К ВОПРОСУ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ДЕТАЛЕЙ АВТОМОБИЛЕЙ ПРИ РЕНОВАЦИИ
Пилюшина Г.А., Чечулин А.С. (БГИТА, г. Брянск, РФ)
The way of the control and measurement of a thickness of galvanic coverings in the course of the sedimentation, providing high accuracy of measurements of a thickness of a layer of put chrome is considered at repair of details of cars
В процессе эксплуатации автомобиля его техническое состояние изменяется. Эти изменения происходят в результате воздействия большого количества факторов, таких как окружающая среда, условия эксплуатации автомобиля, внутренние процессы, приводящие к изменению физико-механических свойств материалов поверхностных слоев: разупрочнение, снижение твердости, износостойкости.
В то же время процесс изнашивания отдельных деталей и узлов автомобиля носит неравномерный характер. Неравномерность изнашивания составляющих элементов присуща всей современной технике. Это связано с тем, что достигнутый уровень науки и производства не позволяет пока решить задачу создания равнопрочной конструкции, как по техническим, так и по экономическим причинам. Кроме того, широкое разнообразие условий эксплуатации приводит к тому, что одни и те же элементы однотипных машин работают при различных режимах и условиях, а, следовательно, имеют и различную интенсивность изнашивания.
Для решения этой проблемы на практике зачастую используют замену изношенных деталей и узлов автомобиля новыми. Однако такой подход при эксплуатации транспортных средств приводит к необоснованным тратам материальных ресурсов, а также неблаготворно влияет на экологическую обстановку.
Дело в том, что на изготовление автомобилей, запасных частей к ним и производство конструкционных и эксплуатационных материалов расходуется-20 % производимых в мире черных металлов, 7% - меди, 13 % - никеля, 35% - цинка, 50% - свинца, 50 % - натурального каучука и т. д. В итоге для изготовления 1 т элементов, деталей и узлов, используемых в автомобиле, перерабатывается 150 т природного вещества, то есть из каждой 1 т последнего в автомобиле остается -0,7 %. Остальные 99,3 % тратятся впустую [1]. Но их добыча и переработка оказывают значительные негативные экологические последствия. То есть в процессе производства автомобиля загрязнений получается в 2 раза больше, чем в процессе его эксплуатации.
Учитывая вышесказанное наиболее целесообразно и экономично выполнять реновацию как отдельных деталей и узлов, так и автомобиля в целом. При реновации затрачивается на порядок меньше материалов и энергии, что в такой же мере снижает загрязнение окружающей среды. При этой технологии заготовкой становится изношенная деталь, которую необходимо восстановить и обработать под номинальные параметры. Современные способы восстановления, такие как нанесение высокоэффективных покрытий на изношенные поверхности, вполне могут решать эти задачи.
При ремонте деталей машин в зависимости от функционального назначения покрытия используют следующие электролитические процессы: хромирование, осталивание, никелирование, меднение, цинкование. Одним из эффективных способов при восстановлении изношенных деталей является электролитическое хромирование. Это связано с тем, что по своему функциональному назначению хромовые покрытия могут применяться как защитно-декоративные, коррозионно-стойкие, износостойкие и антифрикционные. Причем антифрикционные хромовые покрытия обладают низким коэффициентом трения и хорошо отводят тепло из зоны контакта, что позволяет их применять при сухом трении.
В то же время существенным недостатком хромированных деталей является снижение их усталостной прочности. Величина этого снижения зависит от толщины хромовых покрытий, температуры электролита и марки покрываемой стали. Поэтому технологический процесс хромирования включает применение комплекса мероприятий по уменьшению отрицательного влияния хромирования на сталь и формированию равномерности покрытия, что обусловлено сравнительно большой толщиной слоя и низкой рассеивающей способностью электролитов для хромирования.
В этой связи существенный интерес представляет способ контроля и измерения толщины гальванопокрытий в процессе осаждения [2]. Принципиальная схема измерительного устройства представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Принципиальная схема измерительного устройства:
1-ось, 2-измерительная пружина, 3-коромысло со шторкой, 4-магнитный успокоитель, 5-измерительный электрод, 6-контрольная стрелка, 7-измерительная стрелка, 8-шторка, 9-пружина, 10-рукоятка узла балансировки с поводком, 11-электродвигатель, 12-ось, 13-фрикционная муфта, 14-поводок, 15-рукоятка, 16-шкала индикатора, 17-оптопара А1, 18-триггер А1, 19-реле А1, 20-оптопара А2, 21-триггер А2, 22-реле А2, 23-оптопара А3, 24-триггер А3, 25-реле А3, 26-корпус, 27-установочное кольцо, 28-автономный источник питания, 29-блок управления электродвигателем, 30-исполнительный орган, 31-катодная шина ванны, 32-клемма, 33-штуцер для подвода воздуха
Сущность этого способа заключается в следующем. В раствор ванны опускают измерительный электрод, балансируют массу электрода и определяют информативный параметр, по которому судят о толщине нарастающего покрытия. В качестве информативного параметра используют массу осаждаемого покрытия на измерительном электроде, поверхность которого откалибрована по площади кратной единице ее измерения в см2, при этом массу покрытия измеряют взвешиванием непрерывно в процессе осаждения, используя взвешивающий механизм со спиральной моментной пружиной. Уравновешивании массы осаждаемого металла на поверхности откалиброванного по площади в см2 измерительного электрода в процессе гальванопокрытия производят силой натяжения измерительной пружины, при ее подкручивании. Угол подкручивания, сила натяжения измерительной пружины, уравновешенная масса слоя осажденного металла на измерительном электроде эквивалентны, поэтому измерительная стрелка показывает на шкале индикатора угол подкручивания, отградуированный в единицах массы.
Использование в весоизмерительном механизме узла дискретного подкручивания спиральной пружины, синхронно работающего со скоростью нарастающей массы осаждаемого металла на измерительном электроде, обеспечивает возможность измерять толщину слоя в динамике, от начала гальванопокрытия, что значительно расширяет технико-эксплуатационные возможности устройства.
Измерение слоя металла в динамике производится визуально по шкале индикатора, а контроль заданной величины покрытия выполняется автоматически при совмещении измерительной стрелки со шторкой и оптопарой комплекса А3. Возникший при этом электросигнал поступает в исполнительный орган, который через тумблер выдает команду на средство управления автоматикой в цепи гальванопокрытия для реагирования.
Использование такого измерительного устройства в цеховых условиях гальванического производства может обеспечить высокую точность измерений толщины слоя наносимого хрома от 0,5 до 60 мкм, что позволяет расширить возможности применения электролитического хромирования для восстановления изношенных поверхностей автомобильных деталей.
Литература
1. Павлова, Е.И. Экология транспорта [Текст] / Е.И. Павлова. М.: Высш. шк. – 2006. -344 с.
2. Пат. 2069307 Российская Федерация МПК G01B 7/06 Способ контроля толщины гальванопокрытия в процессе осаждения и устройство для его осуществления [Текст] /А.П. Андрейцев.- № 93016438/28; Заявл. 31.03.1993. Опубл.20.11.1996.