5. Исследование физико-механических свойств получаемых покрытий
5.1. Исследование влияния режимов гко на наводороживание основного металла
Из литературных данных ясно, что снижение физико-механических свойств деталей из высокопрочных сталей, прошедших ремонтно-восстановительное хромирование, многими авторами объясняется склонностью этих сталей к наводораживанию в процессе электролиза. Там же указывается, что основным фактором, влияющим на наводораживание сталей при нанесении хромовых покрытий толщиной свыше 100 мкм, в частности, при ремонтном восстановлении хромированием, является температура электролита хромирования. В [85] отмечается, что толщина покрытия практически не влияет на наводороживание основы.
В ходе эксперимента исследования проводились на образцах с толщиной хромового покрытия 200 мкм.
Для изучения влияния электролиза на наводораживание основы из стали применялось математическое планирование эксперимента.[1] Был реализован полный факторный эксперимент 23 . Характеристики плана эксперимента выбирались из условий получения беспористых хромовых покрытий со сжимающими остаточными напряжениями и минимальным наводораживанием стальной основы. В результате области варьирования независимых переменных были выбраны следующие:
Плотность тока, ка/м2 Температура электролита, К Давление инструмента МПа |
10 – 20 324 –333 0,5 – 1,5 |
Частота вращения образцов и скорость возвратно-поступательного движения инструмента поддерживались на постоянном уровне и составляли соответственно 70 об/мин и 120 дв.х./мин.
В качестве зависимой переменной было выбрано наводораживание основы из стали НZ , мл/100 г.
Матрица планирования, результаты экспериментов представлены в таблице 5.1, а результаты расчетов пошаговой множественной регрессии представлены в приложении 2. Значение параметра оптимизации для восьми экспериментальных точек плана находилось как среднее арифметическое из 3-х параллельных экспериментов. Реализация экспериментов осуществлялась по таблице случайных чисел. Для оценки дисперсии воспроизводимости дополнительно в центре плана ставилось еще четыре параллельных эксперимента.
Таблица 5.1.
Результаты экспериментов
№ эксперимента |
HZ |
i |
T |
P |
1 2 3 4 5 6 7 8 |
3.39 0.4 1.00 0.83 5.30 1.60 6.98 0.92 |
10 10 10 10 20 20 20 20 |
324 333 324 333 324 333 324 333 |
0.5 0.5 1.5 1.5 0.5 0.5 1.5 1.5 |
В результате расчета пошаговой множественной регрессии с применением пакета “Statistika” получено линейное уравнение, описывающее зависимость наводораживания от исследуемых факторов:
HZ = 117,245 + 0,23i – 0,359T – 0,24Р
Корреляционный анализ позволил выявить, что зависимость наводораживания от исследуемых факторов линейная, а связь между ними довольно сильная - множественный коэффициент корреляции достигает значения 0,872.
Анализ влияния исследуемых факторов на наводораживание основы, показывает, что с увеличением температуры электролита наводораживание основы уменьшается, что согласуется с характером влияния температуры электролита на наводораживание как при обычном хромировании, так и при гальвано контактном хромировании и объясняется, видимо увеличением пластичности хрома с, повышением температуры электролита и, следовательно, более легким выходом водорода с поверхности.
Графическое представление влияния температуры электролита на наводороживание покрытия представлено на рис. 5.1.
Рис.5.1. Влияние температуры электролита
на наводороживание хромового покрытия при восстановлении хромированием стальных деталей:
1 – стандартное электролитическое восстановление
(i = 10кА/м2);
2 – восстановление методом ГКО
(i = 10 кА /м2, Р = 0,5 МПа)
Увеличение плотности тока приводит к незначительному увеличению наводораживания основы и объясняется, видимо, экстремальным характером зависимости наводораживания от плотности тока, когда при увеличении плотности тока растет количество водорода, выделяющегося при электролизе.
Однако увеличение давления приводит к уменьшению наводораживания основы, что объясняется, видимо, удалением пузырьков водорода с хромируемой поверхности в результате воздействия инструмента.
Величина наводораживания основы в покрытиях, полученных методом ГКО, несколько ниже, чем в покрытиях, полученных традиционным методом, что позволяет надеяться на широкое применение метода ГКО для восстановления деталей хромированием.