Технологія відновлення зношеної поверхні водяного насосу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти та науки України

Національний технічний університет України

Київський політехнічний інститут

Розрахунково-графічна робота

з дисципліни: "Інженерія поверхні"

Виконав: студент гр. ЗП-41с

Гусак Ю.О.

Перевірив: Чорний А.В

Київ - 2015

Вступ

Завдання № 7 на розрахунково-графічну роботу з курсу "Інженерія покриття":

I. Задана деталь і зовнішні умови. Корпус водяного насоса, Бронза 03Ц 7С 5Н 1 (у парі зі стальним робочим колесом), Стирання бічної і торцевої поверхні камери на глибину до 0,6-1,5 мм.

II. На основі заданої деталі за її призначенням з урахуванням умов експлуатації вибрати:

- обґрунтувати спосіб отримання покриття, спосіб відновлення або зміцнення;

- вибрати матеріал;

- надати кратку характеристику даній технології, її переваг.

III. Визначити модель створення композиційного покриття за відповідною класифікацією, накреслити його структуру.

1. 

1. Аналіз деталі та умови роботи

Водяний насос зображений на малюнку 1.1. Прокачування води через подібний агрегат здійснюється за допомогою поршня, який зміцнюється на штоку і вільно переміщається вгору і вниз по металевому або бронзовому корпусу насоса. Усередині цього поршня встановлені зворотні клапани, які перешкоджають поверненню рідини в свердловину. Шток приєднаний шарніром до ручки-важеля. При натиску на неї насос для свердловини приводиться в дію. У нижній частині корпусу пристрою приєднується вхідний шланг, вільний кінець якого опускають у свердловину до водоносного шару.

Характеристика хімічного складу матеріалу з якого зроблений корпус водяного насоса наведений у таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 - Хімічний склад бронзи О 3Ц 7С 5Н 1

Рис. 1.1 - Водяной насос ручного типу

Механізм зношування - тертя у воді пар бронзи та сталі що супроводжується водневою хворобою. В наслідок чого знос корпусу збільшується. Воднева хвороба викликається прониканням водню і кисню в метал, в результаті чого утворюються крихкі гідриди та зачеплення дислокацій, що зменшують ковзання. Кисень, що міститься в міді, погіршує її пластичність, підвищує твердість, зменшує тепло- і електропровідність.

2. Визначення способу нанесення покриття

Деталь відноситься до простої деталі циліндричної форми не маючої складних поверхонь. Виходячи з цього обираємо спосіб нанесення відновлювальної поверхні електроосадженням - гальванічним способом.

Всі гальванічні процеси відбуваються за досить простою схемою. Є система, що складається з виробу, на яке наноситься покриття, розчин, в який це виріб міститься (електроліт). І третій компонент, це пластина, на яку подається позитивний заряд і вона називається анодом. Виріб у свою чергу виступає в ролі катода і на нього подають негативний заряд. При підключенні такої системи до джерела живлення метал з якого складається анод розчиняється в електроліті, а на виріб наноситься метал, розчинений в електроліті. Електроліт виступає в ролі переносника металу з анода на наш виріб. Розміри ванн, куди налитий електроліт, можуть бути самими різними, обсягом від часток літра до десятків тон. Самі розміри і форма ванн диктуються розмірами виробів, для покриття яких вони призначені.

3. Вибір матеріалу для відновлення покриття

Для нанесення покриття використовуємо:

Електроліт. Склад електроліту: сульфат міді 50 г/л, сульфат олова 50г/л, сірчана кислота 100 г/л, желатин 3г/л, тиомочевина 0.005 г/л.

Режими: щільність струму на катоді Dk - 1 А/дм², температура електроліту t - 18-20 ⁰C, анод - сплав міді 90 % з оловом 10 % (бронза).

Після відновлення отримаємо поверхню споріднену до основного металу з низькими антифрикційними властивостями.

4. Визначення моделі створення покриття

Деталь відноситься до простої деталі циліндричної форми не маючої складних поверхонь. Виходячи з цього обираємо спосіб нанесення відновлювальної поверхні електроосадженням - гальванічним способом. Це спосіб М 2.8 - технологія, при якій активація присадкового матеріалу здійснюється за рахунок дисоціації рідини до атомно - молекулярного стану і придання заряду; створення покриття відбувається за рахунок електрокристалізації при осадженні (розрядці). Модель утворення покриття наведена на малюнку 1.2.

Рис. 1.2 - Схема моделі утворення покриття

При цьому у процесі утворення покриття, якщо враховувати великі товщини та великий проміжок часу для осадження покриття ми можемо отримати покриття яке буде змінюватися за хімічним складом по товщині осадженого шару. Це наведено у малюнку 1.3.

Рис - 1.3 Модель утворення не рівномірного по хімічному складу шару покриття, що змінюється з збільшенням товщини

5. Технологія нанесення покриття

Перед нанесення покриття внутрішню поверхню циліндра насосу треба піддати шліфовці от 12 до 4 мкм по ГОСТ 3647-80, для видалення рисок, та нерівностей які були утворенні в процесі експлуатації. Потім виріб іде на обезжирювання у розчині ТМС-31 або ТМС-70, вміст якого 60-80г/л, температура розчину 70-80 ⁰С, час 5-10хв.

Це необхідно для зняття з виробу паст які використовувались для шліфування. Потім виріб протравлюють у розчині сірчаної кислоти, концентрація 10-25 г/л, температура розчину 15-30 ⁰С, час 1-2 хвл.

Після цього використовуємо матеріали описані у 3 п. Ураховуючи кількість матеріалу і час для осадження які розраховані нижче (1).

Кількість матеріалу підлягає осадження в залежності від товщини необхідного шару можна розрахувати:

,

де ?S- сумарна площа поверхні виробу які відновлюється (см²);

д - товщина відновлювального шару (см);

г - густина матеріалу що осаджується на виріб (г/см³);

Площа бокової стінки циліндра та денця розраховуються по формулам:

,

.

У розрахунках площини, площу патрубок не враховуємо. Тоді після розрахунків маємо що , , .

Час якій нам потрібно затратити на утворення поверхні у циліндрі товщиною 1мм: відновлювальна зношування гальванічний композиційне

,

де с - електрохімічний еквівалент бронзи (1.8 г/АЧч),

? - вихід по току (0.95).

Тоді час який нам необхідно затратити на осадження покриття дорівнює 30 хвил.

Ескіз циліндра з розмірами наведений нижче.

Рис 5.1 - Ескіз циліндра ручного водяного насоса

Висновки

Для отримання покриття треба враховувати як якість підготовки поверхні виробу так і сам процес осадження матеріалу гальванічним способом. Треба враховувати що не чисті по хімічному складну аноди можуть призвести до утворення покриття низької якості. У даній розрахунково-графічній роботі наведений метод відновлення геометричних розмірів внутрішньої поверхні циліндра. Нагадую для тих хот буде це читати що цей матеріал взятий з книг і є науковим матеріалом! В практиці все може вийти інакше! Цей метод відновлення зношеної поверхні використовується як самий доступний так, як внутрішню сторону цього циліндра ніяк не можна відновити напиленням чи наплавкою!

Список використаної літератури

1. Л.Г. Зальцман, С.М. Черная путник гальваника, издание 3-е, Киев "Тєхника" 1989 г.

2. Методичні вказівки до виконання розрахунково - графічної для студентів за напрямом підготовки 6.050504 "Зварювання", спеціальності 7.05050403, Київ 2013 р.

Размещено на Allbest.ru