Моделирование процесса электролитического покрытия сплава железо-хром из сульфатно-хлоридного электролита при восстановлении деталей машин

Введение. Технологический процесс восстановления детали должен обеспечивать более 80% ресурса и не более 50% стоимости новой детали. Износостойкость нанесенного покрытия предопределяет ресурс восстановленной детали, работающей при гидроабразивном и граничном трении. Микротвердость электролитического покрытия на основе железа является одним из ключевых показателей износостойкости. Исследование результатов статистической обработки и факторов, наибольшим образом влияющих на повышение микротвердости покрытия на основе железа, позволит рекомендовать и оптимизировать условия осаждения для получения наиболее износостойких покрытий.

Материалы и методы. Исследования проводили на оборудовании, позволяющем получать необходимые данные с требуемой точностью. Математическую обработку проводили с применением современных средств обработки статистических данных, которые исключали возможные ошибки, позволяя получать зависимость факторов с необходимой точностью.

Результаты. В ходе исследования разработанного сульфатно-хлоридного электролита для осаждения железохромового покрытия возникла необходимость определения влияния условий осаждения – «факторов» (температура, кислотность электролита, плотность катодного тока) на микротвердость покрытия – «отклик». Было выявлено, что сочетание факторов «температура» и «катодная плотность тока» в кодированных значениях 1,5…2,0 и -2 являются наиболее значимыми. Оптимизированы условия осаждения с целью получения покрытия с максимальной микротвердостью.

Обсуждение и заключение. В результате проведенных исследований влияния условий осаждения сплава Fe-Cr из сульфатно-хлоридного электролита на микротвердость покрытия установлено, что для получения качественного покрытия сплава железо-хром с высокими показателями микротвердости необходимо точно соблюдать требования условий осаждения и кислотности в большей степени. Так как плотность тока и температура электролита, по сравнению с кислотностью электролита, устанавливаются и регулируются оборудованием ванны железнения.

1. Густов Ю. И., Орехов А. А. Исследование конструкционно-технологических и эксплуатационных показателей строительной техники // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2014. № 4 (30). С. 470– 475

2. Мухаметшина Р. М. Трибологические отказы дорожно-строительных машин // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016. Т. 18, № 1–2. С. 252–255.

3. Котомчин А. Н., Синельников А. Ф. Усовершенствование холодного саморегулирующегося электролита хромирования при упрочнении и восстановлении деталей машин // Мир транспорта и технологических машин. 2019. № 4 (67). С. 17–24.

4. Котомчин А. Н., Синельников А. Ф., Корнейчук Н. И. Интенсификация процесса электролитического хромирования при восстановлении и упрочнении деталей машин // Мир транспорта и технологических машин. 2020. № 3 (70). С. 22– 32.

5. Котомчин А. Н., Синельников А. Ф. Установка для поддержания рабочей температуры электролитов при восстановлении деталей машин гальваническими покрытиями // Вестник СибАДИ. 2020. Т. 17, № 4 (74). С. 500–511.

6. Янута А. С., Синельников А. Ф. Высокие технологии и инновации в науке. Сборник избранных статей Международной научной конференции // Исследование влияния режимов осаждения на процесс осаждения сплава Fe-Cr из сульфатного электролита. Санкт-Петербург. 2021. С. 177–180.

7. Бомешко Е. В., Корнейчук Н. И. Электроосаждение двойных и тройных сплавов на основе железа и хрома: теоретические представления и практические рекомендации // Вестник ПГУ. 2019. Т. 3, № 53. С. 153–165.

8. Гурьянов Г. В., Кисель Ю. Е., Лысенко А. Н., Обозов А. А. Повышение износостойкости деталей электрохимическими сплавами на основе железа // Сельский механизатор.2017. № 2. С. 34–35.

9. Янута А. С., Корнейчук Н. И., Синельников А. Ф. Анализ применения электролитов для получения электролитических сплавов Fe-Cr при восстановлении деталей машин и оборудования // Вестник ПГУ. 2021. № 3 (69). С. 101–106.

10. Жачкин С. Ю., Михайлов В. В., Гедзенко Д. В., Живогин А. А. Микротвердость композитных гальванических покрытий на основе железной матрицы // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2012. Т. 8, № 6. С. 51–53.

11. Колмыков Д. В. Восстановление и упрочнение деталей автомобилей гальваническими покрытиями // Главный механик. 2010. № 10. С. 33–38.

12. Виноградов С. Н., Перелыгин Ю. П., Киреев С. Ю. Износостойкость и антифрикционные свойства гальванических покрытий. Методы определения // Гальванотехника и обработка поверхности. 2012. Т. 20, № 3. С. 53–56. EDN PESEYT.

13. Котомчин А. Н., Штефан Ю. В., Зорин В. А. Моделирование ограничений при оптимизации эффективности хромирования деталей машин // Вестник СибАДИ. 2020. Т. 17. № 6 (76). С. 736–752.

14. Хлыстов А. В., Бабенко В. А. Математическое моделирование и оптимизация режимов железнения в «горячих» хлористых электролитах на асимметричном токе // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2004. № 4 (5). С. 44–47.

15. Артемчук В. В., Босов А. А. Теоретические основы математического моделирования процессов электролитического покрытия // Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту ім. академіка В. Лазаряна. 2007. № 15. С. 52-56.

16. Афанасьев Е. А., Серебровский В. И., Серебровский В. В., Степанов Р. В., Степашова И. В. Электроосаждение бинарных покрытий на основе железа для упрочнения и восстановления деталей машин // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2012. № 7. С. 79–81.

17. Блинков Б. С., Серебровский В. В., Калуцкий Е. С. Электроосаждение сплавов на основе железа // Вестник Курской ГСХА. 2016. № 2. С. 67–71.

18. Серебровский В. И., Серебровский В. В., Сафронов Р. И., Гнездилова Ю. П. Упрочняющее легирование электроосажденного железа // Вестник Курской ГСХА. 2015. № 4. С. 68– 71.

19. Гадалов В. Н., Сафонов С. В., Серебровский В. И., Скрипкина Ю. В., Горецкий В. В. Реновация машиностроительной и сельскохозяйственной техники гальваническими железохромистыми покрытиями с применением цементации // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2013. Т. 9, № 4. С. 54–58.

20. Янута А. С. Исследование влияния режимов осаждения на структуру электролитического бинарного покрытия Fe-Cr, полученого из сульфатно-хлоридного электролита // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). 2020. № 3 (70). С. 17–21.

21. Sinelnikov A.F., Bomeshko E.V., Korneychuk N.I., Ianuta A.S. Electrolytic alloying of ironchromium during deposition of coatings from a sulfatechloride electrolyte // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering (14th-16th December 2020, Moscow). Moscow. 2020. pp. 1-9.

22. Штефан Ю. В., Зорин В. А. Методы выявления и оценки рисков в дорожном строительстве и машиностроении: монография. Москва: МАДИ, 2017. 136 с.

23. Зорин В. А., Штефан Ю. В., Тимченко М. И. Планирование экспериментов при создании деталей из композиционных материалов // Механизация строительства. 2018. Т. 79, № 4.С. 5–13.