорная оценка рассматриваемых технологических систем принимает вид:

Рсц1(t)=0,998=0,92; Рсц2(t)=0,996=0,94; Рсц3(t)=0,997=0,93; Рсц4(t)=0,996=0,94.

Таким образом, от 6 до 8 процентов брака из-за низкой прочности сцепления заложено в самой структуре технологического процесса предварительной подготовки подложки к гальваническому покрытию цинком. При этом, технологическая надежность всей технической системы будет зависеть от надежности самого слабого структурного элемента.

Таблица Технологические процессы предварительной подготовки деталей к гальваническому цинкованию.

Стабильность технологической надежности это изменение во времени уровня надежности. Во время подготовки деталей к цинкованию проточным способом по приведенным выше схемам надежность технической системы снижается ввиду частичного смешения рабочих растворов, в результате изменения их технологических свойств.

Проведение анодного травления детали непосредственно в электролите цинкования позволит усовершенствовать техническую систему. В этом случае процесс предварительной подготовки детали будет включать: механическая обработка; обезжиривание «венской известью»; промывка в холодной воде; анодное травление непосредственно в электролите цинкования; удаление продуктов травления с обрабатываемой поверхности; выход на режим и собственно само цинкование [1−2, 7−12].

Если надежность каждого структурного элемента предлагаемой технической системы принять равной надежности элементов существующих систем (1−4) Рi (t) = 0,99, то получаем априорную оценку ее технологической надежности по прочности сцепления следующего вида [1, 3]:

Рсцпр (t) = Роб (t) Рпр (t) Ртр (t) Рвых (t) = 0,994 = 0,96.

То есть, совершенствование технологии предварительной подготовки позволило на 2 … 4% повысить технологическую надежность цинкования.

Это возможно при обеспечении надежности введенных элементов не менее надежности замененных. Например, в сравнении со схемой 3 (табл.):

Ртр (t) Рвых (t) Ртр3 (t) Рпр3 (t) Рвых3 (t).

Проведение такого совершенствования рационально при получении величины прочности сцепления покрытия с основой не менее чем в существующих технологиях, то есть [1, 3]:

сцпр сцсущ Таким образом, технологическая надежность предварительной подготовки деталей к электролитическому осаждению цинка играет огромную роль в получении высокой прочности сцепления покрытия с основой и обеспечения технологической надежности осаждения.

• 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. Митряков А. В. Надежность восстановительной технологии. Саратов: Изд-во Саратовского университета, 1979. 183 с.
• 3. Schwarz Guenter, K. // Oberflaeche Surface. 1984. 25. № 6. P.165.
• 4. D’Angelo, M.P. // Plat and Surface Finish. 1986. 73. № 9. P.20.
• 5. Захаров Ю. А., Рылякин Е. Г., Лахно А. В. Анализ способов восстановления посадочных отверстий корпусных деталей машин // Молодой ученый. 2014. № 16. С. 68−71.
• 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.

Аннотация

Цинковые гальванические покрытия достаточно широко применяются как защитные покрытия деталей мобильной техники. Цинковые покрытия обладают высокой прочностью сцепления и могут применяться для восстановления размеров поверхностей деталей. Обеспечение высокой прочности сцепления покрытия с основой возможно только при тщательном соблюдении технологического процесса предварительной подготовки поверхности к осаждению и непосредственно самого осаждения. В данном случае, технологической надежностью подготовки деталей к цинкованию является величина, выраженная в процентах восстановленных деталей, имеющих высокую прочность сцепления. При этом, процесс подготовки рассматривается как техническая система, содержащей в качестве структурных элементов технологические операции. Совершенствование технологического процесса восстановления цинковым гальванопокрытием заключается в осуществлении анодного травления детали в рабочем электролите цинкования.

Ключевые слова: гальванопокрытие, предварительная подготовка, технологическая надежность, травление, обезжиривание, механическая обработка.