2.2. Теоретические предпосылки разработки метода гко

Стандартное гальваническое восстановление деталей хромированием, с успехом применявшееся столь длительное время, несмотря на всю его простоту использования в последнее время не отвечает требованиям современной техники и технологий по качеству покрытия. В связи с этим в последнее время получили широкое развитие и внедрение в производство модернизированные методы восстановления деталей хромированием. Несмотря на их многообразие, все их можно представить в виде следующей таблицы, показанной на рис. 2.1

Стандартное гальваническое восстановление подробно изложено в литературе, поэтому на нем останавливаться не имеет смысла. В последнее время все более широкое применение находит способ восстановления деталей методом гальвано механического хромирования ГМХ, заключающийся в совмещении процесса гальванического осаждения хрома с его одновременным послойным упругопластическим деформированием. Сущность метода и возможности его применения подробно изложены в [18 – 30; 83, 84, 85 и др.].

Однако, метод ГМХ, несмотря на все его преимущества, нуждается в предварительной механической подготовке восстанавливаемой поверхности с целью устранения пространственных дефектов формы поверхности. Вызвано это тем, что осаждаемое покрытие, наносимое по методу ГМХ, в точности повторяет пространственные отклонения формы восстанавливаемой поверхности.

В связи с тем, что в современном машиностроении используются материалы, склонные к изменению структуры поверхностного слоя при их механической обработке, приводящее к значительному снижению адгезии покрытия с основой и распространению остаточных напряжений подложки в покрытия, приводящее к повышенному трещинообразованию последнего, это накладывало существенные ограничения на применение технологии гальвано механического восстановления.

Учитывая вышеизложенное и основываясь на имеющемся теоретическом и практическом заделе по проблеме восстановления деталей хромированием с одновременной активацией катода [20; 21; 22; 23; 24; 25; 26; 27; 28; 29; 30; 31; 49; 77; 78; 79; 80; 81; 114; 115; 116] авторами был разработан новый способ восстановления деталей, заключающийся в совмещении процесса гальванического нанесения покрытия и его одновременной механической обработкой в процессе осаждения с возможностью регулирования скорости восстановления конкретного участка поверхности детали, в зависимости от его износа. Причем в качестве инструмента был использован новый синтетический материал, обеспечивающий контролируемый управляемый массовый перенос вещества инструмента на катод в зависимости от степени его износа. Это позволяет восстанавливать различные участки поверхности с различными скоростями осаждения покрытия, что дает возможность восстанавливать не только геометрические параметры детали, но и требуемую геометрию поверхности детали вообще без механической обработки. Новый метод получил название гальвано контактного осаждения (ГКО). Метод ГКО можно считать разновидностью гальвано механической обработки. Однако уникальные возможности метода ГКО, описанные ниже, позволяют применять его для восстановления деталей, где реализация других методов гальванического восстановления неэффективна.

Таким образом, учитывая существующий определенный теоретический и практический задел по направлению, а также положительное влияние процесса совмещения гальванического восстановления с одновременной механической активацией катода, описанного в работах [18; 19; 83; 84; 85; 20; 21; 22; 23; и др.], была выдвинута и обоснована теоретически и подтверждена на практике гипотеза о возможности повышения микротвердости с одновременным обеспечением герметичности хромовых покрытий при восстановлении деталей машин без предварительной и последующей механической обработки путем управления взаимной ориентации и концентрации внедренных чужеродных кристаллов в покрытие.

Учитывая вышеизложенное, можно утверждать, что восстановление деталей методом гальвано контактного осаждения (ГКО) открывает уникальные возможности управления качеством поверхностного слоя наносимого покрытия, которое заключается в следующем:

• Периодическое прерывание роста кристаллов хрома позволяет управлять процессом образования осадка, что обеспечивает образование мелкодисперсной структуры покрытия;

• Тепловая энергия, как указывают авторы [85], выделяющаяся в процессе деформации растущих кристаллов покрытия, способствует более быстрому переходу гексагональной модификации хрома в более устойчивую кубическую. По нашим данным этому же способствует тепло, выделяющееся при трении инструмента по восстанавливаемой поверхности.

• Применение технологии разноскоростного восстановления отдельных участков поверхности детали, в зависимости от их износа, позволяет полностью отказаться от механической обработки поверхностей деталей до восстановления и после него;

• Исключение негативного влияния предварительной механической обработки на качество восстановленного слоя;

• Возможность управления ориентацией и концентрацией внедряемых чужеродных частиц (инструмента) в покрытие позволяет увеличить твердость хромового покрытия по сравнению с твердостью покрытия, получаемого по стандартной технологии и по технологии ГМХ;

• Наличие посторонних включений в покрытии позволяет снизить начальные напряжения в осадке, что благотворно сказывается на его качестве.