Gépészet | Karbantartás » Szabó József Zoltán - Alkatrészfelújítás II

Szervíztechnika és üzemfenntartás Szabó József Zoltán Főiskolai adjunktus BMF Mechatronika és Autótechnika Intézet ALKATRÉSZFELÚJÍTÁS ALKATRÉSZFELÚJÍTÁS II. II. Galvanizálás (krómozás, vasazás, tampongalvanizálás) Műanyagbevonás Felrakóhegesztés GALVANIZÁLÁS ALKATRÉSZEK FELÚJÍTÁSA GALVANIZÁLÁSSAL A galvanizálás alapja: ha az elektroliton egyenáramot vezetünk át, az elektrolit pozitív ionjai a katódhoz, a negatív töltésűek az anódhoz vándorolnak. A galvanizálás alapjai „ „ Ha az elektroliton külső feszültségforrás egyenáramát vezetjük át, akkor az elektrolit pozitív ionjai a negatív pólushoz, a katódhoz, a negatív töltésű ionok a pozitív pólushoz, az anódhoz vándorolnak Ennek alapján a pozitív töltésű ion a kation, a negatív töltésű ion az anion. A külső feszültségforrás hatására a katódon elektronfelesleg létesül; közömbösül a kationok pozitív töltése, és létrejön

a semleges elem vagy molekulacsoport. Az anódon ugyanekkor elektronhiány jön létre, és az anionok elvesztik fölösleges negatív töltésüket, így keletkezik a töltés nélküli nemfémes elem vagy a savmaradék. Faraday törvényei „ „ „ „ A leválasztott anyag tömege és a felhasznált árammennyiség közötti kapcsolatot Faraday ismerte fel először. Faraday első törvénye kimondja, hogy valamely elektrolitból a villamos áram hatására leválasztott anyag tömege egyenesen arányos az átmenő áram erősségével és a leválasztás időtartamával. A k anyagjellemző értékére Faraday második törvénye ad felvilágosítást. Ez kimondja, hogy a különböző elektrolitból azonos árammenynyiség egyenértékű anyagtömeget választ le A harmadik törvény szerint a grammegyenértéknyi mennyiség leválasztására 26,8 amperóra szükséges. Galvanikus fémbevonás „ „ „ „ Elektrolit: fémsók vizes oldata Katód: a bevonandó

alkatrész Anód: olyan fém mint a bevonat (az elektrolitból kivált fémionokat az anód oldódása pótolja, pl. vasazás) galvanizálás alatt nem oldódó (a kivált fémionok pótlása - koncentráció, pH-érték - a fürdő regenerálásával) Az elektródokon végbemenő folyamat: a katódon: fémkiválás és hidrogén fejlődés az anódon: anionok semlegesítése, oxigénfejlődés, anódfém oldódása Az elektródokon a következő folyamatok mehetnek végbe: „ - a katódon: a fémkiválás és hidrogénfejlődés; „ - az anódon: az anionok semlegesítése (következménye gázkiválás, üledékképződés és szekunder kémiai reakciók), oxigénfejlődés és az anódfém oldódása „ Ezek a folyamatok együttesen is végbemehetnek. A galvanizálás folyamata tehát a következő: „ Az elektrolit fémionjai az átfolyó áram hatására semleges atomok formájában kiválnak a katódon. A bevonat kristályosodási folyamat eredménye, amely kristály csírák

képződésével kezdődik, utána ezek tovább növekednek. „ Ha sok kristálycsira képződik, és lassú a növekedés sebessége, finomszemcsés, fényes, kemény bevonat keletkezik, erre törekszünk minden esetben Galvánbevonatok tulajdonsagait és a galvánfürdők hatásfokát a következő tényezők határozzák meg: a galvános polarizáció és a polarizációs feszültségek, „ a hidrogénkiválás, „ az elektrolit vezetőképessége és összetétele, „ a fürdő hőmérséklete, „ a fürdő pH-értéke, „ az áramsűrűség, és „ az alapfém anyaga és felületének állapota. „ Galvános polarizáció, szóróképesség „ „ „ a galvános polarizáció, amely az összes olyan elektromotoros erőhatást jelenti, amelynek iránya ellentétes a külső feszültség irányával. Megkülönböztetünk diffúziós, kémiai és ellenállás-polarizációt. „ Az oldható anódok köraz elektródok és az elektrolit rendkínyezetében az ionok dúvül

vékony érintkezési felületei súlnak, és ezek akadáközött fázishatár alakul ki, amelyelyozzák az oldatba hajtást ken az ionoknak át kell hatolniuk. (oldástenzió). Ha a konKülső hatás nélkül az ionok mindig a nagyobb koncentrációjú térből a centráció kiegyenlítődést kisebb koncentrációjú tér felé vándoa diffúzió gátolja, diffúziós rolnak. Ilyen értelemben a nem megpolarizációról vagy áthafelelően kevert elektrolitokban is a tolási polarizációról koncentrációkülönbségek miatt beszélünk kialakulhatnak fázishatárok. A galvánbevonatok jellemzői alapfémhez jól tapadnak „ egyenletes rétegvastagság „ tömör, pórusmentes bevonat „ megfelelő mechanikai és kémiai tulajdonság A kristályosodási folyamat: „ az elektrolit fémionjai az áram hatására kiválnak a katódon „ kristálycsírák képződése, további növekedésük „ ha sok kristálycsíra képződik és lassú a növekedés sebessége,

finomszemcsés, fényes, kemény bevonat keletkezik „ A galvánbevonatok tulajdonságait meghatározó tényezők „ „ „ „ „ „ az elektrolit összetétele és vezetőképessége a fürdő pH-értéke a fürdő hőmérséklete az áramsűrűség a hidrogénkiválás az alapfém anyaga és felületének állapota ALKATRÉSZFELÚJÍTÁS KRÓMOZÁSSAL Krómozás „ „ „ Erős korróziónak illetve nagymértékű kopásnak kitett alkatrészek javításához használható eljárás. Leginkább acél ill. szürkeöntvényekhez használják, de alkalmazhatók réz- ill. alumíniumötvözetekhez is. A krómréteg kedvező tulajdonságai: − − − − nagy keménység (500.1000 HV), kopásállóság, korrózióállósság, hőállósság. A króm - Cr - jellemzői Bunsen fedezte fel az I. világháború idején „ Jele : Cr „ Atomsúlya : 52 „ Olv. pontja : 1651 ºC „ Amforter tulajdonsága van : „ Passzivitás a hidrogénnel Képes fémként és nemfémként

is viselkedni Nagyon kemény 600 – 800 Brinell keménység „ A krómsó CrO3 vízben nagyon gyorsan oldódik H2CrO4 krómsav keletkezik „ Krómbevonat tulajdonsága „ A bevonat keménységét, kopásállóságát az elektrolízis feltételei (elektrolit összetétel, elektrolit hőmérséklet, áramsűrűség) határozzák meg. Krómbevonat tulajdonsága „ „ „ Az opálos fényű felület keménysége HV = 500.700, a fényes bevonatoké HV = 700.1100 A réteg szerkezete szempontjából megkülönböztetünk tömör (kemény és fényes, valamint matt), szivacsos és hálós krómbevonatokat. A krómréteg keménységét, tömörségét, szivacsosságát az alkatrész igénybevétele alapján választják meg. Elektrolitösszetétel (krómsav kénsav) „ „ „ „ „ „ „ Krómsav, CrO3 200250 g/l Kénsav, H2SO4 2,02,5 g/l Javasolt rétegvastagság: 0,0080,2 mm (1,010,3 mm/h sebesség) A kád ólommal vagy műanyaggal bélelt, automatikus

hőmérsékletszabályozás. Hőmérséklet: 4852 C áramsűrűség: 2545 A/dm2 8%-nál nagyobb krómtartalmú acélok és a régi krómréteg bevonására nem alkalmas. Elektrolitösszetétel (krómsav stronciumszulfát - káliumszilikofluorid) „ „ „ „ „ „ „ Krómsav, CrO3 250 g/l stronciumszulfát, SrSO4 6 g/l káliumszilikofluorid, K2SiF6 20 g/l Javasolt rétegvastagság: 11,5 mm (0,040,06 mm/h sebesség) Hőmérséklet: 5565 °C áramsűrűség: 6090 A/dm2 régi krómréteg bevonására is alkalmas. A krómréteg felvitelének hátrányai: a felvitel bonyolult, lassú eljárás, „ a felvitel rossz hatásfokú (10.30 %), „ a felvitt réteg vastagsága legfeljebb 0,5 mm lehet. Vastagabb réteg esetén a króm eltérő hőtágulása következtében a króm leválik a vas alapanyagról. „ Vasazás (galvanikus acélbevonás) Vasazás „ „ „ „ „ Főleg acélból és szürkevasöntvényből készült alkatrészek kopott felületeinek javítására,

szilárdillesztésű helyeken. A réteg tulajdonságai: nagytisztaságú vas, amelybe minimális mennyiségű szén (C: 0,30,06 %) is beépül. Keménysége HB= 200240 daN/mm2, Kötésszilárdsága: 200700 daN/mm2 Elektrolitösszetétel Vasklorid FeCl2 „ nátriumklorid NaCl300 g/l „ sósav HCl „ 350 g/l 2 g/l 1050 g/l nikkelklorid adagolása a szemcsefinomság és a mechanikai tulajdonság kedvezően befolyásolható. „ Az anód kis széntartalmú acél, ötvözetlen szénacél. A bevonat kialakulása „ „ „ „ „ „ Az elektrolitban lévő Fe++ ionok a katódhoz áramolnak, ahol elvesztik töltésüket és lerakódnak. Az anódból az elektrolitba Fe++ ionok lépnek a katódon kiváltak pótlására. A bevonat ferrites szövetszerkezetű. Keménysége a ferrites szövetszerkezetű acélokhoz képest 24 szeres lehet. Áramsűrűség: induláskor 5 A/dm2, majd 1015 A/dm2 sebesség: 0,10,15 mm/h, de 0,20,3 mm/h is elérhető A bevonat hőkezelése

Hidrogénmentesítés 200250 °C „ Kopásállóság növelése: „ betétedzéssel, szulfidálással keménykrómozással Helyi galvanizálás Selectron - eljárás Tampongalvanizálás Vékony réteg felvitele „ Az alkatrészt katódként, a bevonandó felülettel egyező méretű, formájú felvivő fejet anódként kapcsolják. Ez utóbbit fémionokkal átitatott pamut vagy műanyag szövet borítja, koncentrációját mártogatással biztosítják. Tampongalvanizálás Nagymennyiségű fém felvitele Az oldatot szivattyú szállítja az anódhoz, amelyen átfolyva jut a forgó felületre. A visszajutó oldat szűrés után ismét felhasználható. Hidraulikus kapszula „ „ „ „ A hidraulikus kapszula a DUNAFERR Kft meleghengerművében üzemel. Átmérője 860 mm. Lökethossza 75 mm. Üzemi nyomása 400 bar. Hidraulikus kapszula meghibásodása „ „ Bemaródások a teljes belső felületen Felújítása tampongalvanizáláss al. Hidraulikus

kapszula felújítás után „ „ A bemaródásokat rézzel töltötték fel. Ezt követően a felületet nikkellel vonták be. FELÚJÍTÁS MŰANYAGBEVONÁ SSAL Gépalkatrészek kopott felületeinek felújítása műanyag bevonat felvitelével „ „ „ Egymással szilárdan illeszkedő vagy egymáson csúszó felületekhez alkalmazható. Feltöltéskor a kopott alkatrészt 0,5.0,8 mm vastag műanyag réteggel vonják be és a kívánt méretűre munkálják. A műanyag helyes megválasztásával elérhető a megfelelő teherbíró képesség, a jó siklási tulajdonság, rezgéscsillapítás és ha szükséges, a jó villamos szigetelés, valamint a jó korrózióállóság is. Bevonatkészítéshez felhasználható műanyagok „ A bevonat rendeltetésének megfelelően lehetnek: hőre keményedő és hőre lágyuló műanyagok. „ Jellemző tulajdonságaik: korrózióállóság, szigetelőképesség, kedvező siklási tulajdonság, megfelelő mechanikai

tulajdonság. „ Műanyag rétegek képzéséhez általában a céltól függően hőre lágyuló műanyagokat használnak (poliamidok, CAB, polietilén, teflon, stb.) Gépalkatrész előkészítése „ „ „ Az előzőleg műanyag bevonással felújított alkatrészről a régi műanyag eltávolítása esztergálással vagy leégetéssel. Zsírtól, szennyeződéstől gőzsugárral, mosógéppel vagy zsíroldószerrel való tisztítás. A kopott alkatrészek szabályozása (A lemunkálás átlagos felületi érdessége Ra = 10.5 µm Gépalkatrész előkészítése, durvítása „ „ A műanyag adhéziós kötéssel tapad a fémre. Nagyobb felületi érdesség esetén a tapadás is jobb. Ezért a felületet durvítják: esztergálással (hegyes forgácsolókéssel, nagy előtolással) szemcseszórással (elektrokorund fúvatással). Az elektrokorund legmegfelelőbb szemcsenagysága 0,6.1,6 mm Műanyagréteg felvitele A műanyag réteget leggyakrabban : „

lángszórással, „ lebegtetett porba mártással (szinterezéssel), „ elektrosztatikus szórással viszik fel a gépalkatrész felületére. Műanyag bevonás lángszórással: „ „ „ „ „ A munkadarabot a műanyag olvadáspontja körüli hőmérsékletre melegítik elő. A műanyagot acetiléngázzal működő különleges szórópisztollyal viszik fel a munkadarab felületére. A gázlángban meglágyuló műanyag részecskék a felületre csapódnak és ott összefüggő réteggé olvadnak össze. Leginkább polietilén típusú műanyag alkalmas a lángszórásra. Nagyobb felületeket szakaszosan szórnak fel, szakaszos előmelegítéssel. Műanyag bevonás lebegtetett műanyag porba mártással (szinterezés) A műanyag port nemez, poliuretánhab vagy kerámiai úton előállított szűrőbetéten keresztül befújt száraz levegővel lebegtetik. „ „ „ a munkadarabot a műanyag olvadáspontjánál valamivel nagyobb hőmérsékletre hevítik, a levegővel

lebegő állapotban tartott műanyag porba mártják. A bevonni nem kívánt részeket nem mártják be a műanyag porba, vagy alumíniumfóliával letakarják vagy valamilyen hőálló szilikonolajjal, különleges zsírral bekenik. Műanyag bevonás elektrosztatikus szórással „ „ „ „ Az eljárás az elektrosztatikus festékszóráshoz hasonló. A szóróberendezés és a tárgy között mintegy 3545 kV potenciálkülönbséget hoznak létre. A pozitív töltésű műanyag szemcsék a hideg munkadarabot egyenletesen befedik. Ezután műanyagot kemencében olvasztják rá a munkadarabra. A műanyag tapadása nemcsak a munkadarab felületi minőségétől függ, hanem a gépalkatrész anyagától, a műanyag szemcse nagyságától és a műanyag fajtájától is. A műanyag bevonást követő készre munkálás „ „ „ A műanyaggal bevont munkadarabot esztergálással vagy köszörüléssel készre munkálják. A megmunkáláskor szem előtt kell tartani, hogy a

műanyag réteg akkor lesz tartós, ha a réteg vastagsága egyenletes, ezért fokozottan kell ügyelni az alkatrész központosítására. Javasolt technológiai adatok: a forgácsolási sebesség v = 100-80 m/min, az előtolás f=0,1.0,3 mm (0,03.0,08 mm) fordulatonként. Esztergáláskor levegőhűtést alkalmaznak. ALKATRÉSZFELÚJÍTÁS FELRAKÓHEGESZ TÉSSEL Acél alkatrészek felrakó hegesztése A felrakó hegesztést a javítóiparban általában kopott alkatrészek felújítására alkalmazzák. Követelmények: „ A felrakott fémréteg mechanikai és kémiai tulajdonságai (keménység, kopás-, és korrózióállóság) elégítsék ki a kívánt követelményeket. „ A hozaganyag megválasztása fokozott jelentőségű. „ Mindig kis beolvadásra törekedjünk. „ Lehetőség szerint a legkisebb hőhatás érje a munkadarabot. „ Hozaganyagok Típus Kissé ötvözött, kis széntartalmú 17 % Mn-acél Martenzites Cr-karbid OK 83.28 83.29 HRC 30.40

Tulajdonság szívós 86.08 86.28 83.50 84.58 84.60 85.65 84.78 84.79 SP 350 25.45 szívós, hidegen Ütve-koptatás keményedő szívós, Ütve-koptatás, kemény Szemcsés koptatás (abráziós) kemény, Ásványi rideg koptatás Szemcsés koptatás (abráziós) nagy Korróziós keménység igénybevétel, nagy meleghőmérsékleten megmunkáló szerszám Co- és Ni-alapú 92.35 ötvözetek 93.06 93.01 50.65 55.65 25.60 Alkalmazás Párnaréteg Fémes kopás Varratfelvitel Kézi felrakás „ menetszerű varratvezetéssel, „ kerbfogazású és bordás tengelyeket hosszvarratokkal. Félautomatikus és automatikus hegesztési eljárásokkal jobb minőség érhető el, mert ezeknél az elektróda mozgatása gépesített, így kevesebb a hibaforrás Kézi feltöltése menetes körvarrattal Hosszvarratok felrakásának sorrendje kerbfogazású csapon Félautomatikus hegesztési eljárások Védőgázas félautomatikus ívhegesztés: A védőgáz feladata az ív

stabilizálása és az ömledék védelme. Védőgázként nagytisztaságú (99,5.99,8%-os) gázok használhatók. Argon védőgázas fogyóelektródás ívhegesztés: Az argon 99,9 % tisztaságú legyen. Erősen ötvözött acél alkatrészek és alumínium alkatrészek kötő- és felrakó hegesztésére alkalmas. Szén-dioxid védőgázas ívhegesztés: fogyóelektródás Alkalmas kötő- és felrakó hegesztésre. Dezoxidáló ötvözők jelenléte nélkülözhetetlen. Fedettívű automatikus felrakóhegesztés „ „ „ A fedőporos hegesztési folyamat során a fedőporréteg alatt szabályos hegesztőív keletkezik, amely megolvasztja az alapanyagot, a hegesztőhuzalt és a fedőport. A fedőpor rossz hővezető-képessége jó termikus hatásfokot eredményez. A feltöltött rétegben az alapanyag és az elektródafém részaránya az áramerősség függvénye. Fedőporos hegesztéssel feltölthető felületek A fedőporos automatikus hegesztéssel hengeres,

kúpos, bordás és síkfelületű munkadarabok tölthetők fel. Felrakó hegesztés egybekezdésű körvarrattal Felrakó hegesztés több-bekezdésű körvarrattal