6.7.24. Гальваномеханическое восстановление металлических деталей

В работах [45], [129] приведено достаточно много примеров успешного использования процесса в машиностроении, в том числе для восстановления изношенных деталей.

На рис. 6.69 показан шток с нанесенным на поверхность слоем хрома толщиной около 0,2 мм.

На рис. 6.69 видно, что средняя часть штока, покрытая ГМХ, имеет более высокую чистоту поверхности по сравнению с гальваническим покрытием (концевые участки на рис. 6.69).

При восстановлении деталей необходимо сохранить эксплуатационные свойства новых изделий (минимальное наводораживание слоя, сжимающие напряжения и др.).

Рис. 6.69. Шток посадочного устройства самолета с гальваномеханическим хромированием (ГМХ)

При ГМХ можно создать в поверхности сжимающие напряжения и структуру, близкую к металлическому стеклу. Для этого процесс нанесения слоев покрытия прерывают и обрабатывают поверхность твердыми раскатниками, меняющими структуру и свойства покрытия. Хром позволяет получить острую кромку из коррозионно-стойкого материала, имеющего высокую адгезию к основе и не склонного к выкрашиванию. Получены покрытия на кромке режущего инструмента с толщиной 10-15 мкм на сторону, Измерения, выполненные на микроскопе УИМ21 при увеличении 500, показали, что радиус скругления кромки не превышает 2 мкм, в то время как при традиционной заточке эта величина была не менее 6 мкм. Кромку, выполненную по предлагаемой технологии, испытали на прочность. Для этого ее нагружали пуансоном до скрашивания, которое наступало при нагрузке, на 35% выше по сравнению с таким воздействием на стандартный инструмент. Далее делали осмотр кромки, которая после нанесения покрытия не имела следов от абразива, снижающих прочность режущей части.

Исследования показали, что минимальное наводораживание после ГМХ наблюдается при температуре 337 К, и уровень его не превышает допустимого количества водорода в стали в состоянии поставки. Это объясняется, видимо, механической очисткой катода от водородных пленок и особенностями структуры получаемых покрытий: их беспористостью и сжимающими остаточными напряжениями, за счет чего осадки приобретают барьерные свойства. Для удаления водорода из хромированных деталей и снижения напряженности поверхностных слоев деталей после шлифования традиционно применяется трехкратный низкотемпературный отпуск (2,-2,5 час при 200-230С). Проведенные испытания показали возможность исключения из технологического процесса ГМХ двух низкотемпературных отпусков из трех, применяемых в настоящее время после хромирования.

При ГМХ получены сжимающие остаточные напряжения. При этом применение низкотемпературного отпуска до ГМХ позволяет несколько повысить уровень остаточных сжимающих напряжений в покрытиях по сравнению с выполнением операции ГМХ непосредственно после шлифования.

Шероховатость поверхности покрытий не превышала R_a=0,02 мкм.

Микротвердость получаемых покрытий во всех случаях лежала в пределах 9500-10500 МПа.

ГМХ позволяет повысить качество медицинского инструмента. Известен способ получения режущей кромки путем гальваномеханического наращивания металла на скальпелях, ножницах, кюретажных ложках и других медицинских инструментах. При использовании традиционных методов заточки абразивным инструментом возникают напряжения, вызывающие сколы и скрашивание кромок, удаление покрытий, если такие наносились. На поверхности лезвия остаются абразивные частицы, которые могут попасть в раны и вызвать осложнения. Из специальной литературы известно, что для автоматического сшивания сосудов, особенно малого сечения, необходимо сохранить на них границу соединения, что достижимо при радиусе скругления режущей кромки инструмента менее 3 мкм. При заточке абразивным инструментом сложно даже в заводских условиях получить кромку с радиусом менее 8 мкм. В технике делались попытки наносить на режущую кромку другие металлы, иногда с высокими эксплуатационными свойствами, например, твердые сплавы, однако они не нашли применения. Применение ГМХ для формирования лезвий медицинского инструмента позволило получить прочные кромки с радиусами 2-2,5 мкм.