/
Автор: Бейлин Л.А.
Теги: механика авиация двигатели авиационное оборудование авиатехника моторы
Год: 1948
Текст
ж J</Jt Г.U
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГВФ
f'Z. (f * z.ik-5“(t * ,
Л. А. БЕЙЛИН
6Л.^. (Ф.чя.'ТГ
Экз'№
ВОССТАНОВЛЕНИЕ и РЕМОНТ
ДЕТАЛЕЙ АВИАМОТОРОВ
ВЫПУСК 5
ПОРИСТОЕ ХРОМИРОВАНИЕ
ЦИЛИНДРОВ АВИАМОТОРОВ
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящий труд является результатом совместной работы ав-
тора с . коллективом инженеров и техников ремонтно-технологи
ческого отдела НИИ ГВФ по исследованию возможности улучше-
ния эксплоатации авиационных моторов путем применения метода
пористого хромирования основных трущихся деталей мотора: пор-
шневых колец, цилиндров, коленчатых валов. Аналогичная работа
была проведена и с деталями автомобильных двигателей.
В результате этих работ с 1944 г. хромирование поршневых ко-
лец применяется в ремонтных базах ГВФ, а в 1945 г. хромиро-
ванные поршневые кольца применены на новом типе авиационного
двигателя Министерства авиационной промышленности.
Эти работы, наряду с исследованиями, проводившимися в дру-
гих министерствах и ведомствах, послужили началом широкого
применения метода пористого хромирования деталей двигателей
внутреннего сгорания.
В опытных работах и лабораторных исследованиях участвовали
В. А. Барышев, Н. Ф. Буров, М. И. Луканидин, Л. Л. Вайсберг,
С. М. Попов, К- Т. Михайлов, А. А. Жукова, Р. С. Гурина,
В. А. Фокина и А. А. Редько.
Автор приносит искреннюю благодарность всем, кто (своим
личным участием или ценными советами оказал содействие
в решении отдельных вопросов, связанных с освоением пористого
хромирования
Пожелания и замечания по затронутым в настоящей работе во-
просам просим направлять по адресу: Москва, Волоколамское
шоссе, 73, НИИ ГВФ, Ремонтно-технологический отдел.
Автор
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время при ремонте авиационных моторов получил
широкое применение новый способ восстановления изношенных ци-
линдров — пористое хромирование.
Используя опыт, достигнутый ремонтными базами, промышлен-
ность стала применять метод пористого хромирования при произ-
водстве новых деталей: поршневых колец авиамоторов, колец и
блоков автомобильных двигателей. Развитие этого нового вида по-
крытия наиболее нагруженных, трущихся поверхностей двигателей
внутреннего сгорания может внести существенные улучшения в ис-
пользование парка двигателей.
Что представляет собою пористое хромирование в широком
смысле?
Пористое хромирование — это процесс получения электролити-
ческого хрома, имеющего сетку трещин, которая специальными
приемами расширяется, увеличивается и используется для улучше-
ния смазки поверхности.
В этом процессе должны быть учтены и взаимно связаны все
факторы, влияющие на работоспособность покрытой детали, а так-
же и узла двигателя, в котором используется данная деталь.
Так, при пористом хромировании цилиндров в процессе должны
быть учтены следующие факторы: тип двигателя, условия его экс-
плоатации, характер причин, вызывающих износ, способ и качество
смазки, система охлаждения, тип горючего, применяемые металлы
и т. д.
Учитывая эти факторы, можно наметить несколько типов пори-
стых покрытий, которые Целесообразно проверить на данном дви-
гателе и, в результате опытно-экспериментальной проверки, оста
повиться на наиболее эффективном способе пористого хромиро-
вания.
Отсюда становится ясным, что понятие пористое хроми-
рование означает не только покрытие хромом, на поверхности
которого имеются поры и каналы, улучшающие смазку, оно пред-
ставляет собой комплексный технологический процесс, в котором
электролитическое покрытие увязывается с конструктивными, тех
нологическими и эксплоатационными факторами, имеющими суще
етвенное значение для покрываемой детали и двигателя в целом.
»v ил-глппп nnnvnun
Прежде, чей пользоваться этой книгой, внесите следующие поправки
Стр. Строка Напечатано Должно быть
39 В таблице, графа 15 2/а-ч г/а-ч
60 Подпись иод рис. 20 внизу слева—соот- ношение CrO3:S О4 = 125:1; внизу слева—соот- ношение CrO3:SO4= 115: 1;
63 13 строка снизу 60 ± 5°ц 60 ± °-5°ц
64 10 строка сверху 50±5°Ц 50±°-5°Ц
85 15 строка снизу СгО3 CigOg
100 13 строка сверху Ниже На стр. 90—99
плоатации, характер причин, еиошпшущп,.
Исходя из такою расширенного понятия, мы в настоящей рабо
ге, наряду с технологией процесса покрытия пористым хромом,
осветили также вопросы износа деталей двигателей внутреннего
сгорания, связанные как с выбором материала, так и эксплоата
цией двигателя. Кроме того, мы охарактеризовали свойства хрома
с точки зрения возможного влияния этих свойств на улучшение
работоспособности покрываемой детали.
Ввиду многообразия затронутых вопросов, некоторые из них
часто излагались в сокращенном виде. Желающие более подробно
ознакомиться с ними, могут обратиться к специальной литературе
в том числе к работам, использованным при составлении настоя-
щей книги.
Сведения по организации процесса пористого хромирования, со-
общенные в настоящей книге, могут быть использованы как для
авиационных двигателей, так и других,типов двигателей внутрен
него сгорания.
Б заключение необходимо отметить, что книга прежде всего
рассчитана на широкий круг инженерно-технических работников
ремонтных органов и эксплоатационных подразделений Граждан-
ского воздушного флота, поэтому ряд специальных вопросов из-
лагался в возможно более простой форме.
ГЛАВА ПЕРВАЯ
ИЗНОС ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО
С1 ОРАНИЯ
1. СТОЙКОСТЬ ПРОТИВ ИЗНОСА И ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ
Двигатели внутреннего сгорания, превращающие химическую
анергию топлива в механическую работу, являются одной из наи-
более распространенных машин в народном хозяйстве. Они широко
используются в воздушном, водном и автомобильном транспорте,
в сельском хозяйстве и в различных областях промышленности.
Оборонное значение двигателей внутреннего сгорания очень
велико. Оно ярко определено словами товарища Сталина: «Совре-
менная война есть война моторов».
Закон о пятилетием плане восстановления и развития народного
хозяйства СССР на 1946—1950 гг. предусматривает выпустить
в 1950 году 500 тысяч автомобилей (грузовых, легковых и автобу-
сов) и 112 тысяч тракторов. Если к этому добавить, что в тече-
ние пятилетки предполагается передать в сельское хозяйство не
менее 325 тысяч тракторов, изготовленных нашей промышленно-
стью, увеличить автомобильный парк страны вдвое по сравнению
с довоенным временем, обеспечить прирост мощностей по речному
самоходному флоту на 300 тысяч лошадиных сил, увеличить парк
самолетов гражданской авиации за счет современных пассажир-
ских и транспортных самолетов и что, кроме этого, намечается
также развитие промышленности судовых и стационарных двига-
телей, то становится очевидным огромное значение и роль двига-
телей внутреннего сгорания в хозяйственном развитии нашей стра-
ны. В течение четвертой сталинской пятилетки мощность всего
парка двигателей внутреннего сгорания увеличится на много десят-
ков миллионов лошадиных сил.
Совершенно понятно поэтому, что надежная работа двигателя,
увеличение сроков службы между ремонтами, уменьшение количе-
ства ремонтов ш сокращение количества потребных запасных ча-
стей -— это задача большой государственной важности и решение
ее в той или иной степени даст стране многомиллионную экономию
средств, рабочей силы и технических материальных ресурсов.
Так, если увеличить вдвое срок службы только поршневых ко-
ft
лец автомобильного шестицилиндрового двигателя, то благодаря
уменьшению потребности в запасных кольцах для автомобильного
парка на один 1950 год экономия составит не менее 10 миллионов
рублей. При этом совершенно не учитывается экономия в расхо-
дах, связанных с переборкой двигателя, стоимость простоя автома-
шин и т. д.
До настоящего времени межремонтный срок службы машины
определяется в большинстве случаев необходимостью капитального
ремонта или переборки установленного на ней двигателя. Известно,
что при ремонте трактора и автомобиля основные трудности воз-
никают в связи с ремонтом самого двигателя. Изношенные по-
верхности гильз цилиндров, блоков, поршневых колец, поршней,
коленчатого вала и подшипников, кулачковых валиков и других
основных трущихся деталей требуют сложного, дорогостоящего
ремонта или замены всего двигателя.
Авиационный мотор обладает в три-четыре раза меньшим сро-
ком службы, нежели самолет в целом.
Таким образом, общим явлением для всех машин, где исполь-
зуется двигатель внутреннего сгорания, является то обстоятель-
ство, что именно износ двигателя вынуждает ставить машину
в ремонт в тот момент, когда сама машина еще могла бы про-
должать нормально эксплоатироваться.
Что же в основном ограничивает и сокращает «жизнь» двига-
теля и срок его службы между ремонтами или переборками? Не
будет преувеличением, если мы скажем, что для всех типов дви-
гателя внутреннего сгорания таким лимитирующим фактором яв-
ляется недостаточная износостойкость трущихся
поверхностей основных деталей. Развитие авиационных моторов
(увеличение цилиндровой мощности, наддува и числа оборотов,
повышение теплового режима и т. п.), помимо основного требова-
ния — прочности, особо выдвинуло требование максимальной
износостойкости трущихся деталей.
Для автомобильных, транспортных и судовых бензиновых и
особенно дизельных двигателей, которые также развивались по
линии увеличения удельных мощностей, удельных давлений и чи-
сла оборотов, применение низких сортов топлива и смазок ставит
вопрос об увеличении износостойкости трущихся поверхностей еще
острее.
Успешное решение проблемы повышения стойкости деталей
против износа зависело не только от совершенствования самой кон-
струкции двигателя, но, в частности, зависело и от качества при-
менявшихся металлов, так как на интенсивность износа влияет не
только тип, рациональность конструкции, но и стойкость самого
металла, а часто даже — только его поверхностного слоя. Есте-
ственно, что увеличение продолжительности срока службы мотора
зависит в известной мере и от соблюдения правил нормальной экс-
ллоатации двигателя, предусмотренных конструкцией данного
двигателя.
В настоящее время вопрос о повышении стойкости моторов
против износа решается по трем направлениям:
1) Совершенствуются конструкции самих моторов, улучша-
4>
ются конструкции отдельных деталей, условия смазки трущихся
поверхностей, условия охлаждения, условия сгорания топлива и т. д.
2) Повышается качество металлов, применяющихся для изгото
вления мотора и его деталей: с одной стороны, совеошенствуются
термические методы улучшения строения поверхности деталей (пу-
тем азотирования, цианирования, электрозакалки и т. п.), с другой
стороны, все большее развитие получает покрытие трущихся по-
верхностей специальными сплавами (горячим или электролитиче-
ским способом). Из последних особое значение получило в послед
ние годы так называемое пористое хромирование.
3) Улучшаются эксплоатационные условия, а именно: повы-
шается качество смазочных масел и топлива, совершенствуются
пылеулавливатели, внедряются более совершенные режимы экс-
плоатации и методы обслуживания машин в целом и т. д.
Как видно из сказанного, в решении задачи повышения стойко-
сти против износа участвуют в той или иной мере представители
многих отраслей техники, промышленности и науки. Освещение за-
тронутых вопросов в одном труде является задачей весьма труд-
ной, требующей участия в работе многих специалистов.
Поэтому из всех вопросов, связанных с проблемой повышения
стойкости против износа двигателей внутреннего сгорания, мы
в настоящей книге рассмотрим только вопрос о повышении стой-
кости моторов и цилиндров методом пористого хромирования. Этот
метод дал прекрасные результаты, широко применяется за грани-
цей, и в настоящее время вполне освоен у нас. Назначение этой
книги — дать систематическое и по возможности полное изложе-
ние технологии пористого хромирования.
Одновременно мы осветим и ряд вопросов, связанных с физи-
ческой стороной явления изнашиваемости трущихся поверхностей,
как, например, вопросов твердости поверхностных слоев металла
вообще, хрома в частности, их смачиваемости, геометрического
строения поверхности и т. д.
2. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ИЗНОС
Износ и трение
Тренйе движущихся частей мотора друг относительно друга,
с одной стороны, связано со значительными потерями мощности,
расходуемой на преодоление трения, а с другой — является основ-
ной причиной, вызывающей износ трущихся поверхностей. Вели-
чина потерь мощности на преодоление трения может быть различ-
ной как для разных типов двигателей, так и для различных усло-
вий работы двигателей одного и того же типа. Для уменьшения
трения применяют смазывание трущихся частей.
Наибольшая часть механических потерь в двигателе приходится
на преодоление трения поршневой группы и системы подшипников
кривошипно-шатунного механизма. Ниже приведена заимствован-
ная у М. М. Масленникова (4) таблица, наглядно это подтвер
«дающая.
7
Т » 6 i и ц i I
Характер потери
Проц, от всей
мощности трении
1. Потерл на трение
Трение поршня и поршсевых колец ........
Зрение редуктора ........................ . i
Трение в полшииликах шатуна и коленчатого вана
2. Потери на самообслуживание
Насосные ходы поршня.......................
М ханизм распре целения (г. е. управление движением ।
клапанов' ............................... ;
Помпы, магнето и пр. '
45-о5
10—15
5-1С
10—15
5-10
6-10
Необходимо оговориться, что приведенные величины для дви-
гателей различных типов могут меняться, однако общим является
тот факт, что лотери достигают наибольшей величины в поршне,
поршневых кольцах и подшипниках.
Наличие трения практически делаег неизбежным износ поверх
гости. Сднако опыт показывает, что степень износа деталей дви
гателя и его проявление связаны не только с трением, но и с ря-
дом других факторов, которые либо действуют самостоятельно и
непосредственно, либо совместно с фактором трения увеличивают
износ.
Еыше указывалось, что недостаточная стойкость против износа
сокращает срок службы мотора и иногда оказывается причиной
выхода его из строя. Рассмотрим несколько примеров. Наиболее
подвержены износу детали цилиндровой группы, так,как кроме
трения в данном случае особенно сильно проявляются факторы
коррозии и специфические условия работы, связанные с процессом
сгорания взрывчатой смеси с воздухом.
Допустимые величины износа отдельных деталей очень малы.
Так, например, для авиационных моторов допустимый износ зерка
ла гильзы цилиндра или блока составляет 0,10—0,25 мм по диа-
метру, износ канавки поршня под поршневое кольцо допускается
от 0,05 до 0,07 мм, а износ поршневого кольца практически до
пускается до 0.2 мм по радиальной толщине Такие малые вели-
чины допустимого износа объясняются стремлением обеспечить
надежную работу деталей поршневой группы в тех сравнительно
тяжелых условиях, которые неизбежны в авиационном моторе
Действительно, при увеличении износа поверхности сверх приве-
денных пределов часто появляются серьезные дефекты в работе
мотора, как дымление, потеря компрессии и мощности, протекание
масла в камеру сгорания и замасливание свечей, большой расход
масла и т. п_, что требует остановки и ремонта всего двигателя
Вообще износ гильзы цилиндра мощных моторов, всего превышаю-
щий 0,25 мм на сторону, приводит цилиндр в негодность.
Другой пример касается допустимого износа коренных и ша-
тунных подшипников. Для рядных авиамоторов допустимое увели
к
чение зазора между коренной шейкой коленчатого вала и подшип-
ником составляет примерно 0,05—0,08 мм. Если максимальный
износ вследствие суммарного износа шейки и подшипника превы-
шает указанную величину, требуется заменить одну из трущих-
ся деталей. Аналогичное положение имеет место и с шатунной
шейкой и подшипником главного шатуна. Следует отметить, что
вообще наибольший допустимый износ шевк коленчатого вала,
как правило, составляет 0,3 мм по,диаметру. Это значит, что из-
нос поверхностного слоя толщиной более 0,15 мм вынуждает бра
ковать коленчатый вал.
Для двигателей других типов, работающих с меньшей нагруз-
кой по сравнению с авиационным мотором, допустимые величины
износа намного больше. Тем не,менее во всех случаях через опре
деленный период работы двигателя поверхностный слой трущихся
частей изнашивается, и дальнейшая нормальная работа двигателя
может осуществляться только при условии устранения износа,
а часто и при условии восстановления изношенного слоя.
Вопросы трения и износа очень сложны, и мы ограничимся тем,
что обратим внимание на некоторые влияющие на износ факторы,
которые могут быть либо полностью устранены, либо в значитель-
ной мере локализованы применением хромирования.
При рассмотрении трения мы имеем в виду, что работа, затра
чиваемая на преодоление сопротивления при движении трущихся
поверхностей, переходит в теплоту, т. е. внутреннее трение, могу
щее возникнуть в самом материале трущегося тела, здесь не учи-
тывается. Следовательно, термин трение мы можем применять
лишь в тех случаях, когда работа, затрачиваемая на преодоление
сопротивления при движении трущихся поверхностей, переходит в
'еплоту. к
Существуют несколько видов трения, зависящих от состояния
мазки трущихся поверхностей.
Сухое трение скольжения
Сухим трением скольжения принято называть трение, возни-
кающее между двумя чистыми, сухими, не смазанными поверхно
стями, перемещающимися друг относительно друга.
Такое определение трения двух металлических поверхностей н
может быть признано строго научным, так как все же в подобны
случаях трущимися поверхностями являются поверхности не ме
галла, а оксидные пленки, которые адсорбируют газы и пары и
окружающей среды.
В настоящее время установлено, что непосредственное трени
металлических поверхностей в обычных условиях не осуществим<
Даже при тщательной химической очистке трущихся поверхносте
мы имеем дело лишь с трением оксидных пленок, покрывающи
эти поверхности (М. Н. Бучин).
Тем не менее, ввиду того, что работа двигателя без смазки
при наличии прочных оксидных пленок, самопроизвольно образо
т>авшИхся на трущихся поверхностях из различных веществ, со
вершенно невозможна, принятое в практике и приведенное выше
определение сухого трения движения соответствует состоянию
трущихся поверхностей с точки зрения их пригодности к работе.
Жидкостное трение
Жидкостным трением называется внутреннее
смазочной жидкости, полностью разделяющем две
трение
в слое
поверхности,
движущиеся друг относительно друга.
В данном случае имеется в виду, что смазка хорошо пристает
к трущимся поверхностям, образует между ними сплошную плен-
ку, которая все время сохраняется, не выжимается и тем самым
разъединяет трущиеся поверхности.
При совершенно жидкой смазке трущиеся детали не прикаса-
ются друг к другу. Трение зависит прежде всего от свойств сма-
зочного масла.
поверхности
когда между
Пограничное трение
Существует другой вид смазки, когда трущиеся
покрыты только адсорбированной пленкой масла, т. е.
ними находится только очень тонкий слой масла (по сравнению
со слоем смазки, имеющимся в случае жидкостного трения). Тол-
щина пленки в этом случае может быть принята как толщина
нескольких молекул смазывающего вещества. Трение в этом слу
чае принято называть пограничным трением. Подобное состояние
смазки часто называют частичной, неполной или г р а
ни чн ой смазкой. Необходимо отметить, что явления трения при
граничной смазке еще достаточно не изучены. Однако можно счи
тать, что в случае смазки подшипников имеют место условия как
жидкостной, так и граничной смазки.
Совершенно другое положение имеет место при трении поршне
вых колец и поршня по зеркалу цилиндра. Повидимому, в лучшем
случае здесь имеет место граничное трение, т. е. граничная смазка
так как образовавшаяся пленка масла подвергается на длине зерка
ла цилиндра от верхней мертвой точки (ВМТ) до нижней мерт
вой точки (НМТ) непрерывному периодическому воздействию вса
сываемой и сжимаемой горючей смеси и горячих газов, что н<
может не разрушать ее, т. е. в данном случае имеет место перио-
дическое ее разрушение. Несколько забегая вперед, надо сказать
что в этом отношении пористый хром обладает значительными пре
имуществами, так как способствует восстановлению пленки.
Таким образом, в зависимости от условий смазки, между тру1
щимися поверхностями имеет место тот или иной вид трения, ко
торый и обусловливает характер и размеры их износа.
Под износом обычно понимают непрерывное снятие и удаление
материала с трущейся поверхности. Необходимо отметить, что все
гда, кроме механического износа поверхности, вызываемого соб
ственно трением, одновременно наблюдается также износ, вызывае-
мый другими причинами и прежде всего — коррозией.
Уменьшение толщины поверхности на величину изношенного
',лоя в процессе эксплоатации будем называть Иа (износ эксплоз-
тационный). Эта величина еще не характеризует износостойкости.
Часто имеют место такие случаи, когда и/, сам по себе сравни-
тельно невелик, но тем не менее на поверхности появляются та-
кие дефекты, как глубокие риски, царапины, ступенчатая выработ
ка (гофр), раковины, неравномерный износ и т. п., которые требуют
полного их удаления в процессе ремонта. При сошлифовывании
этих дефектов снимается сравнительно толстый слой металла. Та-
кое положение часто имеет место на зеркале цилиндра. В этом
случае слой, снятый при расшлифовке зеркала, может намного
превышать Ия.
Назовем слой металла, снятого с трущейся поверхности при ре-
монте, >ip (износ ремонтный). Тогда полный износ трущейся по-
верхности будет:
Ис—Иа + ир,
г. е. суммарный износ состоит из эксплоатационного и ремонтного
износов, взятых вместе. При оценке износостойкости материала и
степени влияния того или иного фактора на износ всегда необхо-
димо иметь в виду полный износ Ис. Если же учитывать только
И8, то это может ввести в заблуждение, так как иногда материал
с большим И.,, но не имеющий дефекта и не требующий снятия
слоя металла для их устранения, может в итоге оказаться более
износостойким, чем материал с меньшим Ии , но с серьезными де-
фектами на трущейся поверхности.
Перейдем к оценке роли некоторых отдельных факторов, спо-
собствующих износу что, в свою очередь, определит наиболее
важные требования, которые необходимо предъявлять к материа-
лам, применяемым для изготовления основных деталей двигателей
внутреннего сгорания.
Смазка и ее роль
Смазка трущихся поверхностей таких деталей, как подшипники,
шейки валов, цилиндры, поршневые кольца, поршни и т. п., имеет
решающее значение для баланса износа. Выше отмечалось, что.
в зависимости от того или иного состояния смазки, между трущи-
мися поверхностями создается различное трение с различной сте-
пенью износа. Вопросы смазки очень обширны, и мы остановимся
только на некоторых отдельных моментах.
Вязкость. До начала широкого применения хромирования
•торкала цилиндра плотным хромом одним из самых важных
свойств смазочного масла в практике считали именно вязкость,
которая определяется действием молекулярных сил сцепления вну-
три слоя, препятствующих относительному перемещению частиц
Вопрос о вязкости применяющихся масел связывался главным
образом с вопросом обеспечения нормального и легкого запуска
мотора в холодное время года, когда вязкость всякого масла воз-
растает, вследствие чего увеличивается трение. Менее вязкие
масла, применение которых возможно в холодное время, мало
11
пригодны для применения в жаркие летние дни. Точно также и
после прогрева мотора менее вязкое масло уже не годится и
должно быть заменено более вязким.
Более вязкое масло («тяжелое масло») медленно циркулирует
по маслопроводам, в то время как менее вязкое масло («легкое
масло»), даже будучи в холодном, густом состоянии, циркулирует
по маслопроводам быстрее.
Более распространены масла с меньшей вязкостью, которые по
зволяют осуществить более легкий запуск в холодную погоду и
обеспечивают лучшую смазку в начальный период после запуска
благодаря более быстрому образованию масляной пленки на тру-
щейся поверхности (особенно это важно для цилиндров), удовле-
творительную смазку на протяжении всего периода эксплоатации I
и кроме того не увеличивают износа трения.
Однако в тех случаях, когда двигатель работает при пони-
женных температурах и в условиях наличия коррозии (например,
в цилиндровой группе дизелей), менее вязкие масла оказывают
меньшее сопротивление коррозии по сравнению с более вязкими
маслами. Вязкость масла определяет свойства масляной пленки,
которая защищает поверхность от коррозии. В данном случае на-
прашивается вывод, что для изготовления трущихся поверхностей
деталей двигателей внутреннего сгорания желательно было бь
применять такие металлы, которые обладали бы высокой сопроти-
вляемостью коррозии. Это позволило бы применять менее вязкие
масла и не опасаться повышенного износа от коррозии. Таким наи-
более подходящим материалом является электролитический хром.
Маслянистость
Вязкость масла — только одно из его важных свойств, но не
единственное. Важным свойством является и так называемая м а-
с лян исто сть, которая характеризуется способностью смазоч-
ного вещества образовывать на данном твердом материале проч
ную адсорбированную пленку. В практике это свойство иногд<
характеризуют как способность масла прочно «прилипать» к дан
ному металлу.
Это свойство — не что иное, как способность данного масл!
смачивать некоторую поверхность. Установлено, что масла с сди
наковой вязкостью могут обладать различной маслянистостью, ил»
различной смачиваемостью. С другой стороны, хорошие масл|
с очень высокой маслянистостью (смачиваемостью) ведут себя с<«
вершенно по-разному в зависимости от физико-химических свойст
смачиваемого металла. Р. М. Диллей указывает, что «...маслянй
стость является скорее эффектом, который производит смазываю
щ?е вещество на смазываемую поверхность, нежели свойство^
смазывающего вещества как жидкости». Действительно, инжене
рам-производственникам хорошо известно, что одно и то же масл
очень хорошо смазывает (смачивает) свинец и чугун, сталь сыруК
или азотированную, гораздо хуже смазывает сплавы алюминия, й,
гапример, совсем плохо смазывает чисто обработанную поверхносЛ
некоторых видов плотного электролитического хрома.
1У
Когда начали широко применять хромирование зеркала цилин-
ipa плотным хромом, столкнулись с фактом недостаточной смачи
>аемости чисто обработанной хромированной поверхности цилиндра
щже самыми лучшими маслами. Масла, которые исключительно
орошо смазывали чистое стальное или азотированное зеркало ци-
шндра, будучи применены в тех же условиях для смазывания хро-
мированных цилиндров, оказывались как бы непригодными, так
сак в первые часы работы, вследствие недостатка смазки, порш-
,евые кольца сильно изнашивались, а на поверхности зеркале и
юршня возникали глубокие продольные риски (рис. 1).
Рис. 1. Глубокие риски образуются на тщательно
обработанной хромированной поверхности гильзы
цилиндра в первые часы приработки двигателя.
Позднее было установлено, что на гладкой хромированной по-
1ерхности масло хуже удерживается, т. е. не образует смачиваю-
цей пленки, что и было причиной повышенного износа. Это под-
верждает, что маслянистость можно рассматривать именно как
)изико-химическое свойство масла и данного металла
бразовывать прочные тонкие растекающиеся пленки масла. Осо-
енно важно это свойство в условиях «граничного» трения, как,
апример, при смазке цилиндров в период приработки двигателя.
В дальнейшем будет указано, что применение пористого хроми
№ания не только устранило явление плохой смачиваемости обыч-
но электролитического хрома, но оно как бы повысило масляни-
гость смазывающего масла за счет шероховатости и других фи
веских свойств хромированной поверхности зеркала цилиндра
Углеродистые отложения
Под действием высоких температур и окислительной среды
асло в процессе работы двигателя немного обугливается и отла-
ян На поверхности деталей в виде тонких слоев, пленок. Обра
’ ание таких отложений (их назвали углеродистыми), как пра-
’ Нарушает нормальную работу двигателя и иногда сокращает
к его нормальной службы.
12
До последнего времени было принято рассматривать два вида
углеродистых отложении: первый тип отложений—нагар, кото-
рый представляет собой продукт обуглероживания масла и топ-
лива в камере сгорания. Этот нагар образуется при высоких тем
пературах и откладывается на стенках цилиндра.
Второй тип отложений — так называемые осадки, т. е. про-
дукты обуглероживания, которые также образуются в цилиндре
двигателя, но в силу своих особых свойств распространяются вме-
сте с другими загрязнениями по двигателю и покрывают картер и
другие детали. В состав осадков могут входить и продукты износа
металлической поверхности.
Кроме того, замечено, что детали поршневой группы (кольца,
боковая поверхность поршня, верхняя часть поршневого пальца)
покрываются тонкой, иногда прочной лакоподобной плен-
к о й. Эти отложения принято называть лаковыми отложе-
ниями.
Установлено, что лаковые отложения содействуют пригоранию
поршневых колец. Качество масла, определяющее его способность
к образованию лаковых отложений, принято условно обозначать
гермином термическая стабильность. Таким образом,
понятием термической стабильности
Рис. 2. Термическая ста-
бильность авиационных
масел.
характеризуется поведение масла в
зоне высоких температур поршне-
вых колец и картера с точки зрения
образования лаковых отложений.
Однако этот термин нисколько не
характеризует поведения масла с
точки зрения образования нагара и
осадков.
Авиационные масла обладают
различной термической стабильной
стью. На рис. 2 показаны кривые
стабильности различных масел. Н?
рисунке видно, что с повышением
температуры термическая стабиль
ность масла уменьшается. Для улуч
шения свойства масла в него вводя п
специальные, антиокислительны!
присадки, которые повышают еп
термическую стабильность. Испыта
ния двигателей М-11 показывают
наличие определенной связи между
зеличиной термической стабильности и пригоранием колец *.
На хромированных поверхностях процесс образования нагара
осадков и лаковых отложений протекает несколько иначе, чем д-
поверхностях из других металлов. На хромированном зеркале цг
линдра (вверху) и хромированных поршневых кольцах образуете*
ВОЛЛе п°Дробно с этим вопросом можно познакоми гься в работ? 11 я
п о к К. К Оценка влияния авиамасел на пригорание поршневых колец, РеД’
издат Аэрофлота, 1944.
14
меньше нагара и отложений. Невидимому, хром даже в таком
процессе, как лаковое отложение (которое, казалось бы, зависит
только от масла и кислорода), также оказывает положительное
влияние, задерживая образование лакового отложения.
Это положительное действие электролитического хрома обусло-
влено рядом его свойств (пассивирование поверхности хрома, жа
ростойкость, стойкость против коррозии, структура осадка хрома и
т. д.), которые уменьшают механический износ поверхности и, в
особенности, количество эксплоатационных неполадок, вызываемых
в двигателе наличием углеродистых отложений (лаковых и дру
гих).
Углеродистые отложения, когда они находятся в определенных
пределах, мало увеличивают износ. Однако при допущении боль-
ших отложений они могут стать причиной заметного износа.
На интенсивность износа оказывает сильное влияние наличие
в углеродистых отложениях окислов кремния (песка, земли), кото
рые попадают в двигатель в виде пыли вместе с засасываемым
воздухом. Вредное действие окислов кремния намного превышает
влияние окислов железа и алюминия. Чтобы предотвратить заса
еывание минеральной пыли на двигателях устанавливаются
гоздушные противопылевые фильтры.
Хромированные детали значительно более устойчивы при ра
боте двигателя,в пыльном воздухе. Хотя у нас специальных экс-
периментальных исследований по этому вопросу не производилось,
гем не менее, практика подтвердила это свойство хрома, что де-
лает его весьма ценным для покрытия деталей моторов, работаю-
щих в условиях пыльного воздуха.
Так, Е. А. Иванов, много лет исследовавший вопросы износа
авиамоторов М-11, пишет: «На пыльных аэродромах, в некоторых
цилиндрах даже за 80-часовую работу мотора, износы доходят до
0,5 мм. Если моторы поступают в повторный ремонт, то диаметры
цилиндров доходят до 125,8 мм и даже до 126 мм (номинальный
диаметр цилиндров 125,00 мм. Прим. авт.). Это особенно отно-
сится к тем моторам, цилиндры которых не восстанавливаются
путем хромирования».
Отсюда не следует делать вывода, что применение хромирова
ния делает воздушные фильтры ненужными. Но если по тем или
иным причинам фильтры отсутствуют, хромированные детали
меньше изнашиваются под воздействием посторонних минеральных
примесей в масле, в первую очередь примесей окислов кремния.
Некоторые эксплоатациноные факторы
Мы ограничимся изложением и оценкой роли факторов, паи-
юлее влияющих на износ двигателей внутреннего сгорания, не.
^Даваясь в детальный анализ действия каждого фактора, так как
)Т° завело бы нас далеко за рамки нашей темы.
Влияние топлива и неполного сгорания
Влияние качества топлива и полноты его сгорания на износ на
практике всесторонне обследовано. Наиболее ясно оно проявляется
15
при применении дизельных топлив. В этом случае влияние на из
нос оказывают следующие элементы.
1) Наличие влаги в топливе и всасываемом воздухе, особенно
наличие в них соленой морской воды в количестве от 1 до 5%.
способствует развитию коррозии и ускорению износа.
2) Присутствие в топливе серы в количестве более 2% по весу
вызывает ускоренный износ цилиндров. Однако и меньшее содер-
жание серы в сочетании с другими факторами может способство-
вать износу, в частности коррозии.
3) Присутствие продуктов коксования масел, т. е. углероди-
стых отложений, сильно способствует износу. Если в них, кроме
того, содержатся еще и посторонние примеси (окислы кремния),
износ становится еще более заметным.
4) Условия сгорания топлива также оказывают влияние на из
нос. При неполном сгорании топлива износ поверхности заметно
возрастает. Износ зеркала цилиндров при работе с наддувом при-
близительно в два раза меньше износа зеркала цилиндров тех же
двигателей, работающих без наддува. Это объясняется благопри-
ятным качественным составом образующейся горючей смеси и пол-
нотой сгорания, несмотря на большие тепловые и другие нагрузки
в двигателях с наддувом. Об этом влиянии свидетельствует также
различная степень износа деталей цилиндров дизелей.при механи-
ческом и воздушном распиливании топлива. В последнем случае
благодаря лучшему распыливанию топлива износ всегда меньше.
Неравномерное распределение смеси по цилиндрам двигателя
также сказывается на степени их износа.
Влияние холодного запуска и переохлаждения
Холодный запуск способствует повышенному износу моторов
всех типов. Особенно сильно это проявляется, если двигатель под-
вергается частым запускам в холодном состоянии.
На рис. 3 приведены кривые, показывающие величину износа
в первые часы работы двигателя, запущенного без подогрева при
температуре 15°Ц и запущенного после предварительного подогрева
до 60°Ц. Как видно из этих кривых, при запуске мотора с предва-
рительным подогревом износ значительно меньше. Вообще износ
за время запуска и прогрева составляет значительную часть вели-
чины полного износа за период эксплоатации двигателя.
С понижением температуры внутри двигателя не только возра-
стает износ, но появляется опасность разрушения таких деталей,
как подшипники и поршневые кольца. Это явление можно объяс-
нить следующим образом. В момент запуска мотора имеет место
запаздывание подачи масла в подшипники вследствие меньшей те-
кучести охлажденного масла. Из-за этого в подшипнике оказы-
вается недостаточно масла. Кроме того, смазочные качества хо-
лодного масла также оказываются пониженными. Эти два фактора
увеличивают износ подшипников.
В цилиндровой группе из-за отсутствия или слишком медлен-
ного образования смазывающей пленки зеркало гильзы цилиндра
оказывается лишенным защитного слоя масла, и на его поверхно
«в
сти появляется коррозия. Отсутствие или недостаток масла на
юркале цилиндра вызывает также износ поршневых колец. Ука-
анные причины побуждают создавать специальные добавочные
стройства, при помощи которых можно было бы в момент запуска
обильно смазать зеркало цилиндров. С этой целью в цилиндры,
. осстановленные плотным хромом, перед запуском заливают горя-
чее масло и добавляют масло в картер мотора, чтобы создать бо-
лее интенсивный барботаж с самого начала запуска. В этом слу-
Рис. 3. Влияние подогрева иа уменьшение износа
в первые часы работы двигателя.
Длительная работа двигателя с переохлаждением, например,
на холостом ходу дизельмоторов, с низкой температурой выходя-
щей охлаждающей воды, усиливает износ. Когда двигатель рабо-
тает с частыми переменными нагрузками, износ всегда больше,
чем при работе с постоянной нагрузкой.
Чтобы снизить износ поверхности при холодном запуске, надо
Для конструкции цилиндров и других деталей выбирать материалы
с большим сопротивлением коррозии, в особенности для гильзы и
'юрщневых колец. Это тем более важно, что в первые часы работы
вигателя возможно совпадение двух отрицательно действующих
экторов: неполного сгорания топлива и переохлаждения системы,
° особенно увеличивает коррозию. Электролитический же хром
' ченно в этом отношении обладает большими преимуществами и
Потому весьма подходит как материал для деталей, работающих
таких условиях.
Из рассмотренного становится ясным большое влияние на из-
^Ос таких факторов, как качество масла и топлива, надлежащая
^Мазка, сгорание смеси, холодный запуск и переохлаждение, ко-
орые наряду с другими факторами определяют—степень износа
™нгателя.
ГВФ
БИБЛИОТЕКА
17
3. ВЫБОР МЕТАЛЛА И ЧИСТОТА ОБРАБОТКИ
ПОВЕРХНОСТИ
Выбор металла
При выборе материала для изготовления деталей двигателя
обычно обращают большое внимание на его механические свой-
ства, а именно: крепость (прочность), выносливость (усталостная
или динамическая прочность), вязкость, упругость, пластичность и
твердость.
При конструировании любой детали двигателя внутреннего сго-
рания условие прочности безусловно является главным, но не един-
ственным. Существует еще второе условие, которое можно опре-
делить термином износостойкость, т. е. способность дли
тельно противостоять износу.
Если условие прочности определяет вообще самую возможность
работы деталей и двигателя, то условие износостойкости опреде-
ляет срок службы деталей и двигателя в целом.
Над повышением износостойкости трущихся поверхностей рабо-
тают технологи всех отраслей промышленности, и в этом деле до-
стигнуты хорошие результаты. За последние годы в применении
сталей пройден большой путь развития от дешевых низкоуглеро-
дистых до дорогих хромомолибденовых. Не менее тщательно ис-
следовано применение цементируемых или азотированных сталей.
Изучены процессы цианирования сталей, методы поверхностной
закалки, стеллитирования, нагартовки и т. д.
Применение этих видов обработки одновременно с увеличением
износостойкости поверхностного слоя увеличивает прочность
деталей.
Рассмотрим несколько примеров. Выше указывалось на огра-
ниченные допуски в размерах износа шеек коленчатых валов
авиамоторов. Это приводит к тому, что часто из-за самого незна-
чительного износа поверхностного слоя, при котором потеря ме-
талла не превышает 40—50 г, приходится выбрасывать коленчатый
вал звездообразного авиамотора воздушного охлаждения. Из-за
износа, измеряемого потерей 100 г металла, приходится браковать
коленчатый вал двухрядного двигателя воздушного охлаждения.
На поверхностный слой гильзы цилиндра, толщина которого
определяет их работоспособность, иногда приходится не больпю
1,5% общего веса цилиндра. Однако при выборе металла част о
приходится весь цилиндр делать из более,дорогой и высококач ’
ственной стали, имея в виду именно износ этих 1,5% металл !
Это, естественно, сильно удорожает стоимость детали, а следов"
тельно, и всего мотора.
Наконец, если рассматривать блочные конструкции, то изнси
металла, который не составляет даже 1% веса цилиндра, застав
ляет проводить сложный ремонт, известный под термином г и л I
зование, а в тех случаях, когда гильзование невозможно, бло
в целом считается негодным.
Отсюда ясно, что было бы желательно иметь в каждом случа
такой металл, который обладал бы двумя свойствами:
18
а) достаточной прочностью;
б) высокой износостойкостью трущегося слоя.
Найти такой металл нелегко. Поэтому приходится прибегать
д различным методам обработки поверхности или к покрытию по-
верхности хромом (гальваническим способом).
Износостойкость чугунных, стальных и хромированных
деталей
Износостойкость трущихся поверхностей (гильз блоков и цилин-
дров, поршневых колец, коленчатых валов) зависит главным об-
разом от следующих свойств металла.
а) твердости;
б) коэфициента трения (антифрикционных свойств);
в) сопротивляемости коррозии;
г) теплопроводности;
д) температуры плавления.
Некоторые свойства металлов обычно изменяются в результате
механической или термической обработки. Например, чистота об
работки поверхности влияет на сопротивляемость коррозии и сма-
-.иваемость маслом.
Поэтому из металлов, которые сами по себе отличаются выси
кими механическими свойствами, выбирают те, которые после со
ответствующей обработки обладают достаточной стойкостью прот1
износа.
Мы ограничимся описанием ряда примеров из практики экс-
ллоатации двигателей внутреннего сгорания.
Цилиндры
Стальные цилиндры мотора М-11 имеют пониженную стон
кость поверхности против износа. На рис. 4 приведены кривые,
показывающие наибольшие размеры износа диаметра верхнего поя-
са (в плоскости качания шатуна) в зависимости от продолжитель-
ности эксплоатации моторов. Такой износ объясняется прежде
всего отсутствием хорошей обработки поверхностного слоя зеркала
Цилиндра. Непосредственными причинами износа в этом случае яв-
ляются:
а) истирание (эрозия), которое усиливается вследствие попада-
ния пыли в цилиндры; это подтверждается тем, что на пыльных
аэродромах износ цилиндров на моторах, имеющих воздушные
фильтры, уменьшается в два раза;
б) коррозия зеркала цилиндров вследствие частого запуска мо-
тора в холодном состоянии, продолжительного прогрева его, по-
падания влаги в цилиндр и т. п.; наблюдение за износом цилиндров
в зимних условиях, когда пыль полностью отсутствует, это под-
гверждает.
Даже применение плотного хромирования зеркала цилиндров
снижает износ примерно в шесть раз, так как при этом сказы-
вается стойкость хрома против попадающей в цилиндры пыли и
против коррозии.
Практика восстановления цилиндров мощных авиамоторов хро-
мированием показывает, что износ зеркала, восстановленного плот
лым хромом, приблизительно в три раза меньше износа азотиро-
ванной стали.
Рис. 4. Максимальные диаметры i верхнего пояса цилиндров
в зависимости от продолжительности эксплоатации мото-
ров М-11:
1—верхняя граница возможных максимальных диаметров;
2—нижняя граница возможных максимальных диаметров.
Предварительные результаты эксплоатации моторов АШ-62ИР
с цилиндрами, восстановленными пористым хромированием, пока-
зывают, что эксплоатационный износ Иэ зеркала этих цилиндров
по сравнению с азотированным зеркалом цилиндра № 1, эксплоа-
тировавшихся на тех же моторах, в три-четыре раза меньше.
На рис. 5 приведены графики средних изпосов цилиндров
АШ-62ИР для пяти моторов, отработавших ресурс 300 час. в нор-
мальной эксплоатации на самолетах. Графики целиком подтвер-
ждают уменьшение износа зеркала цилиндров, восстановленных
пористым хромированием.
Кроме того, при повторном ремонте этих пяти моторов из 40'
цилиндров пористого хромирования, только три цилиндра были за-
бракованы по плохому состоянию зеркала (износ пористого слоя п
риски на зеркале), т. е. 92,5% цилиндров по состоянию зеркала
были пригодны для повторной постановки на моторы без какого бы
то ни было ремонта. После сборки моторы с этими цилиндрами
эксплоатируются на самолетах. При этом цилиндровая группа ра-
ботает нормально и расход масла не превышает 5—7 л/час
Следует добавить, что фактический суммарный износ Ис азо-
тированных цилиндров на много больше эксплоатационного износа
И>. так,как из^за дефектов зеркала («гофра», рисок и овала) все
20
азотированные цилиндры подвергаются шлифовке, во время кото-
рой диаметр цилиндра увеличивается на 0,06—0,12 мм (в зависи-
мости от размера дефектов зеркала). Благодаря этому при *срав-
Рис. 5. График средних износов хромированных (правая пара)
и азотированных (левая пара) цилиндров АШ-62ИР
нении суммарного износа цилиндров, подвергшихся пористому
хромированию, и азотированных цилиндров — первые оказыва
ются еще более износоустойчивыми.
Чугунные блоки и гильзы
Эксплоатационные испытания автомобильного двигателя ЗИС-5
в пробеге на 30 000 км показали, что применением плотного хро
мирования чугунных гильз данного типа достигается уменьшение
износа блока по меньшей мере в два-три раза по сравнению с ми
нимальным износом чугунных блоков, а также уменьшение износа
поршневых колец не меньше чем в три раза.
Поршневые кольца
Значение поршневых колец в двигателях громадно. Плохая ра
бота поршневых колец вызывает следующие дефекты в работе
Двигателя:
а) потерю компрессии в цилиндре, а следовательно, снижение
мощности мотора;
21
б) повышенный расход масла;
в) дымление мотора;
г) 'забрызгивание свечей маслом, их отказ в работе, тряску мо-
тора, падение мощности;
д) большой и преждевременный износ зеркала цилиндра;
е) ступенчатый износ гильзы цилиндра;
ж) повышенное давление в картере и выбрасывание масла из
мотора.
Чугун до настоящего времени является почти единственным ме-
таллом, применяемым для поршневых колец. Для повышения их
стойкости изыскиваются различные средства. К числу таких
средств относятся, с одной стороны, улучшение трущейся поверх-
ности азотированием и хромированием, а с другой, для особо
нагруженных двигателей — применение новых металлов, так как
чугун не выдерживает высоких температур и больших нагрузок
(давление газов до 140 ат и динамические нагрузки).
В тех случаях, когда хромируется наружная рабочая поверх-
ность поршневого кольца, хромирование цилиндров уже не приме-
няется, и трущейся парой являются хром—сталь в стальных цилин-
драх или хром—чугун в чугунных цилиндрах.
Опыт эксплоатации двигателей показал, что применением хро-
мирования поршневых колец достигаются серьезные улучшения в
работе цилиндровой группы. Остановимся на нескольких примерах.
В табл. 2 приведены величины суммарного износа, состоящего
из износа в результате эксплоатации в течение межремонтного
ресурса—Ид и износа в результате расшлифовки при ремонте—Ир.
Таблица 2
№ мстора Который ремонт, его характер Скочькг* отрабо- тал пос- ле ремон- та, часы Суммарный износ на диа- метр, мм
макси- мальный средний мини- мальный
I 4-й ремонт. В^е цилин- дры ра, шлифованы, веох°ие кольца хро- мированы . . . - . . 840 0,105 0,0688 0,025
II 5-й ремонт. Те же цилин- дры, что ври 4-м ре- монте, кольца хроми- рпВ*НЫ 300 0,100 0,064 0,03
10 мотогон, проходивших 1-й ремонт 1-й ремонт. Новые mo- т. ры, чугтиные коль- ца (в среднем) . . . 0,222 0.134 0,091
Сравнительный износ зеркала цилиндров и> поршневых колец
показан на рис. 6.
В данном случае принято, что износ зеркала цилиндров и колец
изменяется в прямой зависимости от времени, что в действитель-
на
ности не имеет
износ цилиндра
составляет 0,22
только 0,09 мм.
места. Однако график наглядно показывает, чго
с чугунными кольцами за 350 час. работы мотора
мм, а с хромированным первым верхним кольцом—
Рис.
0,01
ЦилинЕр с чугунным ,кол1 lifffif
0^5
0,20
0,15
0J0
0,05
1-е кольцр.покрьтое
плотным хр омом
ЦрлинЗр с кольцом, покрытым
плотном ХриМОМ
Z-: чугунное~кот>цЗ}раЬо'
тершее в паре с 1~- "
хромирфпнным
50 100 150 200 2 СО 300 50
Рабата мотора, часы
6. Износ зеокала цилиндров и колец мотора
УШ-62ЕР.
5
*
Интересно отметить, что износ первого хромированного кольца
в полтора раз меньше, износа, расположенного ниже второго чу-
гунного кольца, т. е. хромированное первое кольцо в более тяже-
лых условиях работы изнашивается меньше, чем второе — чугун-
ное. Зажно, однако, подчеркнуть, что износ и хромированного
кольца (0,04 мм) и чугунного (0,065 мм), работавшего в паре с
хромированным, очень невелик и в пять-шесть раз меньше износа
обыкновенных чугунных колец. В данном случае приведены ре-
зультаты применения обычного плотного хромирования рабочей
поверхности колец.
Применение пористого хромирования поршневых колец на одном
мощном двигателе показало исключительно высокую износостой-
кость как колец, так и стального азотированного зеркала гильз
блока. Износ колец за 100 час. испытания двигателя на очень тя-
желых режимах составлял от 0,03 до 0,06 мм, а износ зеркала
гильзы во всех случаях испытания ряда двигателей обнаружить
путем промеров индикатором не удалось, так как он не превышал
допустимой точности замера.
Кроме того, хромирование позволяет применить вместо чугуна
любой другой, более прочный и более теплоустойчивый материал,
не обладающий износостойкостью или не могущий работать в паре
со сталью, так как в данном случае можно выбрать такую тол-
щину хрома, которая позволит ему выполнять назначение единст-
венного трущегося материала на протяжении всего межремонт-
ного срока службы.
23
Первая часть длительных испытаний хромированных поршневых
колец на автомобильных двигателях в естественных условиях экс-
плоатации показала также уменьшение износа колец и гильз чу
гунных блоков.
Практика применения хромированных поршневых колец, покры
тых пористым хромом, показала, что только этим способом можно
увеличить срок службы двигателя и при этом уменьшить износ
деталей цилиндровой группы. Стоимость хромирования колец очень
незначительна, а экономия от увеличения срока их службы весьма
ощутительна.
Естественно задаться вопросом: чем следует руководствоваться
при решении вопроса о хромировании той или иной детали? Что
выгоднее: хромировать гильзы цилиндра или поршневые кольца?
На поставленный вопрос можно ответить следующим образом.
Прежде всего надо сказать, что хромирование рабочей поверхности
необходимо применять только в тех случаях, когда достигается
уменьшение износа как хромированной, так и нехромированной
поверхностей, работающих совместно в паре. Уменьшение износа
хромированной поверхности при нормальном износе нехромирован-
ной поверхности является минимальным условием.
В каждом отдельном случае рассматривают вопрос с точки
зрения работоспособности всего двигателя и наибольшей экономи
ческой выгоды.
Покажем это на конкретном примере.
В двухтактных дизелях наиболее рациональным является хро-
мирование гильз блока, несмотря на некоторые затруднения из-за
наличия продувочных окон, а иногда и относительно большой дли-
ны гильзы.
Целесообразность хромирования гильз блока объясняется тем,
что такой двигатель на специальных судах должен работать много
тысяч часов. После покрытия гильзы пористым хромом толщиной
всего в 0,25 мм цилиндровая группа работает нормально и не
требует замены колец или ремонта зеркала цилиндра.
Если бы в этом случае отхромировать кольца, их надо было бы
заменять значительно ранее, чем появилась бы потребность в ре-
монте всего двигателя, так как кольца все же изнашиваются в
несколько раз быстрее зеркала цилиндра.
Кроме этого, надо учесть, что применение хромированных ко
лец не решает основной задачи — повышения коррозионной стой
кости зеркала гильзы цилиндра. Это очень важно для двухтактных
дизелей, так как стоимость цилиндров довольно велика. Таким об
разом, в данном случае выгоднее применять хромирование зеркала
гильзы блока, что практически и осуществляется.
Если, однако, срок службы какого-либо специального двигателя
в силу ряда технических причин составляет всего несколько сот
часов, то применять дорогое хромирование зеркала цилиндров не
следует. В данном случае экономически целесообразнее применить
именно хромированные поршневые кольца. Они обеспечивают на
дежную работу цилиндровой группы в тяжелых условиях работы
в течение нескольких сот часов, могут прослужить больше срока
ц
глужбы всего мотора и, вместе с тем, уменьшают износ самих
цилиндров.
Когда же нужно хромировать деталь: при ремонте, используя
хромирование как метод ее восстановления, или при выпуске ее
с завода?
Несмотря на прекрасные свойства хромированной поверхности-
высокую твердость, износостойкость, сопротивление коррозии и
антифрикционные качества, хромирование в прошлом редко приме-
нялось для создания твердого слоя на конструкционных деталях,
вследствие склонности слоя хрома к отслаиванию, особенно при
высоких температурах (П. И. Орлов, Конструкция авиационных
твигателей, Оборонгиз, 1940 г. (3).
Опасение, что слой хрома будет отслаиваться, в настоящее
время потеряло значение, так как работой десятков и сотен тысяч
' двигателей с хромированными цилиндрами, поршневыми кольцами,
валами и т. п. доказано, что эти опасения не имеют оснований.
Использовать хромирование только как метод восстановления
изношенных деталей не совсем целесообразно, так как в этом
случае новая деталь изнашивалась бы до первого ремонта на-
с.олько, что ее уже невозможно было бы восстановить. Примене
1 ние новых нехромированных деталей, вследствие их низкой изно-
состойкости, очень часто оказывается причиной больших непола-
1 док в эксплоатации моторов. Примером может служить недобро-
качественная работа чугунных поршневых колец, когда через
очень короткое время приходится снимать все цилиндры для за-
| мены поршневых колец. Другим примером может служить боль
тая выработка шеек нехромированного коленчатого вала, которая
1 способствует падению давления масла и ухудшению условий ра-
боты подшипников из-за большого увеличения зазоров.
' Наконец совершенно неэкономично вместо нанесения слоя
хрома толщиной 0,1 мм на новую деталь наращивать впоследствии
1 слой хрома толщиной до 0,5 мм на изношенную деталь при первом
ее ремонте.
Ясно, что наиболее целесообразно применять пористое хромиро-
। ванне уже при производстве новых деталей двигателя. Это дает
значительный экономический эффект, да и сам процесс хромиро
1 вания новых, чисто обработанных деталей технически легче осуще-
ствить, чем хромирование старых, сильно изношенных деталей.
1 R этом случае при ремонте хромирование должно применяться
тишь.тогда, когда слой хрома на новой детали полностью срабо
гается.
4. ВЛИЯНИЕ ЧИСТОТЫ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ
НА ИЗНОС
I
Этот вопрос приобретает особое значение в связи с применением
бромирования рабочих поверхностей, особенно гильз цилиндров
йли блоков. Чистовая обработка не только придает детали точные
Размеры, но и увеличивает ее прочность и износостойкость благо
1аря уменьшению трения поверхностного слоя.
Существует много видов обработки поверхности, которые дают
различную степень «неровностей», измеряемых профилометром.
Абсолютные значения неровностей приведены ниже (в мм):
Грубая обточка . Фрезеровка . Чистовая обточка ... 0,05—0,1 0,04—0,08 0,02—0,04
Грубая шлифовка . 0,01—0,015
Чистовая развертка . 0,008—0,01
Чистовая шлифовка 0,005—0,000889
Алмазная расточка . 0,004—0,006
Грубый хонинг . . 0.003—0,005
Чистовой хонинг . . . . 0,002—0,003
Лапинг . . 0,001—0,000127
Притирка . 0,0007—0,001
Суперфиниш .... До 0,0001
Как видно из приведенных данных, диапазон чистоты обработки
очень велик и колеблется от 0,1 до 0,0001 мм.
В вопросе необходимой степени чистоты обработки трущихся
поверхностей наиболее распространенной являлась точка зрения,
доказавшая необходимость самой высокой чистоты обработки по-
верхности.
Так как наибольшей чистоты обрабатываемой поверхности
можно добиться применением суперфиниша, то часто и до сих пор-
высказывается мнение об обязательности применения суперфи-
ниша, как вида обработки наиболее приемлемого во всех случаях.
Необходимо сразу оговориться, что эти вопросы были разработаны
и наиболее полно исследованы для случаев жидкостной смазки, ко-
торая может встречаться при трении вала в подшипнике, где смазка
в большинстве случаев подается принудительно, под давлением.
«Детали, обработанные по методу суперфиниша, в условиях жидко-
стной смазки произвольно долго работают, без всяких следов из-
носа; необходимость предварительной обкатки перед пуском ма-
шины в эксплоатацию отпадает» (Орлов П. И. 3).
Поскольку даже при работе подшипников может иметь место
пограничное трение, возникающее при недостатке смазки, т. е.,при
граничной смазке, было установлено, что и в данном случае более
чистая обработка поверхности дает лучшие результаты. Д. А. Уол-
лес (13), занимавшийся разработкой метода суперфиниша, писал:
«В условиях недостаточной смазки преимущество гладкой поверх-
ности перед шероховатой сказывается в полной мере. В шероховат
той поверхности молекулы масла адсорбируются на гребешках И
во впадинах неровностей. Молекулы, приставшие к гребешкам
неровностей, легко удаляются под механическим воздействием
парой трущихся поверхностей не будучи поддержаны действием
соседних молекул. У гладкой поверхности каждая молекула, при!
липающая к поверхности, поддерживается соседними молекулами.
Масляную пленку на гладких металлических поверхностях невоз!
можно удалить никакими средствами. Сказанное хорошо иллюст
рирует высказанную нами мысль о том, что гладкие поверхности
предпочтительнее в случае пограничной смазки».
26
А. В. Панкин (11) в своей работе «Суперфиниш — новый метод
чистовой обработки» пишет: «...было замечено, что поверхности
цилиндров двигателей внутреннего сгорания, тонко шлифованные
или хонингованные, т. е. более гладкие, служат гораздо дольше и
меньше страдают от действия горячих газов, чем шлифованные
обычным способом». И далее: «Современное учение о смазываю-
щих пленках утверждает, что шероховатые поверхности прикаса
ются пиками шероховатостей и дают сухое трение даже при
сравнительно невысоких давлениях, так как поверхности сопри-
косновения малы. Наоборот, гладкие поверхности образуют боль-
шие площади соприкосновения и при более тонком слое смазки
допускают настолько значительное удельное давление, что пре-
дельные нагрузки, не выжимающие еще масляной пленки, могут
быть увеличены в шесть раз сравнительно с шероховатыми поверх-
ностями».
Из приведенного ясно, что наиболее желательной является
гладкая поверхность с очень высокой степенью чистоты обработки,
без вершин, впадин и каких бы то ни было рисок. Повышение чи-
стоты обработки таких деталей, как подшипники, шейки коленча-
тых валов и кулачковых валиков, поршней и цилиндров, действи-
тельно способствовало увеличению их износостойкости, сокращению
времени обкатки с целью приработки. Возражений против обще-
распространенного требования высокой степени чистоты обработки
не было и, казалось, не могло быть.
Однако практика применения плотного хромирования зеркала
гильз цилиндров и блоков авиационных моторов показала, что для
данного частного случая применение очень высокой чистоты обра-
ботки не только не улучшает работы цилиндровой группы, а, на-
оборот, увеличивает износ. Это,и потребовало внесения корректив
в вопросе о чистоте механической обработки и уточнения их спо
собов.
Чистота обработки хромированных гильз цилиндров,
восстановленных плотным хромом
К началу 1941 г. были разрешены все технологические вопросы
хромирования зеркала цилиндров. Были проведены длительные
стендовые испытания маломощного мотора М-25, которые дали
хорошие результаты. Когда в 1942 г. авиарембазы перешли к мас-
совому хромированию цилиндров и гильз блоков моторов мощно-
стью в 1000 и более л. с., они сразу встретились с серьезными
Дефектами: задирами поршней, износом поршневых колец и обра-
зованием глубоких рисок на хромированном зеркале. Из-за этих
Дефектов на моторах в первые часы их работы на испытатель-
ном стенде наблюдались сильное дымление, большой расход мас-
ла, замасливание свечей и т. п. Моторы, таким образом, испыта-
ний не выдерживали.
Важно подчеркнуть, что эти дефекты имели место на моторах
*ак воздушного охлаждения, так и жидкостного охлаждения.
Появление таких дефектов было отмечено во всех ремонтных базах
сРазу после внедрения плотного хрома.
27
Так как в 1941—1942 гг. повышенная чистота обработки неко
торых стальных деталей авиамоторов успела завоевать общее при
знание, то вполне естественным было общее стремление устранить
возникавшие при работе мотора дефекты в цилиндровой группе
высококачественной обработкой хромированного зеркала. С этой
целью были применены следующие схемы последовательности ме
ханической обработки хромированного зеркала цилиндров:
а) чистовая шлифовка — хонингование — притирка;
б) чистовая шлифовка — полировка — притирка.
Замена хонингования полировкой очень мелкими наждачными
шкурками или шаржированными кругами объяснялась исключи-
тельно отсутствием хонинговального оборудования. После обработ-
ки цилиндры исключительно тщательно промывались и устанавли-
вались на моторы.
Позднее, когда для определения степени шероховатости было
исследовано много цилиндров, оказалось, что после такой обра-
ботки профилометр Аббота обнаруживал неровности высотой от 4
до 6 микродюймов (микродюйм — 1/1000000 часть дюйма или
округленно 1/40 часть микрона),,т. е., что высота гребешков со-
ставляла от 0,0001 до 0,00015 мм. Таким образом, была достиг-
нута такая же чистота обработки поверхности, как и при супер-
финише. Единственное отличие такой поверхности от поверхности,
обработанной суперфинишем, заключалось в строении поверхност-
ного слоя. При суперфинише оно было кристаллическим, а после!
шлифовки — аморфным. При испытаниях особое внимание обра-
щалось также на сохранение правильных размеров цилиндра
(минимальная овальность и конусность), качество колец, условия
запуска и приработки поверхностей.
В то время, как моторы с обычными стальными цилиндрами)
работали без всяких дефектов, моторы с хромированными ци-
линдрами при введении исключительно высокой чистоты обработки,
наоборот, стали работать еще хуже, а дефекты на поверхности
проявлялись быстрее и в более ясном виде.
Усилиями многих инженеров и техников различных ремонтных
баз было проведено большое количество испытаний моторов с раз-
личной степенью обработки хромированных цилиндров. Этими ис-1
пытаниями было установлено, что причина большинства неполадс .<
в работе цилиндров, покрытых плотным хромом, заключается имен!
но в слишком чистой обработке поверхности. Это она усиливала
недостаточную смачиваемость поверхности плотного хрома маслом!
Как только удалось установить причину появления дефекте з!
были проведены испытания моторов с различной чистотой обрабог!
ки хромированного зеркала цилиндров. В результате было устаноя
лено, что хромированная поверхность цилиндра должна подвгя
гаться только шлифовке и чистота ее обработки должна быть J
три-четыре раза меньшей, чем у стальной азотированной поверхно!
сти. Этот вывод теперь получил общее признание среди произвол
ственников, изучающих условия нормальной эксплоатации двигЛ
телей внутреннего сгорания.
На рис. 7 приведены графики выпуска моторов одной из, pl
монтных баз с момента начала широкого применения ^ромирова»
них цилиндров. До июня 1944 г. применялась тщательная обра-
ботка зеркала цилиндра шлифовкой, хонингованием и притиркой
черкала поршневыми кольцами. Это создавало поверхность с вы-
□той неровностей до 6 микродюймов.
Месяцы 1944г
Рис. 7. Количество моторов АШ-62ИР,
выпущенных и снятых с испытания на
моторно-испытательной станции по дым-
лению.
Как показывают кривые, дымление моторов при их испытании
неуклонно росло. Приходилось снимать моторы с испытания и на-
правлять их в цех для замены поршневых колец и цилиндров.
3 июне количество моторов, снятых с испытаний, достигло 70,1%
'исла выпущенных моторов
С июля была введена механическая обработка хромированных
илиндров только в виде чистовой шлифовки с высотой неровно
тей в 22—30 микродюймов. Результаты сказались немедленно,
то видно из табл. 3.
Дымление моторов с хромированными цилиндрами, начиная с
юля, резко сократилось, и дымление отдельных цилиндров, имев-
шее место на нескольких моторах, объясняется тем, что в уг о-
иях военного времени трудно было сохранять постоянное качество
обработки поверхности при недостатке доброкачественных шл.хфо-
Таблица t
Количество выпущенных номеров моторов, снятых с испытательного станка
из-за дымления цилиндров группы
Месяцы Количество моторов, выпущен- ных из ремонта Процент мото- ров, снятых со станка из-за дымления
Шлифовка, хонингование и чистовая пот Аппель .... М.й Июнь Ш шфовка (чистота 2 Июль Ав >сг Сечтябоь Октябрь Ноябрь . . Декдорь шровка (чистота до 15 37 31 2—30 мнкродюймов 46 36 2Z 16 16 13 4—6 микродюймов] 53,3 48.6 70,1 23,9 25,0 7,3 25.0 12,5 7,6
кругов и нехватке приборов
для проверки чистоты по-
вальных
верхности.
На основании проведенных наблюдений и специального иссле-
дования были составлены технические требования на механиче-
скую обработку зеркала цилиндров мотора воздушного охлажде-
ния, приведенные в табл. 4.
Таблица А
Моторы
Вид обработки
АШ-62
ИР
М88Б
Райт-
Циклон
Прзтт-
Уитней
Новый цилиндр после окончательного
хонингования ......................
Посла oipaojTKH ресурса............
Ци'Ииар расшлифован иа станке типа
На-сос Уннон поц хронирование
Цилиндо по.’лерасштифовки полирован
наж сачной шкуркой под хромирова-
ние ...............................
Цилиндр хромирован и расшлифован
на станке типа Хнтьд...............
Цилиндр хронирован, расшлифован и
ховингован..........................
Реком -чтуечая обработка зеркала: шли-
ф 1^ка и хонингование после хроми-
рован <я ..........................
Рекомендуемая обр ,ботка зеркала: шли-
фовка нос >е сромиоов'ния ...
Рекомендуемая обработка ззо'ироваи-
и ‘го цилиндра; штиф ,>вка и хонинго-
вание ....
6—13 16-17 8-12 4—6 7—10 18—22 5-6
4-6 — —
— 16-20 —
До 4—6* 13-15**
20—35 20-35 — —
25—30 20—30 20-30 —
9-13 10-12 16—22
* Применялось ранее в ремонтных базах.
** Хонингование состояло ив 7—10 проходов хона Для притупления в« р
.сушек гребешков.
30
Замеры производились профилометром Аббота, показывающим
среднее квадратичное отклонение неровностей поверхности в глик-
родюймах.
Почему, однако, чисто обработанный хромированный цилиндр
оказался непригодным и, наоборот, более шероховатая поверх-
ность оказалась пригодной?
В начальный период приработки поршневых колец масляная
пленка на зеркале цилиндра интенсивно разрушается из-за того,
что кольца не приработаны, т. е. их форма не соответствует форме
цилиндра и в отдельных точках имеет место плотное прилегание
кольца к цилиндру, а з других, наоборот, имеет место неплотное
касание. Это, с одной стороны, увеличивает давление на масля-
ную пленку в местах тесного прилегания, а с другой — способ
ствует прорыву газов в местах плохого прилегания. Таким обра-
зом, масляная пленка механически разрывается под действием
большого удельного давления и химически разрушается под дей
ствием горячих газов. Такое положение ухудшает и без того недо-
статочное смазывание зеркала хромированного цилиндра, которое
осуществляется только разбрызгиванием масла кривошипно-шатун-
ным механизмом и едва ли создает на зеркале цилиндра даже
условия «граничной» смазки. Отсюда ясно, что в момент прира-
ботки поршневых колец было бы желательно повысить качество
смазывания зеркала цилиндра.
В действительности на хромированной поверхности имело место
обратное явление. Масло на чисто обработанной поверхности плот-
ного хрома не задерживалось и не создавало смазочной пленки
Тем самым для поршневых колец фактически создавались усло-
вия, близкие к сухому трению.
Впоследствии было установлено, что это обстоятельство возни-
кает вследствие плохой смачиваемости плотного хрома. В- этом не
трудно убедиться на простейшем опыте. Если выпустить пипеткой
каплю масла на чистую, гладко обработанную поверхность плот
ного хрома, масло остается на ней в виде сферической капли и не
растекается по поверхности, т. е. не создает смазочного поля.
Если нагреть смазанную пластинку плотного хрома, масло стер ает
с нее быстрее, чем со стальной пластинки.
Таким образом, опыт работы хромирования цилиндров с обыч-
ным плотным хромом вполне подтверждает, что «смазывающая
способность является скорее эффектом, который производит см?
зывающее вещество на поверхности, нежели свойством смазываю-
щего веществ? как жидкость» (I).
Неопределенность в вопросе о желательной чистоте обработки
поверхности отмечается в вышедшей в 1946 г. работе П. г. Дья-
ченко «Качество поверхности деталей авиационного мотора», где
указывается: «Чистота поверхности гильз сильно различается на
разных заводах. В технической литературе до сих пор остается
открытым вопрос о требуемой чистоте поверхности гильз цилиндра.
Одни авторы утверждают, что необходимо очень чисто обрабаты-
вать гильзу. Другие считают, что зеркало гильзы должно иметь
31
довольно высокие неровности, чтобы дать возможность прирабо-
таться к поршневым кольцам».
Тем не менее, основываясь на имеющемся опыте, можно по-
лагать, что необходимо избегать зеркально-гладкой поверх
ности цилиндров и ограничиться некоторой минимальной шеро-
ховатостью.
Только недостаточной смачиваемостью хромированной поверх-
ности можно объяснить тот факт, что одно и то же масло в оди-
наковых условиях хорошо смазывает стальную поверхность и не
смазывает хромированной поверхности.
Увеличение шероховатости вносит изменения в механизм смаз-
ки зеркала цилиндра, элементы которых можно представить себе
следующим образом.
С увеличением шероховатости впадины между выступами, и
незначительные риски становятся микроскопическими резервуарами
(рис. 8), которые в процессе движения колец и поршня по поверх
Рис. 8. Шероховатость хромированной
поверхности плотного хрома, являющаяся
микрорезервуарами масла.
ности гильзы восстанавливают пленку в местах ее разрыва. Конеч-
но, имеющиеся неровности весьма невелики. Высота гребешков от
30 до 40 микродюймов (0,00075—0,001 мм) соответствует чистоте
обработки, которую можно получить только при очень тщательной
шлифовке. Но это все же большая шероховатость по сравнению
с высотой гребешков в 4—6 микродюймов (0,0001—0,00015 мм),
что и обусловливает различное качество процесса.
Кроме того, наличие на поверхности рисок способствует более
быстрому распространению масла по поверхности. Оно растекается
по рискам, как по мельчайшим микроскопическим каналам. Это
обстоятельство кажется нам очень важным именно для обеспече-
ния смазки зеркала цилиндра, так как на образование смазочной
пленки по существу отводится ничтожное время. Наличие микро-
скопических каналов способствует сохранению в них пленок,
которые на очень гладкой поверхности легче уничтожаются перио-
дическим воздействием горячих газов, особенно в верхней части
ГИЛЬЗЫ.
Возможно, что в данном случае имеет место еще ряд более
сложных явлений, которые должны быть исследованы физиками и
3?
химиками при изучении поверхностных явлений. Тем не менее прак-
тика повышенной шероховатости хромированного зеркала цилиндра
оправдала себя и в некоторой степени улучшила работу этих ци-
линдров, благодаря улучшению смачиваемости плотного хрома.
Совершенно аналогичное явление имело место при попытке вне-
дрения плотного хромирования автомобильных двигателей в США.
Таким образом, чистота обработки поверхности в каждом слу-
чае должна способствовать прежде всего улучшению смазки, поз-
олять маслу в условиях «граничного» трения быстро создавать
прочные масляные пленки. Конечно, опыт, полученный на основании
применения плотного хромирования цилиндров, недостаточен для
того, чтобы сделать более широкие общие выводы, но он наглядно
показывает, что автоматическое перенесение методов обработки,
применяемых в одних условиях, на другие условия {например, чи-
готы обработки стальных цилиндров — на хромированные ци-
линдры) приводит к отрицательным результатам. Кроме того, по-
вилась возможность определить желательную микрогеометрин»
трущейся поверхности зеркала этих цилиндров (блоков) на основе
< пыта применения пористого хромирования.
5. ЖЕЛАТЕЛЬНАЯ МИКРОГЕОМЕТРИЯ ПОВЕРХНОСТИ И
ПОРИСТОЕ ХРОМИРОВАНИЕ ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ
Разработка и применение метода пористого хромирования ци-
линдров и других деталей авиационных моторов, морских дизелей
и автомобильных двигателей по-новому поставили вопрос о наибо-
лее рациональной микрогеометрии трущейся поверхности. Ранее
было принято считать лучшей ту поверхность, которая имела наи-
меньшую высоту неровностей, т. е. была наиболее тщательно обра-
ботана. Иначе говоря, требовалось, чтобы на поверхности не было
никаких каналов, хотя бы в виде мельчайших рисок, не было даже
мельчайших пор. П. И. Орлов (3), объясняя, почему хромирование
не применяется в авиамоторостроении (в 1940 г.), прямо указывает
на это обстоятельство: «Осажденный электролитическим способом
слой хрома отличается микропористостью. Этот существенный не-
достаток, особенно с точки зрения предохранения от коррозии, уст-
раняют шлифованием детали перед осаждением хрома». Вообще
наличие несквозной пористости, сочетающееся в данном случае с
высокой коррозионной стойкостью самого хрома, позволяло не опа-
саться развития коррозии при применении толстых слоев хрома.
Но тогда еще не было опыта
Рассматривая условия работы и смазки деталей цилиндровой
Руппы, можно было убедиться, что это не так. Уже указывалось,
1,то наличие мельчайших углублений и небольших пор на шлифо-
ванной поверхности хромированного зеркала, способствовало
Улучшению работы колец и поршней. Но, наиболее убедительно это
рыло доказано с момента применения пористого хромирования.
разбирая здесь всех сторон этого вида покрытия, поскольку
Этим вопросам отведены специальные разделы, мы укажем ос-
(,°вные отличия пористой поверхности.
33
Пористая поверхность хрома (рис. 9) состоит из гладко обра-
ботанных отдельных участков плотного хрома, имеющих в своем
поверхностном слое микроскопические поры и широко разветвлен-
ную сеть каналов, полученных анодным растравливанием той сетки
трещин, которая получается в хроме непосредственно при его оса
ждении. Ширина и глубина этих каналов может быть различной
в зависимости от требований к смазке (рис. 10).
Рис. 9. Наружная поверхность пористого канало-
образного хрома.
Точно так же узор сетки, т. е. размер «площадок» и конфиг
рация сетки каналов могут быть различными и зависят от режим
хромирования, который поддается регулировке.
Так, по предварительным данным, пористая часть поверхнос!
авиационных цилиндров должна составлять 30% всей поверхнос!
зеркала цилиндра.
Практика эксплоатации авиационных и дизельных двигателе
с пористым хромом во всех случаях показывает преимущество т:
кой поверхности перед стальными и чугунными поверхностям
гладко обработанными и не имеющими сетки каналов. Налич]
дор и сетки каналов в хроме резко улучшает условия смазки, бл
годаря возрастанию скорости растекания масла по поверхноШ
вдоль каналов и сохранению масла в углублениях пор и каналО
Под воздействием нагрузки пробегающего кольца масло выя
мается с гладко отполированных участков, но в момент обратно]
34
хода поршня поверхность смазывается маслом, удерживающимся
в порах и каналах поверхности хрома.
Практика показывает, что благодаря улучшению смазки, боль-
шой износостойкости и уменьшению поверхности соприкасания тру-
щиеся поверхности пористого хрома допускают приложение к ним
Рис. 10. Характер каналов в слое пористого
хрома.
большей нагрузки, чем в случае непористых металлических поверх-
ностей. Из изложенного ясно, что наиболее желательной следует
признать такую трущуюся поверхность, которая состоит из гладко
обработанных площадок и сетки каналов и микропор. Пористое
хромирование именно такую поверхность и дает.
6. ВЫВОДЫ
Рассмотрение некоторых вопросов практики эксплоатации дви-
гателей внутреннего сгорания показывает, что фактором, препят-
ствующим увеличению сроков службы двигателей, является низкая
износостойкость основных трущихся деталей, т. е. цилиндров и
поршневых колец. Износ наиболее нагруженных деталей, как ци-
линдры, гильзы блоков, поршневые кольца, коленчатые валы и дру-
| гие, происходит от трения и коррозии. Уменьшение износа поверх-
ности достигается улучшением смазки и повышением износостойко-
сти трущихся поверхностей металлов, применяемых для изготовле-
ния деталей. Ни один из применявшихся до сих пор способов улуч-
ения поверхности металлов не обеспечивал одновременно обоих
^словий смазки и стойкости против износа. Только применением
°Ристого хромирования достигается одновременно улучшение смаз-
35
ки трущейся поверхности и повышение износостойкости поверхно-
сти благодаря ряду весьма ценных свойств электролитическое»
хрома (см. главу II).
Таким образом, необходимо самое широкое применение пори-
стого хромирования деталей двигателей внутреннего сгорания. Эт®
позволит значительно улучшить использование парка двигателе!! и
откроет новые пути дальнейшего их развития.
ГЛАВА ВТОРАЯ
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ХРОМА
Отсутствие систематизированных данных, которые освещали бы
физико-химические свойства электролитических хромовых покры-
тий, до настоящего времени является существенным препятствием
на пути широкого применения в промышленности нового способа
производства. С другой стороны, в период освоения плотного хро-
мирования для восстановления деталей авиамоторов большие за-
труднения, встречавшиеся в практике, вызывались незнакомством
с явлениями недостаточной смачиваемости плотного хрома смазоч-
ными маслами.
Разработанный в настоящее время новый вид покрытия — по-
ристый хром уже применяется не только с целью восстанов-
ления изношенных деталей, но и при производстве новых двига-
телей.
Таким образом, появилась настоятельная необходимость систе-
матизировать имеющиеся в различных источниках данные о свой-
ствах хрома, опубликовать их совместно с результатами экспери-
ментальных работ и наблюдений за эксплоатацией двигателей с
хромированными деталями.
Полное использование всех свойств хрома и правильное его при-
менение в каждом отдельном случае возможно только при знании
всех его свойств — положительных и отрицательных.
В настоящей главе мы разберем физико-химические свойства
электролитического хрома, оказывающие то или иное влияние на
летали и работу всего двигателя.
1. ХАРАКТЕРИСТИКА ХРОМА
Элемент хром был открыт в 1798 г. Однако электролитическое
°саждение хрома было впервые получено только в 1854 г., когда
Бунзен осадил металлический хром из раствора хлористого хрома
(СгС12). Начало широкого применения хрома в ' металлургии, как
•егирующего присадочного элемента, относится к 1870 г., а повсе-
местное использование тонкого слоя электролитического хрома в
Декоративных целях началось в 1924 г. Впервые электролитическое
и°крытие деталей машин хромом, как метод их ремонта, было
’’Ведено во время первой мировой войны (1914—1918 гг.).
.<1
Восстановление деталей двигателей внутреннего сгорания путем
отложения слоя плотного хрома начали широко применять в
1940—1945 гг., когда этот метод был разработан и использован,
главным образом, при ремонте авиационных моторов в Советском
Союзе.
В сравнении с другими металлами, применяемыми при изготов-
лении двигателей внутреннего сгорания, хром выгодно отличается
рядом важных свойств: высокой температурой плавления, большей
теплопроводностью, меньшим коэфициентом линейного расширения,
жаростойкостью, высокой твердостью, антифрикционностью и боль
шим сопротивлением коррозии. Обладая большой способностью
пассивироваться' и находясь в группе электроотрицательных метал-
лов (выше железа) с потенциалом для Cr"Fft==—0,56 в, хром на
воздухе приобретает свойства благородных металлов, чем и обус-
ловливается его высокая химическая устойчивость,
В табл. 5 приведены основные физические данные электролити-
ческого хрома.
2. ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ
При трении двух металлов (деталей) на их соприкасающихся
поверхностях всегда развивается тепло, которое повышает их тем-
пературу. Количество образовавшегося тепла и высота температу-
ры в зоне трения зависят от нагрузки, скорости, антифрикционных
свойств материала деталей, условий смазки, соприкасающихся пло-
щадей и коэфициента теплопередачи.
Образование зазубрин, задирание и оплавление трущихся по-
верхностей происходит тогда, когда температура соприкасающихся
поверхностей металла, из которого сделаны детали, достигает точ-
ки плавления одного из них.
Это подтверждается известными явлениями «прилипания» ча-
стиц металла алюминиевого сплава поршней к стенкам цилиндров,
когда эти частицы оказываются как бы припаянными к зеркалу
цилиндра.
В тех случаях, когда применяются чугунные поршни, можнс
наблюдать на них кусочки приплавившегося металла цилиндра
или, наоборот, на зеркале цилиндра {гильзы блока) можно обнару-
жить приплавившиеся кусочки металла поршня.
Когда подшипники из свинцовистой бронзы частично или пол-
ностью разрушаются из-за недостатка смазки, всегда имеет месте
«приваривание» свинцовистой бронзы к стали шеек вала. Аналогии
ное явление наблюдается в случае применения подшипников из се-
ребра.
Желательно, чтобы температура плавления металла деталей
была всегда значительно выше максимальной действительной ра
бочей температуры трущегося поверхностного слоя. Это исключало
бы возможность разрушения поверхности в случае ее большого пе
регрева.
Особенное значение это обстоятельство имеет для таких дета
лей, как гильзы цилиндров (блоков), поршневые кольца, шейки
валов и подшипники, где, с одной стороны, высокие температуры
38
Для хрома, полученного металлургическим способом-
г> Обозначение Основные физические даньь.^ электролитического хрома .
ND Атомный номер в периедической системе елементл
52,01 Аючный вес
*• П П П пн*! ........ —— Молекулярное состояние
7) О DO 6 Удельный вес металлического хрома
—— Температура плавления
8,4 - 1е- -3 К.оэфициент удлиненья
0,165 Коэфициент теплопроводности кал'см20Ц в секунду при 20гЦ
400-1400 1 по Брннелю Твердость
по Люсу
0,12 хром по хрому Коэфициент скольжения
0,16 хром по стали
-0,56 двухвалентного Электрод- ный потен- циал хрома в ряде на- пряжений
1 .о сл 1—* трехвалентного
1 1 0,323 Электрохимический эквивалент 2/а-ч для шестивалентно-о хрома
1 ’ .0,0006 мм 38,4* Толщина слоя, осажденной током в 1 а за 1 час на катодную поверх- “ость в 1 дм2, при выходе по току в 13%
Пред эдимость 1 см3 X 10~5 при 0°Ц
ND С) * Сопротивление 1 ем3 X 104 при 0°Ц в омах
0,026* Сопротивление лооьолоки длиной в 1 м, "оперечныя сечением 1 мма при 0‘Ц
и недостаток смазки, а с другой — большие нагрузки, часто
делают неизбежным местный перегрев металла. Хром обладает
высокой температурой плавления. Для сравнения приводим данные
о другим металлам.
Таблица 6
Металл (сплав) Хром электро- литич. Сталь Чугун Медь Серебро Алюмм ниевый сплав
Температура плавле- ния, °Ц 1830 1300-1400 1200 1084 960,5 657
Как видно из этой таблицы, температура плавления хрома на
630° выше температуры плавления чугунами на 430° выше темпе-
ратуры плавления стали. |
Это свойство в сочетании с другими, как показывает опыт, бла
гоприятно сказывается на работе хромированных деталей., Так,
на хромированных поршневых кольцах никогда не образуется зау-
сенцев, задира или оплавления трущейся поверхности кольца
и поэтому никогда не наблюдается переноса частиц металла на
сгенки цилиндра, как это бывает при обыкновенных чугунных
кольцах. '
3. ЛИНЕЙНОЕ УДЛИНЕНИЕ
Коэфициент линейного удлинения хрома почти в полтора paba 1
(от 1,37 до 1,46 раза) меньше линейного удлинения стали. Это
свойство в ряде случаев положительно сказывается на работоспо- '
собности хромированных деталей.
Разберем подробно этот вопрос для случая хромированного I
зеркала гильзы цилиндра (блока). Известно, что температура
внутренней и наружной поверхностей гильзы цилиндра различна.
Внутренняя поверхность всегда нагрета значительно больше на-
ружной, охлаждаемой воздухом или жидкостью. Из-за резкого
изменения температуры по толщине гильзы цилиндра в материале
неизбежно возникают температурные напряжения, связанные г
различным расширением элементов. Тепловые напряжения в ш
линдрических стенках камеры сгорания по величине могут бьит
равны напряжениям от давления газов при их взрыве. Таким об
разом, было бы желательно, чтобы внутренний слой гильзы цн
линдра обладал меньшим коэфициентом линейного удлинения, по
сравнению с коэфициентом удлинения наружных слоев гильзы
цилиндра. Сочетанием более (высокой температуры и мейьшеп
удлинения внутренней поверхности цилиндра и, наоборот, меныпеЯ
температуры и большего удлинения наружной поверхности — мо
жно получить минимальную температурную нагрузку и минималь
ные внутренние напряжения в стенках цилиндра.
Особенно важным эго может оказаться для сильно нагружен-
ных двигателей при работе с переохлаждением.
Хром в известной степени отвечает изложенному требованию.
Положительное влияние низкого коэфициента линейного удлинения
хрома подтверждается и тем обстоятельством, что в процессе экс*
ллоатации моторов с хромированными цилиндрами не наблюдается
отставания (скалывания) хрома от материала цилиндра (стали или
чугуна), вызванного различными коэфициентами их расширения.
Если донышко поршня из алюминиевого сплава покрыть слоем хро-
ма, то при работе такого поршня в двигателе, внутреннего сгорания
не наблюдается скалывания, т. е. отставания хрома от материала
поршня, несмотря на то, что температура донышка поршня на мно-
го выше температуры стенок цилиндра и может доходить до
’00—550°Ц, а коэфициент линейного удлинения хрома почти в
три раза меньше коэфициента удлинения алюминия (от 2,66 до
2,9 раза).
4. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
По данным Пэйлса (Russel Payles), теплопроводность хрома
почти на 50% выше теплопроводности стали и почти на 40%
выше теплопроводности чугуна. Это видно из приводимых ниже
тайных:
_________________ ___ Таблица 7
Металл Хром Чугун Сталь Алюми- ний Медь Серебро
Теплопроводность ри 20°Ц, кал/см2/сек 0,165 0,12 0,11 0,52 0,92 ДО
Так как наиболее нагретыми являются трущиеся поверхности
особенно зеркала цилиндра, поршневых колец и поршней, было бы
весьма желательно, чтобы поверхностный слой обладал большей
теплопроводностью и быстрее отводил тепло к наружным стенкам
чилиндра.
Как видно из приведенных выше цифр, хром отвечает этому
Фебованию.
Это свойство можно проверить экспериментально замером коли
Чества воздуха, необходимого для поддержания нормальной тем
чературы ребер цилиндров.
. В случае цилиндров с хромированным зеркалом гильзы потре
Тется большее количество воздуха, так как отвод тепла к ребрам
'’кажется более интенсивным.
, Другим способом проверки может служить замер температуры
ч-Чанца крепления цилиндра. У хромированного цилиндра темпера
-vPa фланца будет больше, чем у нехромированного, вследствие
< Твода большего количества тепла от зеркала цилиндра.
ц Практика эксплоатации моторов с хромированными цилиндрами
Утвердила факт пониженной температуры головок по сравнению
41
с температурой головок обыкновенных цилиндров. Это объясняется!
большим теплоотводом хромированного зеркала.
Большой теплопроводностью достигается отвод тепла or
зеркала цилиндра и, тем самым, понижение его температуры, улуч-1
шение условий для смазки и отвлечение части тепла от головки]
к гильзе цилиндра.
Отвлечение тепла к гильзе цилиндра особенно благоприятно для
двигателей воздушного охлаждения, у которых примерно 60% |
тепла отводится к головке и только 40%—к гильзе цилиндра!
Такое распределение иногда лимитирует развитие двигателя и ча-
сто затрудняет его нормальную эксплоатацию именно из-за пере ।
грева головок цилиндра.
Всякое улучшение условий смазки зеркала цилиндров, а стали!
быть, и поршневых колец и поршней, исключительно важно, Tai.
как способствует резкому уменьшению износа этих деталей.
5. ЖАРОСТОЙКОСТЬ
Металлы, применяемые для изготовления деталей цилиндровой
группы двигателей внутреннего сгорания, должны обладать, нарядj
г другими качествами, также жаростойкостью.
Клапаны, в особенности выхлопа, должны обязательно изготоЛ
литься из высококачественных жароупорных сталей.
Но и материалы, из которых сделаны цилиндры, поршневые
кольца и поршни, также должны быть в известной степени жар(4
стойкими, ибо эти детали подвергаются действию повышенных ;
температур. Кроме того, жаростойкость способствует сопротивле]
нию деталей газовой коррозии.
Хром выделяется среди других металлов своей исключителыН
высокой жаростойкостью.
Высокой способностью сопротивляться окислению при больших
температурах отличаются материалы, образующие настолько плот!
ную, непроницаемую окисную пленку, что она даже при небольшой
толщине служит надежной диафрагмой между металлом, с одной
стороны, и кислородом и газами взрывной смеси, с другой.
В легированных жаростойких сталях хром присутствует к ж
основная, обязательная добавка. При добавлении 13% хрома сталь
не дает окалины до температуры 600—650°Ц, а при добавлении
30% хрома сталь не дает окалины до температуры 1100—1150°Ш
Высокой устойчивостью против окисления обладают стали с меня (
шим содержанием хрома, но в сочетании с кремнием и никелем
«Следует заметить, что стали, содержащие никель и хром, ведут .
себя значительно лучше при любых условиях, чем- обычные сталч г
вследствие защитного характера окисных слоев, содержашЛ
хром» (20). I г
Электролитический хром обладает высокой жаростойкостью
Хромовые отложения сохраняют свой естественный цвет до сравни
тельно больших температур и только при 480—-500°Ц начинам
изменять его. Окалина на хроме появляется при значительно болв rj
высоких температурах. Так, выхлопной клапан, покрытый хромоМ
при нагреве до 1000°Ц изменил свой цвет, но не дал окалинЯ
42 I
(рис. 11), обычный же клапан при этой температуре покрылся
вдоль штока сплошным толстым слоем окалины, которая разру
шилась и отстала.
Жаростойкость хрома, в сочетании с его
большим сопротивлением истиранию и кор-
розии при переменных температурах и газо-
вой атмосфере, вполне оправдывает его
применение для покрытия деталей цилин-
дровой группы двигателя внутреннего сго-
рания.
6. КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ
Высокое сопротивление хрома корро-
зии — свойство общеизвестное и широко
используемое во многих случаях. Так, вве-
дение хрома в нержавеющие стали, наряду
с повышением их прочности, резко увеличи-
вает их коррозионную устойчивость благо-
даря способности хромистых сплавов обра-
зовывать защитные пленки.
Добавление 1 % хрома удваивает срок
службы стали. Защитные свойства тонких
Рис. 11. Хромиро-
ванный выхлопной
клапан авиамотора
после нагрева до
1000°Ц не дал
окалины.
слоев хрома при декоративном покрытии
изделий из железа, с применением прослоек
других металлов (медь—никель—хром), да-
ют хорошие результаты.
Незначительное добавление хроматов
(двухромовокислого калия) к охлаждающей
воде для защиты водяных рубашек авиа-
ционных моторов жидкостного охлаждения,
зачительно уменьшает коррозионное действие охлаждающей
греды.
Детали цилиндровой группы любого двигателя внутреннего сго-
рания наиболее сильно подвержены коррозии, которая проявляется
в различной степени при эксплоатации двигателя, а также при ре-
монте и хранении двигателя или отдельных его деталей. Коррозия
зеркала цилиндра возникает под действием рабочих газов высоких
переменных температур, кислот, образующихся от наличия приме-
сен в топливе, например, разбавленной серной кислоты в низко-
сортных топливах для дизелей, от попадания влаги в цилиндр, от
Действия жидкостей при механической обработке, от загрязненной
э*мосферы при хранении, от недостаточной консервации и других
причин.
Многолетние наблюдения за ремонтом авиационных моторов
'оказывают, что коррозия занимает большое место в балансе изно
а зеркала цилиндра, а иногда именно из-за этой причины прихо-
дится браковать цилиндры, поршни и другие детали.
_ С точки зрения сопротивления поверхностной коррозии хром
^оладает значительными преимуществами по сравнению со сталью
чУгуном. Эти преимущества проявляются различным образом.
43
Высокое сопротивление хрома атмосферной коррозии связано ct
склонностью хрома к пассивированию, благодаря чему он сохраняе'
на воздухе без изменений свой внешний вид. Этим объясняется тот
факт, что хромированное зеркало при длительном хранении без кон
ссрвации не окисляется, в то время как зеркало цилиндра из азо-
тированной или хромомолибденовой стали не только быстро окис
ляется, но даже ржавеет.
Атмосферная коррозия цилиндров (гильз), происходящая в про
пессе производства, способствует их износу и часто проявляете!
в сильной степени при хромировании и ремонте.
Нередки случаи, когда детали в производстве или поступивши
в ремонт хранятся некоторое время на открытом воздухе. В этоо
случае коррозия стальных деталей наступает под действием кисло
рода и повышенной влажности воздуха. Уже при относительно!
влажности в 70% начинает появляться ржавчина. Присутствие
атмосфере коррозионных агентов в виде сернистого ангидрида
угольной сажи и, наконец, паров кислот, употребляемых на произ
водстве, значительно ускоряют ржавление деталей.
Уменьшить вредное влияние атмосферной коррозии можно кон
тролем атмосферы и удалением из нее коррозионных агентов, вве
дением защитных слоев, т. е. временных жирных консервирующи
смазок, и, наконец, применением материала, обладающего наиболь
шим сопротивлением коррозии в данных условиях работы.
Хромирование поверхностей деталей и в особенности гильз цн
лнндров и блоков двигателя внутреннего сгорания отвечает этом;
требованию.
Хром оказывает хорошее сопротивление коррозии, вызываемо
кислотами. Известно, что органические кислоты на хром почти не
действуют или действуют весьма слабо. Хром хорошо противостоит!
азотной кислоте, которая полностью его пассивирует, сероводороЯ
на него не действует, а серная кислота действует на хром слабеЛ
чем на черные металлы.
Сера, которая может присутствовать в жидком топливе для дЛ
эелей, под действием высоких температур и давления реагирует С1
кислородом, образуя в конце концов разбавленную серную кислот, I
которая вызывает коррозию деталей цилиндровой группы двигателЛ
внутреннего сгорания. |
Жидкие дизельные топлива, содержащие свободной серы болЕ||
ше 1 мг на 100 см3, склонны вызывать неполадки в эксплоатации
моторов. Применение метода хромирования гильз цилиндров ди I
зельных двигателей может резко снизить их износ, главной при I
чиной которого является коррозия. I
Исключительно целесообразно применение хрома для покрыли!
цилиндров в газовых двигателях, где, несмотря на тщательную очи I
стку употребляемого газа, в продуктах сгорания все же имеете
сероводород, обычно вызывающий коррозию чугуна или стали, nil
не действующий на хром. Пэйлс приводит результаты опыта, в kJ
тором стальной стержень, покрытый в одной части хромом, выдер
живался в сероводороде в течение 252 час. при температуре от 5J
до 104°Ц. После испытания нехромированная стальная часть стед
44
?кня была сильно изъедена, а хромированная — осталась без из-
менений.
Сопротивление хромированных деталей газовой коррозии пот-
. верждается отсутствием коррозии не только на хромированном
еркале цилиндров, клапанах, коленчатых валах, но и на деталях,
непосредственно и постоянно работающих в потоке выхлопных га-
)ов. Так, лопатки турбокомпрессора, работающего при температуре
,00—700°Ц, покрытые тонким слоем хрома, надежно служат дли-
ельное время.
Высокая коррозионная стойкость хрома во всех случаях благо-
приятно влияет на уменьшение износа трущихся поверхностей де-
талей, повышает их работоспособность и срок службы.
7. ТВЕРДОСТЬ
Твердость электролитических металлов вообще выше твердости
обычных литых или отожженных металлов.
Рис. 12. Сравнительная твердость электролитических металлов.
На рис. 12 приведены сравнительные данные о твердости элек*
'Политических и холодно-обработанных металлов, заимствованной'
У Готгерсолла (18).
45
Как видно из рисунка, твердость электролитической меди со
ставляет от 40 до 300 единиц по шкале Бринеля, а твердость ото
женной литой или обработанной меди составляет до 100 единиц,
твердость электролитического никеля от 120 до 550 Н ь, а ли
того — от 80 до 300 Н ь.
Электролитические осадки хрома обладают наибольшей твер
цостью—от 400 до 1050 Н и более, в то время как твердость ли
того хрома составляет лишь 120 г/.,
Твердость электролитических
Рис. 13. Влияние плотности
тока и температуры на твер-
дость хромовых покрытий.
1-Д к=15 а дм*; 2-Д К= '0а/дм«;
3-Д/К=30 а/дм2; 4-Д К=49 а дм2;
э—Д/К=‘О а/дм8; 6-Д К—80 а/дм2.
приборами Бринеля, Роквелла
осадков хрома зависит главным об
разом от плотности тока, температу.
ры, а также от состава ванны. На
рис. 13 приведены кривые твердости,
полученные Символистом при изме
рении твердости осадков хрома тол
щиной 0,5 мм. Как видно из рисун
ка, твердость зависит как от темпе
ратуры, так и от плотности тока, i
только при t =55°Ц твердость хро
ма оказывается одинаковой при раз
личных плотностях тока. В зависи
мости от сочетания трех факторов
плотности тока, температуры i
состава раствора -— получается т;
или иная структура осадков хрома |
той или иной величиной зерен. Пр1
этом установлено, что чем меныш
размер зерен, тем больше твердост!
осадка хрома. Кроме размеров зе
рен на твердость осадков хром;
оказывает некоторое влияние I
присутствие в нем водорода.
Точное определение твердост*
тонких осадков хрома обычными
и Виккерса затруднительно главным
'бразом потому, что на получаемое значение величины твердости
оказывает влияние сравнительно мягкий основной металл.
Определить твердость слоев хрома толщиной не менее 30 мик-
рон можно прибором Виккерса с алмазной пирамидой при соблюде-
нии следующих условий:
1) глубина отпечатка пирамиды должна составлять не более
толщины всего слоя хрома;
2) нагрузка давления на алмаз не должна превышать 1—2 кг.
Более точные определения твердости тонких слоев хрома произ-
водятся с помощью так называемых приборов для определения
микротвердости. Они обычно состоят из микроскопа и маленькой
алмазной пирамиды, вдавливаемой в исследуемый образец под не-
большим давлением в 5—500 г. Отпечаток пирамиды измеряется
микроскопом. Существует несколько типов подобных приборов,
е нас в СССР производство подобных приборов освоено.
Практика показывает, что твердость хрома, применяемого
46
для восстановления цилиндров составляет 800—900 Нь. Твер-
дость азотированной поверхности гильзы цилиндра составляет
650—750 Нь, чугунных термически обработанных гильз блоков
до 400 Ht, а сырых стальных цилиндров — до 240 Нь. Таким об
разом, хром тверже всех других металлов, применяемых для из-
готовления цилиндров.
Твердость хрома практически не изменяется по глубине слоя, в
то время как твердость азотированной или цементированной стали
уменьшается по мере износа поверхностного слоя, так как с глу-
биной твердость этих слоев уменьшается.
Преимуществом хрома является его свойство сохранять свою
Рис. 14. Влияние продолжительности термообработки на изменение твер-
дости пористого хрома, нанесенного на поршневое кольцо.
На рис. 14 приведена заимствованная у Т. Жаретта (22) кри-
вая, которая показывает влияние длительного нагревания на изме-
нение твердости хромового покрытия при постоянной температуре
в 371СЦ. Из кривой видно, что 90% величины падения твердости
приходится на первый час нагревания. После 5 час. нагрева при
этой температуре дальнейшее падение твердости прекращается, и
на протяжении 90 час. твердость колец практически остается по-
стоянной.
Проводившиеся нами исследования твердости хромового покры-
тия поршневых колец до и после их длительной эксплоатации на
авиационном моторе полностью подтвердили приведенные данные.
Твердость материала сама по себе еще не является достаточ-
ным фактором для определения износостойкости. Во многих слу
таях повышение твердости уменьшает износ, но бывают случаи,
огда повышение твердости приводит к обратным результатам.
М. М. Хрущев и П. А. Бабичев (26), исследуя влияние термо-
обработки на стойкость стали против износа, приходят к выводу,
что интенсивность износа сильно зависит от условий трения; одни
и те же материалы при разных условиях трения могут распола-
гаться в разном порядке по степени изнашиваемости. Опыт экс-
плоатации двигателей подтверждает это. Тем не менее относитель-
47
но материала цилиндров (гильз) установлено, что износ умень
пается с увеличением его твердости. Это подтверждается мног<
численными испытаниями двигателей с чугунными гильзаь
блоков, стальными цилиндрами (сырыми), термообработанным;
азотированными и хромированными цилиндрами. В последнем сл
чае твердость хрома является основным фактором, уменьшающп
механическое разрушение зеркала цилиндра. Дело не только в то
что хром является твердым металлом, но и в том, что одновремец
но с твердостью он обладает также исключительно высокой сто;
костью против износа, зависящей не столько от твердости, сколы
от низкого коэфициента трения хрома с любым другим металле:
Благодаря тому, что твердость хрома зависит от режима хромирр
вания, можно получить осадок высокой твердости и вм
сте с тем высокой стойкости против истирания. Последи!
также зависит от режима хромирования и обусловленной этим п
верхностной структуры осадка электролигямеского хрема.
Твердость основного металла, на который наносится хром, в
обще не является решающим фактором износа. При применени
хромирования, однако, в некоторых случаях к твердости ockobhoi
материала могут предъявляться определенные требования. Так, щ
определении годности материала для изготовления цилиндра гил
зы или блока твердость материала не является решающим усл
вием, поскольку удельные давления на стенки цилиндра невелик;
и хромовое покрытие, нанесенное на сравнительно мягкий мат
риал, работает совершенно нормально Так, например, азотирова
ную сталь (38ХМЮА), часто применяющуюся для изготовлен:
цилиндров авиационных моторов воздушного охлаждения и гил
блоков моторов жидкостного охлаждения, можно, если примени^
хромирование, успешно заменить более дешевой, обычной коне
рукционной сталью, отвечающей только условию прочности.
Чугунные блоки, изготовляющиеся из термически обработанн
го чугуна, можно при условии хромирования поверхности изготов
лять из простою чугуна без термообработки.
Наоборот, при хромировании поршневых пальцев или прицепнь
пальцев шатунов твердость основного металла имеет важное зг
чение, ибо в данном случае эти детали работают в условиях выс
ких удельных давлений, следовательно, если применить очень mj
кий основной металл, хромовое покрытие может вдавливаться
основной металл, что совершенно недопустимо.
Таким образом, металл для изготовления детали, у которой |
бочая поверхность
отвечать основным
чаях, при больших
достью.
во всех случае
в отдельных cj
обладать и тв
будет хромироваться, должен
условиям прочности и только
удельных давлениях, должен
8. ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ
Ранее уже было сказано, что для большинства моторов осно
ным и единственным фактором, мешающим увеличить сроки
службы, является кедостагоччач износостойкость трущихся повер
ностей Поэтому применение материалов более стойких против :
48
тиранИЯ является решающим фактором на пути развития двигате-
лей внутреннего сгорания и повышения сроков службы тех машин,
на которых они используются.
Разные авторы часто приводят различные данные об уменьше-
нии износа хромированных деталей в сравнении с чугунными и
стальными. Анализ данных об износе цилиндров, гильз и блоков,
позволяет сделать общий вывод: в тех случаях, когда стальные
или чугунные гильзы цилиндров (блоков), вследствие тяжелых ус-
ловий работы, сильно изнашиваются, хромирование резко умень-
шает величину износа.
Так, например, Ван-дер-Хорст (23) приводит следующие данные
об износе хромированных цилиндров диаметром 279 мм четырех-
тактного двигателя (в мм):
Цилиндр № 2 после 13 000 чесов работы . 0,076
№2 „ 25 000 „ „ .0,1321
№ 4 , 15 000 , . .................... 0,1723
№ 4 , 28 № , , ................0,381
Первоначальная толщина хромового покрытия составляла только
0,279 мм по диаметру. Всего двигатель проработал 40 000 час.
Чугунные цилиндры этого двигателя сильно изнашивались, и сред-
ний износ составлял 0,356 мм за 1000 час.
В другой работе (24) Ван-дер-Хорст пишет: «Снижение износа
от трения при применении хромирования значительно более эффек-
тивно. Оно снижает износ в 15—40 раз». По данным И. Ж- Виль-
ямс (25), износ хромированной внутренней поверхности примерно
в семь раз меньше износа чугунной поверхности.
Наши наблюдения показывают, что износ цилиндров авиамото-
ров, покрытых плотным хротиом, в три раза меньше износа азоти-
рованных стальных цилиндров и в пять-шесть раз меньше износа
стальных сырых цилиндров.
Такая износостойкость получается прежде всего благодаря не-
большому коэфициенту трения хрома с другими металлами.
Коэфициент трения плотного хрома на 30—50% меньше коэфи-
циента трения стали. Из всех металлов, применяемых в моторо-
строении хром обладает самым низким коэфициентом трения. Вели-
чина коэфициента скольжения хрома по хрому — 0,12, хрома по
стали 0,16 (19).
Трение хромированной шатунной шейки коленчатого вала по
свинцовистой бронзе подшипника главного шатуна также на
много меньше трения стальных шеек. После 2501—300 час. эксплоа-
тации мотора с хромированным коленчатым валом износа шейки и
подшипника почти не было. Сравнение промеров до начала и пос-
ле окончания эксплоатации дало разницу в 0,01—-0,015 мм. Эта
Целиком подтверждает мнение различных исследователей, что
вращающиеся валы,, покрытые хромом, обладают самым низким
к°эфициентом трения. Износ других металлов, находящихся в со-
пряжении с хромом, в ряде случаев также уменьшается.
По данным, приводимым В. И. Лайнером и Н. Т. Кудрявце-
вым (21) (рис. 15), износ оловянистой бронзы по хрому в 50 раз
еньше, чем по стали, что подтверждается практикой хромирова-
ла
ния поршневых пальцев и прицепных пальцев шатунов. Втулки
------------бронзы в верхней и нижней головках шатунов
хромированному пальцу, практически не изнашч
из оловянистои
работающие по
ваются.
Наименьший
хром.
износ
наблюдается при трении закаленной стали <
Плохие результаты дают марганцовистая латунь и сырая сталь
которые в паре с хромом изнашиваются сильнее сами, и алюминре
вый сплав, в паре с которым сильнее изнашивается хром.
Кроме малой величины трения, высокие антифрикционные свой
ства хрома связаны также с отсутствием абразивного действия от
дельных частиц металла при разрушении поверхностного слоя в ре
зультате трения или под влиянием посторонних механических ча
стиц, неизбежно попадающих в цилиндр
В чугунных и стальных цилиндрах при трении по зеркалу порш
'невых колец от зеркала цилиндра, и в особенности от колец, отд)
ляются мельчайшие частицы металла, которые и служат абразив
ным материалом между кольцами и зеркалом, увеличивая изно
поверхностей.
В тех случаях, когда между трущимися поверхностями попадг
ют мелкие посторонние частицы, они либо усиливают отрыв части
металла, либо, сами вдавливаясь в металл, усиливают абразивно
действие. Когда поверхность хромирована, вдавливания частиц в
происходит. Этим, повидимому, и объясняется высокая изнссостог
кость хромированных поверхностей при их эксплоатации в очен
пыльных условиях, при которых стальные и чугунные детали изна-
шиваются значительно интенсивнее.
Говоря о малом износе хромированных поверхностей, следуе
однако, помнить, что все это результаты не только хорошего сопрс
тивления хрома м еханчческому истиранию. В известной степей
сказывается также высокая коррозионная стойкость хрома. Вообще
в практике эксплоатации моторов часто очень трудно разграничить
степень влияния каждого фактора в отдельности. В действительно-
сти оки проявляются одновременно и часто в более или менее рав-
ной степени.
Ранее упоминалось, что, износостойкость хрома (так же, как и
твердость) может быть различной в зависимости от структуры от-
ложений, которая в свою очередь зависит от условий осаждения в
процессе хромирования.
Приведем- результаты лабораторных исследований стойкости
хрома против истирания, проведенных Р. Пирсолом (21). Хромовые
слои, осажденные на пластинки при 1=49°Ц в электролите, содер-
жавшем 250 г/л СтОз, -о’н подвергал истиранию на наждачном
круге. Переменным фактором служила только плотность тока. Ре-
зультаты даны в табл. 8.
। 'Г а б л и ц а 8
Стойкость хромовых осадков против истирания
Плотность Время, необходимое для Относительное сопроти-
тока, а'дм2 снятия слоя хрома в 0,025 мм,
МИН.1 вление износу
15 0,41 1
31 2,7 6
49 3,8 9
62 17,5 43
78 10,5 26
93 9,7 24
169 9,4 23
w ’’г „ , , ’Ц.
Как видно из таблицы, сопротивление механическому износу
возрастает до определенного момента и при 62 а/дм3 является
наибольшим. При дальнейшем повышении плотности тока сопроти-
вление механическому износу уменьшается.
Автору приходилось наблюдать в практике эксплоатацию хро-
мированных цилиндров явление, подтверждающее данные, полу-
ченные Пирсолом.
В некоторых случаях хромирование цилиндров производилось
при низкой плотности тока, порядка 18—30 а/дм2, и температуре
49 —50°Ц. При этом вскоре было обнаружено, что в верхней части
гильзы цилиндра, где нагрузки давлением достигают наибольшей
величины, хром сравнительно быстро изнашивался полностью
(рис. 16). Такого явления не наблюдалось, когда хромирование
производилось при плотности тока порядка 50—55 а/дм2.
В наших опытах состав электролита почти не отличался от со-
става, применявшегося при нормальном хромировании (208,0 г/л
с О,, 3,0 г/л H2SO4).
При выборе режима хромирования и состава электролита, а за-
А'м при осуществлении процесса хромирования необходимо подби-
рать такие данные, которые позволили бы получить наиболее изно-
состойкие отложения хрома.
9. МЕХАНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА
Рис. 16. Хром полностью сработался
в наиболее нагруженной — верхней
части цилиндра.
До настоящего, времени в ли ]
тературе нет обобщенных |цан-|
ных о механических свойствах
отложений хрома. Исследова-
ния в этой области представ
ляют известные трудности, там
как практически невозможна]
добиться полного соответствии
структуры осадков хрома (на
поверхности) до и после меха
нической обработки поверхно1
сти электролитического хрома]
Между тем, при выборе режи]
ма хромирования для восста-
новления деталей авиамотор^
или их производства эти дан-|
ные очень
остановимся
вытекающих из опыта экспло^
атации двигателей, и на име-
ющихся общих замечаниях
различных исследователей, за
нимавшихся этим вопросом,
хрома, повидимому, невелико]
важны. Kpaixi
на результатах
Сопротивление растяжению у
Для испытания хрома на растяжение его осаждают на специаль-|
ные плоские пластинки из меди или какого-либо другого металла]
Затем медь растворяют в азотной кислоте и оставшийся слой хро-
ма подвергают испытаниям. Грубые испытания, проведенный
Р. Пэйлсом (19), показали очень малое усилие растяжения —1
140,6 кг/см!. При этом автор отмечает, что образец был очень лом-1
кий и хрупкий.
Особый интерес для решения ряда важных практических задач
приобретает вопрос о допустимой величине удельного давления на
поверхность. По некоторым литературным данным, не следуес
хромировать поверхность в тех случаях, когда удельное давление
превышает 50—75 кг/см2. Эта точка зрения теперь уже не соот<
ветствует истинному положению вещей.
Опыт хромирования деталей авиационных моторов показывает)
что хром можно применять и при больших удельных давлениях. I
Эксплоатации хромированных . коленчатых валов, поршневыл
пальцев и прицепных пальцев шатунов, показывает, что хром хо<
рошо работает в момент начала вспышки, при высокой удельно^
нагрузке. Эта нагрузка достигает 400—800 кг/смя для втулки ш- '
гуна- и 850—500 кг/см2 для бобышек поршня.
Часто возникает также вопрос о возможности применено
2
хрома при наличии в механизме ударных нагрузок на отдельные
детали.
Электролитический хром является хрупким металлом, чем и
объясняется существовавшее ранее стремление избегать наращи-
вания толстых слоев хрома, поскольку они больше подвержены
выкрашиванию, чем тонкие слои. Однако хромирование таких
деталей, как поршневые и прицепные пальцы, которые работают
под?; переменной ударной нагрузкой, дало вполне удовлетворитель-
ные результаты.
Конечно, это не значит, что хром можно применять при любых
ударных нагрузках. Хрупкость хрома, особенно при более тол-
стых слоях, — фактор, безусловно, отрицательный. Но за послед-
нее время наметилась возможность устранить и этот недостаток
применением комбинированного покрытия никель — хром. Никель,
как более вязкий металл, нежели хром, лучше противостоит удар-
ным нагрузкам. Он наращивается на основной металл, после чего
на никель наносится тонкий "Слой хрома.
При таком способе можно получить износостойкое покрытие,
состоящее из двух слоев, хорошо работающее при ударных на-
грузках.
Несмотря на отсутствие исчерпывающих сведений g некоторых
механических свойствах электролитического хрома, практика по-
казывает, что хром, даже при очень толстых /Слоях, в один мил
лиметр и более, надежно работает на поверхностях цилиндров,
гильз блоков и чугунных блоков. Также надежно служат толстые
слои хрома в 0,15 мм на шейках коленчатых валов, прицепных и
поршневых пальцах и поршневых кольцах.
Более широкое и полное исследование механических свойств
электролитических осадков хрома позволяет правильно решать в
каждом отдельном случае вопрос о применении хрома-в тех или
иных условиях.
10. СМАЧИВАЕМОСТЬ ПЛОТНОГО ХРОМА МАСЛОМ
Выше, в разделе «Смазка и ее роль» (гл I) уже упоминалось,
что при работе двух трущихся поверхностей -йаличие между ними
слоя масла уменьшает износ поверхностей.
Особенно сильно проявляется влияние смазки при пограничном
трении, или, как говорят, при граничной смазке, когда между
Двумя перемещающимися твердыми поверхностями находится
очень тонкий слой смазки, иногда в виде адсорбированной пленки
толщиной в4 несколько молекул. Повидимому, такие условия су-
ществуют на зеркале цилиндра двигателя внутреннего сгорания
при перемещении по нему поршня с поршневыми кольцами.
Практика показывает, что в этих условиях решающим оказы-
вается маслянистость, или смачиваемость истираемой поверхно-
сти маслом. Смачиваемость маслом зависит не только от свойства
самого смазывающего вещества, но и от физико-химических
Свойств смазываемого металла и строения его поверхности. Одно
и то же масло, смачивая разные металлы, дает совершенно раз
пичные результаты в зависимости О'1* свойств самих металлов.
Именно, такое явление происходит при применении хромирован!
ных и стальных цилиндров. В начальный период внедрения хро-1
мирования 'цилиндров долго не удавалось устранить серьезные,
дефекты в работе цилиндровой группы авиационных моторов <|
хромированными цилиндрами в силу неумения преодолеть несма!
чиваемость хромированной поверхности. Следствием несмачиваел
мости, как правило, являлось дымление, повышенный изно«
колец, образование рисок и задиров на поверхности заркала ци!
линдров и поршней.
В первое время это явление казалось даже странным. Масля
применялось то же, что vi для нормальных не хромированных ци
линдров, технология обработки хромированного зеркала применяв
лась точно такая же, как и для стальных цилиндров, и состояла
она из шлифовки, хонингования и притирки. При этом чистота об!
работки иногда была значительно выше, чем у стальных цилиндров
(высота неровностей 4—6 микродюймов). Более того, применение
самых лучших сортов масла с наибольшей маслянистостью не ре-
шало проблемы. После длительных экспериментов многими ремонт-}
ными базами было установлено, что единственной причиной неудач
была плохая смачиваемость плотного хрома маслом. Именно это
отрицательное свойство электролитического плотного хрома и
не позволило применить его раньше при производстве новых цн4
линдров двигателя,внутреннего сгорания.
Внедрение механической обработки хромированного зеркала Л
повышенной шероховатостью (гл. I, § 3) устранило этот недостач
ток и позволило в некоторых случаях применить плотное хромиро!
вание только как метод восстановления сильно изношенных цилин-1
дров при ремонте двигателей внутреннего сгорания.
Однако в процессе исследований был найден новый вид элек
тролитического хрома, так называемый пористый хром, ко-;
торый не только полностью устраняет недостаточную смачивай
мость плотного хрома маслом, но и обладает рядом других весьма
ценных преимуществ, которые подробно освещаются в гл. III.
11. ВЫВОДЫ
Краткое освещение основных физико-химических свойств эле-J
ктролитически осажденного хрома показывает, что уже имеющиеI
ся сведения о свойствах хрома и накопленный производственный
опыт, подтверждающий их, позволяют рекомендовать широкой
применение хромирования основных деталей двигателя внутрен!
него сгорания.
Особенно эффективно применение электролитического хрома
тех случаях, когда детали работают при недостаточной смазке I
условиях больших нагрузок, механического истирания и сильно!
коррозии.
Общий вывод заключается в том, что там, где требуется высо-
кое сопротивление механическому износу и высокая химическая
стойкость поверхности, т. е. сопротивление износу от коррозии,
всегда нужно применять электролитическое хромирование рабочИ!
поверхностей трущихся деталей.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
ПОРИСТОЕ ХРОМИРОВАНИЕ
1. ПОРИСТОСТЬ И ТРЕЩИНЫ В ОСАДКЕ
ПЛОТНОГО ХРОМА
Получение пористого хромового покрытия основано на исполь-
зовании давно известного свойства осадков плотного (твердого)
хрома — их способности образовывать сетку трещин н пор.
При электролитическом осаждении хрома в обычных условиях—
на катоде получается слой хрома, который растрескивается уже
в процессе электролиза, что связано с наличием внутренних на-
тяжений в хроме. Натяжения эти имеют такую величину и напра-
вление вдоль поверхности, что осадок хрома их не выдерживает
и лопается. Под микроскопом вся поверхность хрома выглядит как
бы покрытой необычайной тонкой сеТкой трещин. Эти трещины не
проходят насквозь, через весь слой Хрома, до основного металла,
а углублены в хром на 3—5 микрон от поверхности. Это явление
растрескивания электролитического хрома и было использовано на
производстве для получения слоя так называемого пористого
хрома.
Кроме этой видимой сетки капиллярных трещин, в хроме могут
образоваться невидимые поры в виде точек и узелков, обнаружить
которые обычным путем не удается.
Чтобы получить поверхностный слой хрома с тем или иным
типом пористости, необходимо соответствующим образом вести
процесс осаждения слоя хрОма с расчетом образования в нем ви-
димой сетки трещин или точечной пористости. При последующей
обработке эти трещины только как бы «проявляются» на опреде-
ленной глубине верхнего слоя.
Остановимся на этом вопросе более подробно, так как без зна-
ния этого свойства хрома невозможно правильно организовать
производственный процесс пористого хромирования.
Хромовые покрытия, нанесенные на детали в ванне из электро-
лита обычного состава, при температуре в 40—7|0°Ц и плотности
ока свыше 35 а/дмЕ, получаются блестящими и имеют на поверх-
°сти сетку трещин.
55
Температура, °ц
Ряс. 17. Условия получения осадков
хрома, имеющих сетку трещин и
не имеющих ее.
На рис. 17 приведена диаграмма Ю. Б. Федорова (41), к
которой дана кривая, определяющая границу осадков хрома, име
ющих и не имеющих сетки трещин. В установившейся практик
восстановления деталей авиационных моторов принято применят
режимы, позволяющие пол)
чать на восстанавливаемых де
талях именно блестящие осах
ки хрома, т. е. плотность ток
35—55 а/дм2 и температур
электролита 50—65°Ц. Ка
видно из графика, эти режим,
дают слой плотного хром?
имеющего сетку трещин.
От характера распределени
и количества трещин зависи
пористость хромового покрь
тия. В тех местах, где трещт
ны пересекаются, наиболг
вероятно образование сквоз
ных пор, проникающих сквоэ
толшу слоя хрома до основ
ного металла (В. И. Лайне
и Н. Т. Кудряевцев, Ochobi
гальваностегии, Металлурги'
дат, 1943).
На рис. 18 приведена микрофотография слоя блестящего хрома
заснятая при линейном увеличении в 1000 раз.
Рис. 18. Осадок блестящего хрома при линейном
увеличении в 1000 раз.
Из этого рисунка видно, что вся поверхность покрыта сетко
линий различной степени видимости. Каким же образом получг
лись эти трещины на поверхности слоя, который невооруженном
глазу представляется абсолютно плотным?
56
Большинство исследователей объясняет это следующим обра-
зом. При электролитическом осаждении хрома и достижении слоем
определенной толщины в нем возникают упругие напряжения, ко-
торые по своей величине превышают сопротивление слоя хрома
разрыву. Эти напряжения вызывают разрыв слоя хрома, оставляя
в местах разрыва мелкие, не видимые глазу трещины. Такое же
свойство, как известно, присуще и другим электролитическим ме
таллам, например, никелю (21). По мере дальнейшего увеличения
толщины отлагаемого хрома появившиеся вначале трещины зара-
щиваются, а в новом слое при достижении им определенной тол-
щины образуются новые трещины и т. д. По окончании процесса
на наружной поверхности осадка остаются открытые трещины, ко-
торые, естественно, не смогли зарасти или сомкнуться. При этом
почти всегда на поверхности бывают заметны следы более глубоко
.лежащих трещин, которые постепенно зарастают под осаждаю-
щимся хромом.
Приведенный выше рисунок иллюстрирует описанное явление.
На нем темные линии обозначают хорошо видимые под микроско-
пом открытые, поверхностные трещины, менее четко различаются
сомкнутые сверху трещины разной степени видимости, которые
вследствие различной глубины их залегания принято называть пер-
вичными, вторичными и т. д. Все эти трещины играют определен
ную роль при получении того или иного характера пористости в
процессе последующей обработки поверхности хрома.
Пористость хромовых покрытий может быть обнаружена оса-
ждением меди на хромированной поверхности. В этом случае медь
осаждается только в основании открытых сквозных трещин и по-
рах — ка основном металле, а на поверхности самого хрома медь
не осаждается.
На рис. 19 приведена фотография хромового покрытия с оса-
жденной в порах и каналах медью. «Распределение пор, опреде-
ляемых по осаждению меди, дает представление о структуре хро-
мовых осадков. В тонких слоях поры распределены беспорядочно
по всей поверхности, в более толстых слоях они группируются по
каким-то определенным линиям... На отдельных линиях наблюда-
ется 12—20 таких группировок» (21).
В открытых трещинах медь осадилась, в то время, как на зак-
рытых трещинах и на всей пассивной поверхности хрома осажде
ния меди не произошло.
На диаграмме Федорова (рис. 17) мы уже видели, что можно
получать осадки хрома, не имеющие сетки трещин, так называе-
мые «молочные осадки». На таких осадках невозможно получить
Пористость канальчатого типа ни электрохимическим, ни химиче-
ским способом, так как в них отсутствуют как открытые, так и
закрытые трещины.
Характер распределения сетки трещин, определяющей в даль
йейшем «узор» каналов на пористой поверхности, а также глубина
каналов, определяются режимом хромирования.
В зависимости от плотности тока, температуры и состава
раствора можно получить хромовые порытия с различным распо-
57
ложением и глубиной сетки трещин. Следовательно, при последую-
щей обработке хрома можно получить различного характера
«узор» каналов на обработанной пористой поверхности цилиндра.
Рис. 19. В открытых трещинах хромового покрытия
осаждается медь.
Процесс образования трещин в осадках хрома далеко еще не
изучен и многое в нем неясно. В настоящее время организуются
широкие исследовательские работы, которые имеют целью как
изучение механизма образования трещин, так и выявление факто-
ров, видоизменяющих этот процесс.
Дальнейшее изучение вопроса о природе образования трещин
даст возможность еще более усовершенствовать и расширить об-
ласть применения технологического процесса пористого хромирова-
ния.
2. ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЕ ОТЛОЖЕНИЕ ПЛОТНОГО
ХРОМА
Электролитическое отложение плотного слоя хрома с целью по-
лучить в дальнейшем на его поверхности пористый слой произво-
дится так же, как при твердом хромировании вообще. Никаких
принципиально новых процессов или составов применять не тре-
буется. Однако существует одно важное дополнительное условие,
которого ни в коем случае нельзя упускать из виду. Как уже ука-
зывалось выше, в слое плотного хрома должна быть сетка трещим
определенного характера или пористость. Структура осажденного
слоя плотного хрома, предназначенного для получения в дальней-
шем пористого хрома, должна быть всегда одинаковой и отвечать
8
I
техническим требованиям. В противном случае невозможно будет
получить пористого слоя такого характера, какой необходим " для
данного типа деталей или двигателей. Таким образом, в то время,
пак при твердом хромировании можно допускать небольшие от-
клонения в режимах хромирования и наносить на детали хромовые
покрытия с различной структурой трещин, для пористого хромиро-
вания, наоборот, требуется очень точное соблюдение постоянства
состава электролита и режима хромирования, чтобы обеспечить
постоянство структуры осадка и однородность сетки трещин.
Опытные работы в лаборатории и производственное внедрение
пористого каналообразного хромирования цилиндров авиамоторов
в передовых ремонтных базах позволяют осветить основные усло-
вия, которые на практике дают возможность получить покрытия
из плотного хрома с нужной сеткой трещин.
Наиболее сильное влияние на характер покрытия плотного хро-
ма оказывают состав ванны, температура электролита и плотность
тока. Остановимся на влиянии каждого фактора в отдельности.
Состав ванны
Хромирование производится в ваннах обычного состава, содер-
ших хромовый ангидрид и серную кислоту. Никаких других доба-
вок не требуется. Характер сетки трещин, т. е. «узор» каналов и
величина площадок между каналами, зависит от состава ванны, в
частности от отношения; СгОз к SO4, хотя исчерпывающего объяс-
нения этого влияния пока и не найдено.
В том интервале, который обычно применяется на практике, т. е.
при соотношении
СгОз: SO4—от 100 : 1 до 125 : 1,
гладкие площадки хрома между каналами несколько увеличива-
ются, трещины становятся менее частыми и «узор» каналов в целом
получается более редким.
На рис. 20 показаны микрофотографии пористой поверхности
хрома, полученной при одинаковых температуре (60°Ц) и плот-
ности тока, но,при различном соотношении СгО3: SO4.
Как видно из рисунка, размер площадок при соотношении
Сг03: SO4, равном 125: 1 (рис. 20, вверху), больше размера пло-
щадок, полученных при соотношении СгО3 : SO4 =115:1 (рис. 20
внизу) слева, а размер этих площадок, в свою очередь, больше
площадок, полученных при соотношении СгОз : SO4 = 100: 1
(рис. 20, внизу справа).
Совершенно понятно, что различие размеров площадок и разли-
чие сетки каналов оказывают существенное влияние на работу ци-
линдров. Это будет освещено ниже в разделе «Смачиваемость по-
ристой поверхности хрома».
Чтобы одинаковый характер сетки каналов все время был по-
стоянен, необходимо непрерывно проверять состав элек!ролита и
точнее корректировать его, постоянно поддерживая установленное
соотношение СгО3 к SO4. С этой целью удобнее всего пополнять
8анну готовым электролитом, не содержащим серной кислоты.
Рис. 20. Иове] хность пористого паналообразного хрома,
полученная при 60°Ц:
Вверху - соотношение CrOs : So4i= 125 :1, внизу слева — соотношение
CrO3 : SO4 = 125 : j; внизу справа — соотношение CrO3;S04 = 100:1.
Изменение концентрации хромового ангидрида в пределах
250—300 г/л существенного влияния на размер площадок не ока-
,!Ь1вает.
Температура электролита
Нами проводилось исследование влияния различных температур
электролита на характер пористой поверхности хрома. Были прове-
рены температуры, близкие или точно совпадающие с 50, 55, 60 и
й5°Ц. Состав ванны в части соотношения СгО3 к SO4 и ллотность
гОка во всех случаях сохранялись практически одинаковыми.
В результате установлено, что температура оказывает сильное
влияние на структуру осадка хрома. При повышении температуры
электролита (в пределах применявшихся в процессе плотностей
тока хромирования) размер площадок между каналами (после тра
вления осадка в одинаковых условиях) увеличивается.
На рис. 21 а, б, в показаны микрофотографии пористого хрома,
полученного при различных температурах. Как видно из рисунка,
размеры площадок, полученных при 50—51°Ц относительно малы
по сравнению с площадками осадка, полученного при температуре
58—60°Ц. При температуре 55°Ц получаются площадки промежу-
точных размеров, а при температуре 65°Ц — площадки таких же
размеров, как и при температуре 60рЦ.
В практической работе желательно точнее поддерживать необ
ходимую температуру, не допуская отклонений, превышающих
±1°Ц.
Плотность тока
Изменение плотности тока в узких пределах от 45 до 65 а/дм*
оказывает небольшое влияние на характер пористости, изменение
размеров площадок и узора каналов. Однако из этого не следует
делать вывод, что можно применять иные плотности тока, а не
рекомендуемые технологическим процессом. Дело в том, что на-
ряду с заботой о получении нужного вида пористости нужно также
строго соблюдать требование размерности, т. е. выдерживать опре-
деленную толщину отложения хрома. В противном случае невоз-
можно будет при последующей обработке получить каналы и поры
необходимой глубины. На скорость осаждения хрома плотность
тока оказывает значительное влияние. Кроме того, плотность тока
Должна сочетаться с другими условиями режима, например, темпе
ратурой, так как только при правильном соотношении темпера
!'Уры и плотности тока можно получить наиболее износостойкое
покрытие.
Выбор данных режима
Чем руководствоваться при выборе того или иного режима хро-
мирования?
На поставленный вопрос трудно дать исчерпывающий ответ, так
Как из практики известно, что отдельные виды моторов и цилин-
дров требуют несколько различающихся между собой режимов
61'
Рис. 21а. Поверхность хрома, полученная при 50—51°Ц;
соотношение : SUj — 125:1.
Рис. 216. Поверхность хрома, полученная при 55°Ц;
соо- ношение сг~3 . йи4 _ JZ.u
62
Рис. 21 в. Поверхность хрома, получения! при 65°Ц;
соотношение ь.К -^4 = j2j : 1.
хромирования. Это отчасти объясняется различием свойств хро-
мируемой стали или чугуна, а отчасти различием требований к ка-
честву хромирования для различных цилиндров. Во всяком случае,
лучше всего опытным путем уточнять те режимы хромирования,
которые ниже рекомендуются.
На основании данных отечественной- практики, нами применя-
ются следующие режимы для отдельных случаев.
Для восстановления цилиндров моторов типа АШ-62ИР
желательно примерять следующий режим покрытия, обеспечиваю-
щий получение пористого каналообразного хрома на поверхности
зеркала цилиндра:
Температура электролита — 60-£оЦ.
Состав ванны — нормальный, с сохранением соотношения СгО3
к SO4 в пределах от 115 : 1 до 125: 1.
Плотность тока — 50—55 а/дм2.
Для восстановления цилиндров моторов типа MJ1Д можно при-
менять вышеприведенный режим или несколько видоизмененный
Температура электролита — 55—58°Ц.
Состав ванны — нормальный, с сохранением соотношения
^ГО3 к SO4 в пределах от ЮС : 1 до 125 : 1.
Плотность тока — 45- 50 а/дм2.
Этот режим также обеспечивает получение кана лообраз.юго
хРома на поверхность зеркала цилиндра. От первого режима он от-
личается лишь тем, что допускает несколько большие пределы
изменения величин площадок между каналами и размеры площадок
могут быть несколько меньшими.
По американским данным, для покрытия гильз цилиндров и
блоков дизельных моторов (главным образом, морских судов) при-
меняется режим, отличный от вышеприведенных. Этот режим поз-
воляет получать поверхность пористого хрома без сетки каналов,
с пористостью 'точечного типа (см. рис. 25 и 26), или, как ее на-
зывают, нормальной пористостью. Данные этого режима сле-
дующие:
Температура электролита — 50 ~ °Ц.
Состав ванны — нормальный, с соотношением СгО3 к SO.
в пределах от 100 : 1 до 125 : 1.
Плотность тока — 48—54 а/дмг.
Этот же режим применяется у нас для пористого хромирования
поршневых колец авиамоторов.
В том случае, когда встретится необходимость применить гРори J
стое хромирование цилиндров или гильз блоков для двигателя, тип
которого здесь не указан (например, автомобильного), целесооб-,
разнее всего опытным путем проверить применимость того или
иного режима хромирования для данного двигателя.
Помимо изложенных факторов, на качество отложения и весь,
процесс получения пористого хрома значительное влияние оказы-
вают правильно сконструированные и примененные приспособлениям
подвески, аноды, экраны и т. п. Вопросу конструкции подвесок от-|
ведена отдельная глава.
3. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОЙ
ПОВЕРХНОСТИ
После отложения слоя плотного хрома его необходимо обрабо-,
тать с целью выявления и углубления сетки каналов и точечной
пористости на определенную глубину.
Существует несколько способов обработки поверхности с целы®
получения пористости. Основные из них:
1) электрохимический (анодный и катодный),
2) химический и
3) механический.
В связи с тем, что в настоящее время нашел себе применение
прежде всего электрохимический анодный процесс, мы осветим ег&
сущность более подробно, а остальных способов коснемся вкратце..
Электрохимическое анодное травление хрома
Хромированный цилиндр (гильза цилиндра или блок) подвер-
гается анодной обработке в специальной ванне, выделенной для
анодной обработки. Электролит анодного травления может содер-'
жать различное количество сульфатов. Можно также применят*
раствор без сульфатов. В последнем случае, на свинце, который
служит катодом, хром не отлагается.
При анодной обработке хромированной поверхности происходи I
следующее.
Поверхность электролитического хрома, имеющая сетку трещин,
растворяется анодно в различных точках с различной скоростью'
Некоторые участки — с более активной поверхностью — раство-
ряются быстрее, другие — более пассивные — вначале совсем не
растворяются или растворяются очень медленно. Активными участ-
ками на поверхности хрома являются места обнажения хрома, рас-
положенные вдоль сетки трещин. С них при анодной обработке и
начинается растворение, разрушение поверхности хрома.
Активность хрома вдоль сетки трещин объясняется тем, что
после растрескивания хрома в трещинах обнажаются поверхности
кристаллов, которые не подвергались действию хромовой кислоты.
После выключения тока хромовая кислота пассивирует хром.
Пассивными участками поверхности являются все гладкие уча-
стки поверхности, т. е. почти 99% всей поверхности осадка хрома
В результате анодного травления, вместо тончайшей сетки неви-
димых трещин, на поверхности появляется видимая невооруженным
глазом грубая сетка каналов, разделяющих и окружающих участки
нетронутой поверхности электролитического хрома. С того момента,
как началось анодное растворение хрома вдоль трещин, пассивная
поверхность начинает разрушаться со стороны трещин, которые
вскоре принимают форму тонких капиллярных каналов, глубиной
30—100 микрон, при ширине в 10—105 микрон. Таким образом,
пассивная поверхность как бы разъедается с внутренней стороны
вдоль поверхности.
Если травление продолжать более длительное время, то насту-
пает момент, когда скорость разъедания площадок и трещин урав-
новешивается, и в дальнейшем травление происходит без заметного
увеличения глубины каналов.
На рис. 22 и 23 показаны микрофотографии разреза 'поверхно-
сти пористого каналообразного хрома, полученного анодным элек-
тролитическим травлением. Для наглядности фогографии были
сияют при различной степени увеличения (50, 100 и 31)3 раз).
В данном случае все рисунки представляют так называемый ка-
налообразный пористый хром. На всех рисунках хорошо видны
границы каналов, окаймляющих площадки. Ширина, каналов мо-
жет быть различной (от 0,01 до 0,065 мм), в зависимости от сте-
пени травления. Глубина каналов бывает от 0,02 до 0,15 мм. При
длительном травлении каналы могут проходить на всю глубину
осадка и доходить до основного материала.
На рис. 24 приведены аналогичные микрофотографии поверхно-
сти пористого каналообразного хрома после ее обработки хонин-
гованием. На этих рисунках хорошо видны сглаженные поверхно-
сти площадок хрома, заключенных между каналами.
Такой тип пористой каналообразной поверхности применяется
Для цилиндров авиационных моторов.
Анодным травлением можно получить также покрытие хромом
с «нормальной», т. е. точечной пористостью, когда травлению под-
вергаются отдельные участки или точки, а сетка каналов отсут-
ствует.
Рис. 22. Поверхность пористого хрома после анодного
травления.
Вверху слева—увеличение.в 103 рае*, 'Справа—увеличе-
ние в 300 раз; внизу—увеличение в 15 раз.
Рис. 23. Разрез поверхности пористого каналообразного
хрома, полученного анодным травлением (увеличение
в 100 раз).
внизу слева—нормальная продолжительность травления;
вверху справа—более продолжительное травление;
справа—травление каналов на всю глубину слоя.
Рис. 24. Поверхность пористого каналообразного хрома
после хонингования:
вверху слева—увеличение в 100 раз; справа—увеличе-
ние в 300 раз; внизу — увеличение в 15 раз.
-С 4
Этот тип пористости получается в том случае, когда в обычном
слое хрома имеется очень мелкая сетка трещин. Во время травле-
ния эта сетка трещин растет быстрее в ширину, чем в глубину, и
все площадки как бы разъедаются. Такой вид поверхности пока-
зан на рис. 25 и 26. При дальнейшем травлении слой хрома с по-
верхности просто снимается. После зачистки или хонингования по-
верхность с нормальной пористостью состоит из гладкого твердого
покрытия, на котором имеются точечные поры.
Рис. 25. Поверхность хрома с нормальной пористостью
точечного типа до механической обработки.
Такое покрытие чаще применяется для поршневых колец авиа
моторов и гильз цилиндров или блоков дизельных моторов.
Чтобы получить нормальную пористость, рассчитывают число
ампер/минут на квадратный дециметр поверхности при определен-
ной плотности тока.
Так, при анодной обработке цилиндров АШ-62ИР применяют от
28,5 до 37,5 ампер/минут на квадратный дециметр поверхности при
температуре электролита 50—52°Ц. В том случае, когда цилиндр
обрабатывается на обратном токе в той же ванне, т. е. при темпе-
ратуре 60°Ц, необходимо продолжительность травления уменьшить
До 25 ампер/минут на квадратный дециметр, так как скорость тра-
вления при данной температуре больше.
Продолжительность анодного травления при получении пористо-
сти нормального типа не имеет такого важного значения, так как
уже при незначительном травлении получается хорошо развитая
Пористая поверхность нужного качества. Дальнейшее травление, не
Меняя характера пористости, приводит к излишнему снятию хрома
с поверхности. Однако надо иметь в виду, что здесь также может
получиться различная глубина пористого слоя, в пределах от 0,003
О
цо 0,1 мм, так что продолжительность анодной обработки и для-
нормальной пористости следует точно устанавливать в зависимости
от требований, предъявляемых к восстановлению этой детали.
Рис. 126. Поверхьосгь хрома с нормальной пористостью точечного
>ипа после механической обработки.
В случае пористого каналообразного хромирования степень тра-
влекия анодным способом должна строго регламентироваться в за
висимости от необходимого хаоактера поверхности, величины пло-
щадок, ширины и глубины каналов и толщины всего покрытия,
установленного для данного типа цилиндров. Вместе с этим, тра
вдение должно быть выбрано такой продолжительности, чтобы н
растравить слишком большое количество пеовичньх, вторичных и
третичных трещин,
Катодный электрохимический способ
Пористость на хромовой поверхности может быть получена
при помощи катодной обоаботки. В данном случае покрытие обо а
батывается на катоде в растворах одной из кислот: соляной, сер-
ной, фосфорной или щавелевой. Можно также применить смеси ки-
слот и их солей. В иностранной литературе есть указания на то, что
этим способом можно получить высококачественный пористый слой
как каналообразного, так и точечного типа.
Однако применение этого способа нецелесообразно, так как
требует дополнительного оборудования, неэкономичен и усложняем
производство.
Химический способ травления
Пористую поверхность можно получить простой химической об-
работкой в кислотах с различными добавками. Из всех кислот со-
то
тная — наиболее эффективный травитель. Можно также приме-
нять разбавленную горячую серную кислоту или соляную кислоту
с добавками окиси сурьмы или хлористого натрия. Т. Д. Койль (31)
дриводйт ряд микрофотографий пористой поверхности, полученной
травлением в соляной кислоте. Качество травления таково, что по-
лученный пористые поверхности невозможно отличить от обрабо-
танных анодным травлением в хромовом электролите. Однако сооб-
ражения! экономичности и простоты производства делают примене-
ние этого способа нецелесообразным.
Механический способ
Меха ические способы создания пористой, шероховатой поверх-
ности по:ле хромирования бывают двух родов:
Первый способ заключается в том, что поверхность до хромиро-
„~:1ия д<лают шероховатой нанесением, например, грубых винтовых
вания Д1
рисок пр
но также нанести специальный рисунок в виде точек или отвер-
стий, напоминающих накатанные малетрой отверстия рисунка сит-
ценабивных валов.
Втор< и способ заключается в том, что поверхность после хро-
мирован
ботки для придания ей шероховатости.
В пе >вой главе, в разделе «Чистота обработки хромированных
гильз ц линдров, восстановленных плотным хромом» указывалось,
что гру >ой шлифовкой поверхности цилиндров,
и хонинговании или круговых рисок при шлифовании. Мож
1Я подвергают таким же операциям механической обра-
восстановленных
плотны^ хромом, удалось значительно улучшить работу цилиндро-
вой группы. Это было достигнуто благодаря образованию на по-
верхности мельчайших микрорезервуаров для масла, т. е. благодаря
созданию пористости механическим путем. Пескоструйная обдувка
поверхности хрома является простейшим способом механического
образования точечной пористости.
Возможно также и комбинированное применение механического
и электрохимического способов получения пористости. Такая по-
верхность цилиндра получается следующим способом. В цилиндр
был вставлен круглый экран (шаблон) из целлулоида (алюминия
или плексигласа) с просверленными в нем круглыми отверстиями.
Анодной обработкой хром против отверстий снимался и на зерка-
ле цилиндра получился рисунок в виде круглых точек, располо-
женных по винтовой линии. Эти точечные углубления образовали
не что иное, как резервуары для смазки, заменяющие пористость
обычного типа.
В тех случаях, когда механический способ получения пористо-
сти обеспечивает работоспособность цилиндров, он имеет важное
преимущество перед другими способами. Это преимущество состоит
в его меньшей стоимости благодаря более простой технологии про-
цесса хромирования, так как в данном случае нет необходимости
Строго соблюдать все условия, влияющие на структуру осадка. Для
авиационных моторов этот способ, несмотря на меньшую стоимость,
еще не нашел широкого применения. Однако некоторые ремонтные
ЦЦзы, которые за отсутствием необходимого оборудования не moj
гут освоить пористое каналообразное хромирование с анодным]
травлением применяют комбинированный способ (вставка экрана]
с отверстиями). Цилиндры, восстановленные этим способом, рабо-!
тают значительно лучше цилиндров, восстановленных 'только!
плотным хромом. /
В заключение отметим, что хорошее травление поверхности!
хрома тем или иным способом является важным фактором в про-
цессе получения пористого каналообразного и точечного хс1ома.
i. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПОРИСТОЙ ПОВЕРХНОСТИ
I ЦИЛИНДРА I
вое
тийов дви-
>ые ше-
(ХОДИМО
ости на
Наряду с правильным электролитическим осаждением плотного
хрома и его травлением, надлежащая механическая обработка по
ристой поверхности является третьим важным фактором, опреде
ляющим успешное применение пористого хромирования дЛя
становления цилиндров авиационных моторов и других
гателей внутреннего сгорания.
После травления на поверхности зеркала остаются гру 51
роховатости, часто рыхлые отложения хрома, которые нео5:
удалить с площадок между каналами. При точечной порисп
поверхности имеется более мягкий слой, который также н< обходи-1
мо удалить. Практика показывает, что недостаточная mi ханиче- '
ская обработка пористой поверхности цилиндра неизбежне
дит к повышенному износу поршневых колец уже в первцг
испытания двигателя на стенде. Легко разрушаемые мягки:
цы хрома, не
ры и каналы
колец.
удаленные с пористой поверхности, забивают!:
и служат как бы абразивом, способствующим
приво-1
ie часы |
! части-
я в по-
износу
Хонингование '
приемлемым способом механической обработки пори
Наиболее
стой хромированной поверхности является хонингование. В случае
отсутствия хонинговального станка можно применять и поли-1
ровку.
Хонингованием достигается прежде всего нужная чистота обра-
ботки площадок хрома между каналами (гладкость). С поверхно-
сти площадок удаляются разрушенные при травлении йастицы
хрома. Это достигается соответствующим подбором типа применяв!
мых хонинговальных брусков и продолжительностью процесса.
В зависимости от толщины снимаемого при хонинговании по
верхностного слоя (или, как говорят, глубины обработки) находит-]
ся и степень пористости. При снятии сравнительно толстых слоек
может образоваться прерывчатая пористая поверхность. В тех ме
стах, где глубины каналов невелики, они могут полностью сошли-,
фовываться, причем количество гладких площадок возрастает и
они укрупняются. Если продолжать хонингование, то возможно ли-
бо местное, либо полное удаление каналов на всю глубину. На
поверхности цилиндра остается только гладкий плотный слои
хрома.
Толщина снимаемого слоя часто зависит от геометрических
шеров цилиндра. Вообще следует иметь в виду, что исправлять
р, меры и форму цилиндра механической обработкой нежелатель-
но, так как это может привести к снятию всего пористого слоя.
Наиболее желательная толщина слоя хрома, подлежащего снятш»
шлифовками, от 0,015 до 0,03 мм по диаметру цилиндра. Когда
приходится снимать слой от 0,03 до 0,05 мм по диаметру, это до
называет, что процесс покрытия недостаточно освоен и подлежит
дальнейшему усовершенствованию.
В случае нормальной пористости (точечной или «булавочной»)
по мере увеличения глубины снимаемого слоя уменьшается пори-
стость, так как количество и размер точечных пор и разрушенных
участков уменьшается и поверхность постепенно приобретает вид
плотного твердого хрома.
Далее, необходимо следить, чтобы в процессе хонингования не
разрушать отдельных площадок и не обламывать их краев. Такие
явления наблюдаются при применении больших скоростей хонин
сования и большого удельного давления брусков на поверхность
цилиндра.
Правильный выбор типа камней имеет большое значение для
сохранности площадок или граней площадок при каналообразном
пористом хромировании.
Наиболее желательны хонинговальные бруски, изготовленные
из карборунда или абразива из окиси алюминия на бакелитовой
связке. Бруски на твердой, более прочной, керамической связке за-
соряются твердыми частицами хрома, которые царапают зеркало
цилиндра. При мягкой связке этого не случится, так как связка
разрушится до того, как в ней накопятся вредные частицы отде-
лившегося хрома. Правда, при этом наблюдается более быстрый
износ брусков, но с этим приходится мириться.
Рекомендуется применять предварительное и чистовое хонин-
гования. Этим достигается высокая чистота обработки. Предвари-
тельное хонингование производят брусками с зернистостью 280—320.
а окончательное, чистовое—камнями с зернистостью 500—600.
На одной из авиарембаз применялись обыкновенные хонинго-
вальные бруски с зернистостью 240, так как других камней не
было. Несмотря на большой расход камней, достигнуть требуемой
чистоты обработки там не удалось. На другой рембазе применя-
лись камни с зернистостью 500—600, и качество хонингования по
жучилось хорошее. Вообще применение обыкновенных брусков с
зернистостью' меньше 400 нежелательно.
Ранее указывалось, что в процессе хонингования необходимо
применять небольшие удельные давления. К этому остается доба-
вить, что последнюю отделку следует проводить при очень легком
Нажиме в момент выбегания хонинговальной головки с камнями.
Ча протяжении всего процесса необходимо применять обильное
смачивание керосином.
Полировка
Когда хонинговальный станок отсутствует, можно обработать
пористую поверхность полировальным кругом—матерчатым «ли
Фотровым — с нанесенной на него наждачной пылью.
75
В этом случае цилиндры устанавливают в патрон или в головку}!
станка и вращают его в направлении, обратном вращению полиро.!1
вального круга. Полировальный круг надевают на вращающийся
шпиндель специального приспособления (иногда именуемое «фор.
туной»), которое устанавливается на суппорте токарного станка
Продольной подачей суппорта полировальный круг перемещается
вдоль станины и соприкасается со стенками цилиндра, а подач,(
на резание осуществляется поперечным движением суппорта стан,
ка. Такой способ обработки применяется в случае хромировани-j
очень длинных гильз цилиндров двухтактных дизельных моторов,
которые невозможно обработать на хонинговальных станках.
Хонингование или полировку пористой поверхности можно при-
менить в том случае, когда было соблюдено размерное нанесение
слоя плотного хрома и после травления требуется удаление лишь
самого небольшого слоя хрома. Хонингование и полировку ни I
коем случае нельзя применять для исправления недостатков в гео.
метрических размерах зеркала цилиндра, т. е. когда требуется
устранить конусность, эллипсность и другие дефекты формы ци-
линдров. Для этих целей применяют шлифовку на специальный
станках перед хромированием.
Когда по тем или иным причинам размерное хромирование не
освоено и необходимо в процессе механической обработки улучф
шить также геометрические размеры цилиндра, некоторые ремонт-
ные базы применяют шлифовку после хромирования как промежу-
точную операцию механической обработки до анодного травления.
Остановимся кратко на этом вопросе.
Шлифовка отложения плотного хрома
Этот вид обработки применяется иногда в тех случаях, когда
в конечном итоге требуется оставить на поверхности сравнительно
толстый слой хрома, от 0,35 до 0,5 мм на сторону, а сам процесс
хромирования не гарантирует получения и сохранения надлежащ
щей формы цилиндра, т. е. минимальной величины овальности
конусности. Одна из рембаз в таких случаях применяет следующий
способ.
Вначале наращивается большая часть требуемой толщины хро
ма, затем цилиндры подвергаются шлифовке с целью получить
правильную цилиндрическую форму. После этой операции нараши
вается остальная часть осадка хрома, а затем производятся анод-
ное травление и механическая обработка хонингованием.
На другой рембазе шлифовка поверхности плотного хрома при-
менялась после отложения всего слоя хрома непосредственно п(
ред анодным травлением. После черновой расшлифовки для по. аут
чения цилиндрической поверхности производились анодное травлей
ние и последующая механическая обработка пористой поверхности
хонингованием.
Совершенно ясно, что в обоих случаях промежуточная onepaj
ция шлифовки поверхности хрома, усложняющая и удорожающая
восстановление цилиндров, вызвана только недостаточным освое-
нием процесса хромирования.
74
в большинстве случаев это происходит из-за несоблюдения
давильного режима (состав ванны, температура и плотность тока)
в особенности (как показала практика многих авиаремонтных
^аз) вследствие неудовлетворительности конструкций приспособле-
ний, подвесок и т. п., которые не позволяют нормально вести про-
цесс хромирования и выдерживать условия размерности. Так, на-
пример, анод располагается не в центре цилиндра (что вызывает
9ксцентричность распределения толщин хрома) или параллельно
образующей цилиндра (что вызывает конусность толщины хрома)
й т- Д-
Опыт передовых рембаз подтверждает, что шлифовку, как про-
межуточную операцию, можно устранить ликвидацией всяких не
поладок, в частности усовершенствованием конструкции подвесок.
В том случае, когда в силу известных причин, все же прихо-.
дится применять шлифовку плотного слоя хрома, то ее нужно
производить после отложения всего слоя хрома, до анодного трав-
ления.
Хотя наращивание хрома на хром (в случае перерыва процесса
хромирования из-за отсутствия электроэнергии) достаточно хороша
освоено, тем не менее наращивания хрома на полированную по-
верхность хрома следует по возможности избегать. Пусть практи
чески этот процесс осуществим, но он дает надежные результаты
только при тщательной подготовке поверхности под вторичное
хромирование и при правильном ведении процесса хромирования.
Для обеспечения хорошей работы цилиндров и минимального
износа поршневых колец, наряду с хорошей механической обработ-
кой, серьезное значение имеет надлежащая промывка пористой по-
верхности после хонингования с целью полностью удалить механи
ческие частицы — «обломки» хрома и абразива из пор и каналов,
отложения.
Помимо механической обработки пористой каналообразной по-
верхности зеркала цилиндров, применяется дополнительная обра
Сотка в виде холодной обкатки цилиндров некондиционными пор
шневыми кольцами на специальных установках.
Таким образом, наиболее желательной механической обработкой
цилиндров авиамоторов, покрытых пористым каналообразным хро-
мом, является хонингование с удалением поверхностного тонкого
слоя толщиной от 0,015 до 0,03 мм по диаметру, с обязательной
чистовой обработкой всех площадок плотного хрома.
5. СВОЙСТВА ПОРИСТОЙ ПОВЕРХНОСТИ И ЕЕ
СМАЧИВАЕМОСТЬ МАСЛОМ
В первой главе мы осветили роль смазки и ее влияние на износ
Деталей. Там же мы указывали, что неполадки в работе цилин-
дров, восстановленных плотным, твердым хромом, вызывались,
славным образом недостаточной смачиваемостью хрома маслом.
Это отрицательное явление частично устранялось повышением
^ероховатости поверхности путем механической обработки зеркала.
^Днако это не могло решить всей задачи. Смачиваемость поверх-
ности маслом зависит не только от свойства смазывающего веще-
75
плохо.
Ства, но и от физико-химических свойств смазываемого материал
и микроскопической структуры поверхности. Это указывает на ц^1
-обходимость придания поверхности плотного хрома каких-то нов^.
свойств, которые увеличили бы его смачиваемость маслом и,
самым, устранили бы серьезные недостатки, связанные с
смазкой поверхности хромированного зеркала цилиндров.
Такие новые свойства достигнуты введением пористого
имеющего многочисленные капиллярные каналы-трещины по всё
поверхности.
Из изложенного очевидно, что при пористом хромировании ело
хрома состоит из двух слоев, принципиально отличных один 1
другого. В верхней части, до определенной глубины, расположу
собственно пористый слой хрома, который в случае покрытия щ
линдров пористым каналообразным хромом представляет собо,
поверхность, образованную большим числом площадок (плато]
окаймленных каналами. На самих площадках также имеются 1
видимые глазом, мельчайшие микроскопические поры.
Когда для покрытия гильз дизельмоторов или поршневых коле
применяется нормальный пористый хром, поверхностный порисчн
•слой состоит из отдельных площадей (плато), которые разделен
между собою точечными порами или отдельными разрушенный
площадками.
Под пористым слоем в обоих случаях расположен слой ила
кого твердого хрома.
Наличие внешнего, пористого хрома на зеркале цилиндра улу
шает смазывание не только зеркала, но и поршневых колец. Маа
растекается по капиллярным каналам пористой поверхности.
Если рассматривать пористую поверхность хрома при сильн!
увеличении, то можно легко заметить на ней громадное количест
мельчайших пор, углублений, впадин и каналов. Так, если поы
таться подсчитать количество пор на поверхности круга диаметру
в 5 мм, то можно будет установить десятки тысяч трещин. Так
пористость оказывает большое влияние на смазку поверхнос
зеркала цилиндра, поршневых колец и поршней.
Напомним, что при смазке зеркала цилиндра мы в лучш(
случае имеем условия, напоминающие граничную смазку, так кг
с одной стороны, масло подается на зеркало разбрызгиванием, а
другой — поршневые кольца при своем движении периодичес
разрушают смазочную пленку. Кроме того, пленка находится и
воздействием горячей смеси газов. Этим и объясняется трудное
создания удовлетворительной смазки зеркала цилиндра.
Чтобы улучшить смазывание зеркала цилиндра и тем самг
уменьшить износ, было бы необходимо:
1) Увеличить скорость распространения масла по поверхнос
аеркала цилиндра.
2) Создать возможность аккумуляции масла в поверхности
слое хрома.
3) Уменьшить поверхность контакта поршневых колец с зер!
лом цилиндра.
4) Увеличить теплопроводность поверхностного трущегося сЛ
зеркала цилиндра.
?6
б) Увеличить температуру плавления материала гильзы цилиндр^,
Пористый хром вполне отвечает всем перечисленным требова-
Скорость распространения капли масла на пористой поверхности
рома значительно превышает скорость распространения капли
иасла на поверхности плотного хрома, чугуна, стали и на азоти-
рованной стальной поверхности.
” В лабораторных условиях хорошая смачиваемость пористого
jnoMa была установлена следующим экспериментом.
'г Были взяты три образца: один — с пористо-хромированной по-
^ерхкостыо, отшлифованной до 50 микродюймов, другой — из
Дынной стали, отшлифованной до 8 микродюймов, и третий — из
плотного хрома, гладко отшлифованный до 4 микро дюймов. На
каждый образец нанесли каплю масла SAE-30 и проверили ско-
рость ее распространения по поверхности образца.
На стальной поверхности капля масла, несколько распростра-
нившись в течение 30 мин., после этого остановилась; на пористо-
хромированной поверхности капля масла непрерывно распространя-
лась и через 3 часа 55 мин. полностью покрыла весь образец.
Увеличение скорости распространения масла на пористо-хроми-
рованной поверхности объясняется тем, что капля масла, попав на
огромное количество пор, быстро заполняет их и распространяется
по каналам, как по капиллярным сосудам, т. е. в данном случае
хорошая смачиваемость обусловлена капиллярными силами.
Попадая на чисто обработанную стальную поверхность или
поверхность плотного хрома, капля масла распространяется до мо-
мента установления равновесия между давлением верхних слоев
масла, силой поверхностного натяжения и силой молекулярного
сцепления с хромом. Конечно, эти лабораторные опыты не соот-
ветствуют условиям, имеющим место в действительности при ра-
боте цилиндра, тем не менее они наглядно показывают, какое важ-
ное значение имеет пористая хромированная поверхность для уве-
личения скорости распространения масла.
В порах и каналах, которые расположены глубже площадок,
можно сохранить масло в тот момент, когда оно снимается коль-
цами при их движении по поверхности. Масло, аккумулированное
в каналах и порах, так хорошо в них сохраняется, что обычно
врименяемыми методами промывки цилиндров полностью удалить
вго не удается.
Нами проводились наблюдения за состоянием смазки на по-
верхности цилиндров как стальных, так и хромированных плотным
и пористым каиалообразным хромом. На одной авиарембазе были
вроведены испытания моторов АШ-62ИР с последующей разборкой
Цилиндровой группы для осмотра. В результате опытов было уста-
н°влено: в то время как на поверхности цилиндра, покрытого плот-
ВЬ1М хромом, смазочная пленка почти отсутствует и поверхности
выглядит сухой, на цилиндрах с пористым каналообразным хромом
Всегда остается слой масла, заполняющего каналы и поры, юз
бается впечатление, что пористая поверхность может воспринимать’
Сгрузку от поршневых колец и в тот момент, когда поступление
вмазки извне почему-либо запаздывает. Благодаря введению "
стого хромирования отпала необходимость обязательной залив,,
масла в цилиндры мотора перед каждым запуском в течение це
вых 25 час. эксплоатации вновь отремонтированного мотора, п?
цилиндров с плотным хромом заливка масла была обязательн
так как без этого работа мотора еще более ухудшалась.
Способность сохранять на поверхности масло особенно ва^ц
в период начальной приработки поршневых колец к зеркалу цщцц
дра, так как именно в это время происходит наиболее интенсиву
разрушение масляной пленки и выдавливание масла с поверхкос}
цилиндра. Не приработавшиеся кольца имеют в отдельных места
металлический контакт с зеркалом, а в других точках может со
даваться просвет, через который проникают газы, уничтожающ^
смазку.
Наблюдения за работой моторов с цилиндрами, восстановлен
ными пористым каналообразным хромом, позволяют предполагав
что условия смазки вполне обеспечивают хорошую, быструю прир;,
ботку поршневых колец, без опасности их повышенного износа. 1
Для того чтобы хромовое покрытие сохраняло масло на поверх
ности, необходимо соответствующим образом подобрать глубину
ширину каналов пористого осадка хрома. Совершенно ясно, что вд
какие лабораторные и даже стендовые испытания не могут okqi
чательно решить вопроса о каивыгоднейшем сочетании всех усль
вий, необходимых для обеспечения минимального износа повер;
ности.
Только результаты, полученные на основании длительной опьп
ной эксплоатации моторов в естественных условиях, могут явить®
надежным критерием для принятия решения. Хотя подобные испы
тания и обходятся дорого, но они вполне окупаются получаемым
ценными результатами.
Часть поверхности зеркала цилиндров, покрытых пористым хро|
мом, расположена ниже поверхности трения поршневых колец, т. I
кольца находятся в контакте только с площадками хрома, а в НС
рах и каналах находится масло. В цилиндрах авиамоторов пло
щадки пористой поверхности (за вычетом каналов) должны saw
мать не более 70% всей поверхности зеркала цилиндров.
Отсюда следует, что фактическая поверхность контакта порг
невых колец с цилиндром уменьшается на 30%, т. е. почти на од!’
треть. Это также оказывает благоприятное влияние на уменьшен»'
износа. Уменьшая площадь контакта колец, мы уменьшаем коли
чество тепла, которое выделяется при трении кольца о зерка^
цилиндра, а уменьшение тепла от трения благоприятно сказывав
ся на состоянии как смазки, так и трущейся поверхности. Одноврв
менко это уменьшает потери мощности на трение поршневв"
группы, которые занимают основное место в балансе общих №>
герь мощности на трение.
Уменьшение площади контакта поршневого кольца с цилиндро
увеличивает удельное давление кольца (особенно в момент прило
жения к кольцу сил давления газов) на поверхность, контакт!
рующую с ним. Однако, это не повышает износа кольца и цилШ
Дра, видимо, благодаря тому, что в данном случае благоприятН
78
называется меньший коэфициент трения чугуна по хрому в сра
рвении с коэфициентом трения чугуна по стали.
,6. ВЫВОДЫ
Освоение пористого хромирования цилиндров авиамоторов не
представляет особых затруднений. Пористое хромирование должно
Доводиться с большей тщательностью, чем процесс восстановле
ййЯ цилиндров плотным твердым хромом.
Основными факторами, определяющими качество пористого
хрома, является.
Е образование сетки трещин нормальной частоты;
достаточное анодное травление поверхности хрома с сеткой
трещин, которое вызывает образование каналов;
тщательная механическая обработка поверхности после хроми
рования хонингованием в две операции.
Наиболее желательный тип отложения в каждом случае дол
жен определяться после длительных исследований и проверки его
работы на моторе. Для цилиндров мотора АШ-62ИР и аналогии
ных ему наиболее желателен пористый каналообразный тип отло
жения, получаемый при указанном выше режиме. Этот тип отло
жения создает поверхность, которая состоит из гладко обработан-
ных площадок, пересеченных сеткой каналов и микропор.
Если необходимый тип отложения установлен, то в процессе
производства необходимо строго соблюдать требуемое сочетани:
всех данных режима и основных факторов и тем самым обеспечи-
вать постоянство типа пористого отложения. А для этого необхо-
димо выдерживать постоянство состава растворов, постоянство
плотности тока и температуры хромирования.
Пористые осадки хрома обладают всеми положительными свой-
ствами плотного хрома, но кроме этого они улучшают смазку, уве-
личивая скорость распространения масла по поверхности и обеспе-
чивая аккумуляцию масла в порах и каналах, а также уменьшаю'
площадь фактического контакта колец с зеркалом и этим сокра-
щают износ стенок цилиндра и поршневых колец.
Все это вместе взятое значительно улучшает работу цилинд
ровой группы мотора, уменьшая износ ее деталей.
Благодаря этим свойствам, выгодно отличающим пористый хром
от чугуна, стали и плотного хрома, пористое каналообразное хро
Пирование может быть применимо с одинаковым успехом при вог
становлении изношенных и при изготовлении новых цилиндров и
гильз блоков авиационных моторов и других типов двигателей виу
тРеннего сгорания.
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
ТЕХНОЛОГИЯ ПОРИСТОГО ХРОМИРОВАНИЯ
ЦИЛИНДРОВ
Настоящая глава содержит описание технологического процесса
иористого каналообразного хромирования зеркала цилиндров авиа-
моторов, описание пооперационного технологического процесса вос-
становления цилиндров .авиамоторов типа АШ-62ИР, а также ос-
новные технические требования, предъявляемые к покрытию.
Таким изложением материала имелось в виду, с одной стороны,
преподать ремонтным базам технологию восстановления цилиндров
АШ-62ИР, а с другой — сообщить инженерно-техническим ра. тг-
никам самые необходимые сведения по технологии пористого хро-
мирования, которые дадут им возможность самостоятельно раба»
тать в этой области.
Успешное внедрение пористого хромирования цилиндров авиа-
моторов зависит от того, насколько точно соблюдается техноло-
гический процесс, поэтому ко всем операциям необходимо отко-
ситься с одинаковым вниманием, так как в технологическом про-
цессе не существует основных и второстепенных операций. Вес гни
одинаково важны и требуют тщательного выполнения.
Д. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Покрытие, полученное на зеркале авиационного цилиндра, дол-
жно отвечать следующим основным техническим требованиям:
1) Электролитический слой хрома, нанесенный на зеркало ци
линдра, должен прочно приставать к материалу цилиндра. Отста-
вание хрома как при механической его обработке, так и при работ
цилиндра на моторе совершенно недопустимо.
2) Толщина наносимого плотного слоя хрома должна быть рав|
номерной по всей поверхности зеркала, т. е. как по окружное «
периметра, так и по высоте всей гильзы цилиндра.
Более интенсивное отложение хрома, наблюдающееся у головой
гильзы цилиндра, следует устранять применением конусного анода-
3) Поверхность осажденного плотного хрома должна быт>
гладкой, без пригаров, отдельных крупных или мелких зерен н по-
сторонних включений.
ао
4) Осадок твердого хрома должен быть плотным по всей тол-
щине и не содержать пустот, т. е. так называемого «рыхлого*
осадка хрома.
5) Наружная поверхность хрома после травления должна быть
пористой, т. е. состоять из отдельных площадок хрома, окаймлен-
ных со всех сторон каналами. Допускается наличие мелких точеч-
ных пор, образующихся в местах пересечения каналов.
6) Пористая каналообразная поверхность после травления дол-
жна быть чисто обработана хонингованием. После хонингования
долЖна сохраниться сетка каналов на всей поверхности зеркала.
Наличие участков, с которых полностью удалена сетка каналов,
и разрушение отдельных площадок путем скалывания их хонинго-
вальными камнями не допускается. Глубина каналов, размер пло-
щадок и характер узора каналов должны соответствовать уста-
новленным эталонным образцам. Это достигается строгим соблюде-
нием технологии отложения плотного хрома, анодного травления и
механической обработки после травления.
7) Плотное, твердое хромирование, ранее применявшееся для
покрытия цилиндров мощных авиационных моторов, не пригодно,
так как оно не обладает свойством смачиваемости и не удерживает
масла на своей поверхности.
2. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ПОРИСТОГО КАНАЛООБРАЗНОГО ХРОМИРОВАНИЯ
ЦИЛИНДРОВ АВИАМОТОРОВ
Технологический процессе пористого каналообразного хромиро-
вания цилиндров авиамоторов излагается ниже с соблюдением по-
следовательности отдельных операций.
В отдельных случаях описание нескольких операций изложено
в одном месте. Те операции, которые хорошо известны работникам
гальванического и моторного цехов, описаны кратко.
Очистка наружной поверхности
Отобранные в моторном цехе после дефектации цилиндры, тре-
бующие восстановления зеркала хромированием, поступают для
очистки наружной поверхности от окраски и механических загряз-
нений-
Для этой цели можно применить пескоструйную обдувку наруж-
ной поверхности гильзы и головки цилиндра. Опыт одной рембазы,
где этот способ применялся, показал, что после пескоструйной об-
дувки загрязнение электролита продуктами окисления краски пре-
кратилось. Напротив, в другой рембазе, где длительное время не
Удавалось наладить наружную пескоструйную очистку цилиндров,
часто приходилось фильтровать электролит, ввиду его загрязнения.
Это вызывало серьезные затруднения в производстве.
Все механически обработанные поверхности (внутренняя поверх-
ность цилиндра, юбка гильзы, опорные фланцы крепления цилин-
дра, всасывающего и выхлопных патрубков, футорок свечей, на-
81
правляющие клапаны и др.) должны тщательно изолироваться, что
бы их не повредило при обдувке песком.
Очищать цилиндр можно и химическим способом. Однако дл?
этой цели требуется наладить ванну химической очистки и полу
чить соответствующие химикаты, что для рембаз часто оказываете?
з атрудпительны м
После пескоструйной очистки цилиндр до хромирования напра
вляется для механической обработки зеркала.
Механическая обработка до хромирования
Зеркало цилиндра до хромирования должно быть механически,
обработано шлифованием и хонингованием. В случае отсутствии
хонинговального станка можно после шлифовки применить поли|
ровку наждачкой шкуркой на приспособленном для этой цели свер]
лильном или точильном станках. Основные требования в отноше]
нии качества механической обработки зеркала гильзы цилиндра за-
ключаются в следующем-
1) На зеркале не должно быть никаких повреждений (рисок;
раковин, уступов «гофра» и т. д.).
2) Зеркало должно иметь правильные геометрические размеры!
т. е. величины овала и конусности должны быть соблюдены в пре*
делах, допускаемых техническими условиями.
3) Поверхность зеркала должна быть обработана очень чист<|
Высота неровностей, замеренная профилометром Аббота (средне!
квадратичное отклонение) должна составлять не более 10—12 мн
кродюймов, или 0,00025—0,0003 мм.
Такие сравнительно повышенные требования объясняются тем]
что сцепление хрома с плоХо обработанной поверхностью гораздо
слабее, чем с поверхностью, обработанной чисто и гладко. Вс|
неровности, микроскопические дефекты, царапины, риски, остак!
щиеся на поверхности, когда она недостаточно обработана, после
хромирования усиливаются и становятся особенно рельефными.
Поэтому гладкость поверхности хрома сильно снижается при хро-
мировании шероховатой, недостаточно отделанной поверхности
зеркала, так как она может способствовать получению такой не-
ровной поверхности плотного хрома, которую невозможно будет
исправить во время травления.
Овальность и конусность цилиндра, выходящие за пределы ди
пусков, могут привести к тому, что на окончательно обработанной
цилиндре пористый слой местами будет полностью удален шлифод
кой. Глубина пористого слоя хрома после травления практически
получается одинаковой по всей поверхности. При хонинговании
зеркала цилиндра после травления необходимо снимать небольшой
поверхностный слой, т. е. хонинговать на небольшую глубину толь-
ко с целью обработки пористой поверхности. Однако в случае боль
шоч овальности зеркала цилиндра мы будем вынуждены продо!
жать хонингование с целью уменьшить овальность, а это может
привести к тому, что в направлении меньшего диаметра цилиндр8
окажется снятым весь (или почти весь) слой пористого хрома. Г®
кие случаи на практике, действительно, имеют место.
82
Существует .еще один способ устранения недостаточной точно-
сти обработки зеркала до хромирования, а также неравномерности
отложения слоя плотного хрома — дополнительная шлифовка плот-
ного хрома до анодной обработки. Этот способ вообще не желате
ден, так как он вводит дополнительную операцию и тем самым
удорожает работу. Кроме того, он приводит к излишней затрате
хромового ангидрида и электроэнергии, так как в этом случае в
расчете на дополнительную расшлифовку приходится наращивать
дополнительный слой хрома толщиною примерно в 0,1 мм на диа-
метр (см. гл. Ш, § 4).
Таким образом, хорошая механическая обработка зеркала ци-
линдра до хромирования является важным моментом, влияющим на
процесс отложения хрома и на поспедующее выполнение основных
технических операций.
При шлифовке и хонинговании необходимо применять режимы
и абразивные материалы, рекомендуемые для этой цели в специ-
альной литературе и, в частности, в нашей работе «Ремонт гильз
цилиндров авиамоторов» (15). После механической обработки
зеркала цилиндра последний тщательно промеряют, и все размеры
его диаметра заносят в специальный паспорт. В этом же паспорте
указывают желательный окончательный размер диаметра цилиндра
после хромирования. Затем цилиндр (вместе с паспортом) пере-
дают для подготовки его к хромированию.
Подготовительные операции
К подготовительным операциям относятся консервация зеркала
цилиндра после механической обработки в случае хранения цилин-
дра свыше четырех часов, промывка цля удаления консервирующих
смазок, обезжиривание венской известью или ее заменителями, хо-
лодная и горячая промывка в воде.
Все эти операции преследуют одну цель: создать исключитель-
но чистую, неокисленную и обезжиренную поверхность зеркала, что
в свою очередь обеспечивает надежное осаждение хрома и проч-
ное его сцепление с основным металлом. Небрежное выполнение
подготовительных операций часто является причиной недоброкаче-
ственного отложения хрома, который потом легко отслаивается при
Шлифовке или при испытаниях на стенде.
Монтаж цилиндра на приспособление
Монтаж цилиндра на приспособление не представляет никакой
сложности. В этом случае необходимо следить за чистотой контакт-
. пых посадочных мест цилиндра и подвески, а также за точной
Установкой анода в центре цилиндра.
! Исключительно большое значение имеет правильное применение
Подвесных приспособлений, центрирующих устройств, анодов, экра
Нов, подводов тока и, наконец, самих ванн для хромирования. Вви-
ду несовершенства приспособлений, применявшихся при плотном
хромировании цилиндров, в период освоения пористого, хромирова-
ния пришлось заново разработать типы конструкций псдве .ок,
приспособлений и ванн. После этого только и оказалось возмоЛ
ным внедрить метод пористого хромирования в передовых pejj
базах.
В связи с тем, что большинство неполадок при хромирован^,
возникает именно из-за плохой работы приспособлений, подвесов
и оборудования, этим вопросам уделено большое внимание в
дельной главе (см. гл. V). Здесь мы ограничимся указанием, чтл
там, где приходится хромировать сравнительно большое количеств
цилиндров, более выгодно применять подвески для одновременной
хромирования трех—пяти цилиндров. Это значительно упрощ.-ej
процесс работы.
При монтаже цилиндров на приспособления (независимо от то-
го, хромируется ли каждый цилиндр на отдельной подвеске, ы»
несколько цилиндров на одной общей подвеске) для одновремец,
ного хромирования в ванне необходимо подбирать цилиндры с оди-
наковыми или близкими по величине размерами и допусками. Это
позволит хромировать их вместе одинаковое количество часов, т. е
можно будет одновременно начать и одновременно кончить процесс
хромирования для всех цилиндров. Это представляет значительные
удобств при организации процесса и -ца^т экономию в работе.
Электродекапирование
Несколько цилиндров, смонтированных на общем приспособлю
нии, подвергаются кратковременной обработке обратным током,
т. е. проходят операцию анодного электродекапирования. На го-
верхности хорошо обезжиренного цилиндра все же имеются тон-
чайшие пленки окислов, которые необходимо удалять. При анодной
электродекапировании происходит разрушение окисной пленки, до-
полнительная очистка поверхности и микроскопическое выявление
кристаллической структуры основного металла. Этим и достигается
прочное сцепление хрома с материалом цилиндра.
Электродекапирование обычно выполняется в отдельной ванне,
применяемой также для травления хрома с целью получения пори-
стости. Операцию анодного травления можно выполнять и в
основной ванне хромирования, но это может вызвать загрязнение
электролита аноднорастворяющимся железом. При большом На-
коплении железа в ванне приходится в конце концов сменять
электролит. Удалить железо из электролита невозможно, а при-
сутствие его в количестве до 15—20 г/л делает дальнейшее хро-
мирование практически невозможным.
В качестве электролита для декапирования может быть
пользован как чистый хромовый ангидрид, так и хромовый э1Л
тролит с небольшим содержанием серной кислоты. Состав электрЯ
лита в данном случае не имеет особого значения. Степень травле-
ния стальной поверхности зависит от количества пропущенная
ампер-минут на дециметр поверхности, т. е. от плотности тока I
продолжительности декапирования. Меньшее влияние оказывав!
температура электролита. На практике установились СледуюпЯ
величины, превышать которые не рекомендуется: температур
электролита должна 'быть 50—52°Ц, плотность обратного т<»4
1
30—35 а/дц2 и продолжительность обработки 60—80 секунд. Если
инодное электродекапирование проводится в основной ванне хро-
мирования при температуре 60°Ц, то рекомендуется применить
плотность тока 30 а/дм2 в течение 45—60 секунд. Стали с боль-
шим содержанием углерода не следует подвергать более дли-
тельному электродекапированию, а чугунные детали (блоки, гиль-
зы блоков) совершенно не следует обрабатывать обратным током,
гак как при этом на поверхность может выделиться свободный
углерод, в присутствии которого хром совершенно не осаждается.
Для растворения пленки окислов на чугуне и подготовки чугун-
ной поверхности хорошие результаты дает химическое декапиро-t
Бание чугунных деталей в трехпроцентном водном растворе пла-
виковой кислоты.
По окончании электродекапирования, смонтированные цилин-
дры с подвесками вынимаются из ванны травления, промываются
чистой водой, чтобы не заносить грязного электролита в хромовую
ванну, и быстро загружаются в основную ванну хромирования, чем
предотвращается возможное окисление обработанной поверхности
на воздухе.
Если декапирование выполняется в основной ванне, то по его
окончании сразу начинают хромирование, для чего переключают
полюсы шин иа ванне.
Накопление в ванне железа свыше 15—20 г/л, с одновременным
содержанием трехвалентного хрома, сильно увеличивает сопротив-
ление электролита. Для устранения этого необходимо периодически
прорабатывать электролит с целью уменьшить содержание трехва-
дентного хрома.
Хромирование
Слой плотного хрома наносится на поверхность зеркала цилин-
дра в хромовой ванне следующего состава:
хромовый ангидрид СгО3 255—300 г/л,
серная кислота H2SO4 2,2 - 2,4 г/л.
Ст О8
SO.
Соотношение
от 115 : 1 до 125 : 1.
Содержание СгО3 не должно превышать 10 г/л, а железа —
Режим хромирования и последовательность операций:
а) Прогрев цилиндра для принятия температуры электролита—
’ Мин.
б) Температура электролита — 60 i0,5 °Ц.
в) Плотность тока — 50—60 а/дц1.
г) Напряжение тока — от 6 до 8 в.
Д) Продолжительность процесса хромирования назначается в за-
висимости от необходимой толщины слоя, из расчета осаждения
1Рома толщиной 0,05—0,06 мм в час на диаметр цилиндра.
Для обеспечения постоянства структуры осадка плотного хрома
е°бходимо строго соблюдать режим процесса, т. е. концентрацию
*^ктролита, его температуру и плотности тока. Для этой цели не-
бходимо:
85
1) Поддерживать постоянный состав электролита и постоянной
соотношение СгО3 и SO4.
Для поддержания и корректирования состава ванны необходимо
при гальваническом цехе иметь химическую лабораторию и персо!
нал, который систематически производил бы анализы электролита
и корректировал бы его, добавляя в ванну готовый электролит, не
содержащий серной кислоты сверх той, которая имеется в вид^
примеси в самом хромовом ангидриде.
Строгое соблюдение постоянства структуры пористого осадка1,
в частности требуемого узора сетки каналов и размера площадок,
возможно лишь при наличии лаборатории с совершенным оборуди-
ваиием для аналитического контроля электролита.
Там, где обеспечить лабораторный контроль электролита не-
возможно, необходимо руководствоваться следующими указания-
ми: когда ванна работает, хромовый ангидрид расходуется на вы-
деление металлического хромат, уносится из ванны на деталях и в
вентиляцию, концентрация же серной кислоты меняется незначи-
CrO, I
тельно. Это приводит к уменьшению отношения Умень-
шение этого отношения приводит к изменению структуры осадка
хрома, к уменьшению размера площадок. Сетка каналов становится
очень густой. Наблюдая за изменением узора каналов и сравнивая
его с эталонными образцами, можно установить момент, когда со-
став электролита начинает приближаться к предельно допустимому
В этот момент и необходимо добавить в ванну готовый прорабо-
танный электролит. Последний составляют путем растворения чи-
стого хромового ангидрида (с минимальным содержанием в нем
H2SO4) в дестиллированной воде.
Какое количество электролита необходимо добавить, устанавли-
вают опытным путем, наблюдая за изменением сетки каналов. Ча-
стота корректировки ванны зависит от объема ванны хромирова-
ния, степени ее загрузки и продолжительности процесса хромиро-
вания. Увеличение объема ванны и уменьшение продолжительно-
сти хромирования значительно увеличивают промежуток времени
в течение которого можно эксплоатировать ванну без корректи-
ровки. Целесообразнее пополнять ванну чаще, например, каждые
два дня, нежели допускать резкое нарушение состава ванны, а*
как восстановить нарушенный состав труднее.
Кроме контроля электролита на содержание СгО3 и SO4, необ
ходимо периодически проверять наличие в нем вредных примесе"
как Fe, Си и т. п. При надлежащем уходе за ванной и своевре
менной проработке электролита полная его проверка требует®1'
сравнительно редко (как правило, только в случае, когда электр®
лит вновь составлен или когда появляются серьезные неполаД*®
в работе данной ванны).
2) Поддерживать постоянную температуру при хромировании-
Температура электролита оказывает наибольшее влияние на &
рактер пористого осадка. Поэтому желательно оборудовать ваНк
хорошо действующими средствами подогрева, а для регулирован*1*
температуры применить автоматические приборы, поддерживают*’1
температуру с точностью +0,5°Ц. Применение самозаписывающих
Приборов (самозаписывающие термографы) сильно облегчает под-
держание необходимой температуры. При ручном способе нужно
замерять температуру каждые 15 минут. Когда хромирование про-
изводится в ваннах с большим объемом электролита, умеренное
перемешивание его (механическое или сжатым воздухом) содей-
ствует выравниванию температуры по всему объему электролита.
Однако при этом нужно следить, чтобы электролит был совер-
шенно чистым, без каких бы то ни было механических загрязнений.
В противном случае перемешивание будет поднимать со дна осе-
дающий шлам.
3) Сохранять постоянную плотность тока.
Плотность тока оказывает влияние на скорость отложения
хрома.
Плотность тока на каждом хромируемом цилиндре можно регу-
лировать устройством индивидуальных подводов тока. Для этой
цели при массовом производстве лучше всею устанавливать от-
дельный генератор или выпрямитель на каждую ванну, а силу тока
па каждый цилиндр регулировать с помощью отдельного реостата.
В условиях ремонтных баз, можно одновременно присоединять
несколько цилиндров к одному генератору. Сднакс при этом под-
водить ток надо с применением отдельных контрольных реостатов
и контролирующих приборов. Создание таких устройств позволяет
с достаточной точностью поддерживать необходимую силу тока,
подаваемого на каждый цилиндр в отдельности.
Анодирование
По окончании процесса наращивания плотного хрома цилиндр
вынимают из ванны и промывают дестиллированной водой над
этой же ванной, а затем в ванне с проточной холодной водой. По-
сле этого просушивают цилиндр сжатым воздухом, осматривают
его поверхность и промеряют его диаметр с целью определить про-
должительность анодирования.
Анодная обработка цилиндра (травление поверхности хрома на
обратном токе) имеет своим назначением создать пористую кана-
лообразную поверхность зеркала цилиндра.
Для анодной обработки можно использовать ванну, в которой
производилось электродекапирование. Цилиндр вновь монтирую,
на специально выделенную для этой цели подвеску с анодом (такой
Же конструкции, как и для хромирования), погружают в ванну и
травят его акодно на обратном токе при следующем режиме:
температура электролита — 50--53°Ц:
плотность тока — 35—тО а/дц2;
продолжительность анодной обработки — 10—15 мин.
Продолжительность анодной обработки назначается в зависимо-
сти от общей толщины слоя хрома. Травление поверхности в тече-
ние 15 мин. создает каналы глубиною в 0,1 мм и увеличивает ^диа-
метр цилиндра на 0,05- 0,08 мм. Ясно, что при незначительной об-
Щей толщине слоя 0,15—0,2 мм на сторону, необходимо процесс
кодирования продолжать не более 10 мин., а иногда и уменьшить
ег° до 8 мин. ’ S7
Когда травление производится непосредственно в ванне хромв
ровакия по окончании нанесения хрома, т. е. при температурь]
60°Ц, без осмотра и промывки цилиндра, интенсивность травления
повышается. Это происходит, видимо, потому, что поверхность
хрома не запассивирована и начинает растворяться немедленно по-
сле включения обратного тока.
Механическая обработка пористой поверхности
После анодной обработки цилиндр подвергается промывке]
сушке и контролю с целью определить степень требуемой механиче-
ской обработки. Только после этого он поступает на механическую!
обработку хонингованием (см. гл. III, § 4).
В процессе механической обработки необходимо периодически!
осматривать поверхность зеркала с помощью лупы или приспосоД
бленного для этой цели микроскопа с целью проверить, не ска
лываются ли грани площадок у границы каналов.
Очистка пористой поверхности после механической
обработки
После механической обработки пористая поверхность сильно
бывает загрязнена частицами абразивного материала хонинговалЛ
ных брусков и крошками хрома, удаляемого с поверхности. Эти
частицы забивают поры и каналы. Если их не удалить, они впо-
следствии могут вызвать повышенный износ поршневых колец в
первые часы работы двигателя.
При плохой очистке каналов часто наблюдается необычное яв-
ление: после хорошей механической обработки вполне доброкаче-
ственного пористого осадка хрома износ колец превышает нормаль-
ный. Опыт показал, что промыть пористую каналообразную поверх
ность обычными средствами почти невозможно, так как частицы
очень прочно застревают в каналах и порах.
Для полной очистки каналов от застрявших частиц требуется
не менее чем трехкратная промывка. Это подтверждается и резуль
татами специальных исследований влияния промывки, проведенных
американскими фирмами. Колдуэлл (31) провел специальное
исследование по удалению грязи и абразивных остатков с поверх-
ности хромированного цилиндра R-1820, обезжиренного паром >
очищенного нагнетанием в цилиндр трихлорэтилена под воздуШ;
ным давлением в 6,3 ат. Ниже приведено количество собранной
и взвешенной грязи.
, Таблица 9 В
Реяультаты Циклы Вес огадочаой грязк, г Процент общего веса
1 1-я половина 0.298 50
2 1 половкна 0,160 27
2 1-я половина 0,080 13
2-я половина 0,060 10
Всего... 0,598 10»
88
Как видно из этой таблицы, при первой очистке удалено 50%,
при второй 27%, при третьей 13% и четвертой 10% общего коли-
чества удаленной грязи.
Таким образом, даже при применении совершенного метода очи-
стки не представляется возможным удалить грязь за два цикла.
Тем более это невозможно при таких примитивных способах как
полоскание в бензине, промывка шприцем и т. п.
Хорошие результаты можно получить трехкратной промывкой
горячей щелочью под давлением 6—8 ат. Растворитель необходимо
направлять через трубку с наконечником, направленным перпенди-
кулярно к поверхности зеркала и установленным на расстоянии
15—20 мм от нее, чем достигается выбивание частиц из пор. Ци-
линдр при этом должен вращаться, а наконечник — перемещаться
вертикально вдоль поверхности зеркала.
На одной из авиарембаз применили очистку горячим содовым
раствором. Его подавали на зеркало через шланг с наконечником
под давлением в 6 ат. Применение этого способа заметно умень-
шило износ поршневых колец при испытании моторов на стенде.
В заключение отметим, что надежная очистка пористой поверх-
ности — одна из важнейших операций, от которой в значительной
мере зависит успех применения пористого хромирования вообще.
Контроль качества
Контроль качества при пористом хромировании имеет особое
значение. Весь технологический процесс должен строго соблю-
даться, так как только в этом случае можно систематически по-
лучать хорошие пористые отложения хрома.
При недостаточно строгом и полном контроле даже хорошо на-
лаженное производство может быстро расстроиться из-за подчас
небольшого упущения.
На протяжении всего процесса восстановления цилиндров не-
обходимо особенно тщательно контролировать:
а) качество применяемых химикатов и их соответствие техни-
ческим условиям и ГОСТ;
б) чистоту механической обработки цилиндров до хромирования
пУтем проверки фактически применяемых режимов, абразивных ма-
териалов, соблюдения принятой технологии, а также сопоставления
сработанной поверхности с эталонами;
в) правильность выполнения подготовительных операций и ис-
правность применяемых приспособлений;
г) состав электролита и порядок корректировки, проверку веде-
ния технологического журнала ванн хромирования;
Д) точность соблюдения режима хромирования (температуры
анны, плотности тока и продолжительности процесса);
е) соблюдение технологии механической обработки пористой
0Верхности (хонингования или полировки);
й ж) соответствие характера пористой поверхности (узора кана
и размера площадок) принятым для данного типа цилиндров
Талонам;
84
ехночоги 1ескиЙ процесс восстановления цилиндров авиамотору]
Наименование операции
Назначение
Оборудование, приспо!
соблеиия и материалы!
Очистка наружной по-
верхности цилиндра
Удаление лакокрасоч-
ного покрытия с наруж-
ной поверхности головки
и гильзы цилиндра для
предохранения электро-
лита от загрязнения
1. Пескоструйный Л
парат.
2. Сжатый воздух.
3. Защитные экраны Я
I
I
,Механическая обработ-
ка зеркала цилиндра до
хромирования
Дефектация и клей-
мение
Придание внутренней
поверхности зеркала ну-
жной геометрической
формы н чистоты
I. Шлифовальный ста-
нок.
2. Хонинговальный ста-
нок.
3. Полировальный ста-
нок.
4. Измерительный ин-
струмент.
5. Шлифовальный ка-
мень 125X32X32- (для
цилиндров мотора AUI-
62ИР), зернистость—60,
связка — керамиковая,
абразив — алунд
6. Хонинговальные бру-
ски 100X13X13, степень
твердости м2 или м3 зер-
нистость 325—400, сзяз-
ка керамиковая, абра-
зив — алунд,
Определение толщины
слоя хрома, который не-
обходимо отложить на
зеркале цилиндра
1. Измерительный ин-
струмент.
2. Цифры и буквы. I
3. Молоток
Консервация
Предохранить зеркало
от окисления (коррозии)
1. Технический ваз«'
лин.
2. Волосяная щетка.
80
АШ-62ИР пористым каналообразным хромом
Режим работы и порядок выполнения
операции
Установить цилиндр в специальном приспособ-
лении, изолировать всю внутреннюю поверхность
зеркала, наружную поверхность юбки и фланец
крепления, а также фланцы крепления всасы-
вающего и выхлопного патрубков, свечных вту-
лок и направляющих втулок клапанов. Для это-
го надеть хомут на юбку цилиндра, ввернуть
бракованные свечи в свечные втулки, надеть
трубки на направляющие втулки, закрыть кла-
панные коробки крышками, а отверстия— проб-
ками.
Очистить пескоструйной всю поверхность ци-
линдра, затем продуть его сжатым воздухом.
Шлифовать до удаления с поверхности зеркала
рисок, коррозии и «гофра» и получения оваль-
ности не выше 0,05 мм и конусности 0,05 мм.
После шлифовки Цилиндр хонинговать для уда-
ления следов камня и уменьшения овальности
и конусности до 0,03—0,04 мм. Если отсутствует
хонинговальный станок, зеркало гильзы цилиндра
отполировать наждачным полотном зернистостью
№ 00 или № 0000 до удаления следов
шлифовального круга. Чистота окончательной
обработки поверхности под хромирование —
10—12 микродюймов. В случае, когда цилиндр
после шлифования не подвергают хонингованию,
овальность и конусность цилиндра не должны
превышать 0,03—0,04 мм.
По окончании механической обработки немед-
ленно смазать зеркало цилиндра тонким слоем
технического вазелина
Примечание
1. До поступления в
гальванический цех ка-
ждый цилиндр тщатель-
но дефектируется в мо-
торном цехе.
2. Временно до обору-
дования пескоструили
разрешается применять
очистку и промывку в
горячем содовом раство-
ре и бензине до полно-
го удаления краски
1. В случаях, когда при
шлифовании достигаются
необходимые геометри-
ческие формы и высокая
чистота обработки (10—
12 микродюймов) можно
не производить хонинго-
вания или полировки.
2. Для хонингования
разрешается применять
бруски с твердостью G,
L, 5 и Н фирмы Нор-
тон.
3. Заправить фаски иа
юбке цилиндра и устра-
нить забоины
Замерить диаметр цилиндра и осмотреть каче-
ство поверхности. Результаты занести в паспорт.
Клеймить цилиндр (в клейме указать порядко-
вый номер цилиндра, номер базы и требуемую
толщину наращивания хрома по диаметру, на-
пример: 17 № 400X0,55, что означает порядко-
вый № цилиндра—17, хромировался в АРБ-400,
толщина слоя хрома 0,55 мм). Толщину слоя
выбирать с расчетом получения номинального
размера цилиндра, пригодного для постановки
нормальных поршней и поршневых колец. Тол-
щина слоя хрома может быть любой, она лими-
тируется только наиболее допустимым размером
Диаметра цилиндра
Слегка смазать зеркало ' волосяной щеткой,
смоченной в растопленном вазелине. Выполняет-
ся во всех случаях, когда цилиндр до начала
операций по подготовке к хромированию хра-
нится дольше 4 час.
SU
Наименование операции Назначение Оборудование, приспо- собления и материалы
Промывка Удаление консервирую- щих смазок и загрязне- ний I. Ванна для промыв- ки бензином. 2. Ванна с горячей водой. 3. Ванна с холодной водой. 4. Бензин. 5. Кисти волосяные. 6. Сжатый воздух
Обезжиривание Удаление следов жи- ровых загрязнений 1. Ванночка. 2. Волосяная щетка, j 3. Венская известь. || 4. Холодная проточная! вода
Монтаж приспособле- ния Подготовка к процес- су хромирования 1. Подвеска. 2. Анод. 3. Болты крепления. 4. Ключ. 5. Глубомер
Промывка I. Ванна. 2. Шланг. 3. Холодная проточная! вода
Электродекапирование Создание надежного сцепления хрома с ме- таллом цилиндра 1. Хромовая ванна с электролитом. 2. Источник тока. 3. Таль
9»
Режим работы и порядок выполнения
операции
Примечание
Промыть цилиндр (снаружи и внутри) струей
бензина, а при необходимости протереть волося-
ной щеткой, смоченной в бензине После этого
промыть цилиндр в горячей и холодной проточ-
ной воде. Затем продуть внутреннюю полость
цилиндра сжатым воздухом
В случае отсутствия
горячей воды можно ог-
раничиться многократ-
ной промывкой в холод-
ной воде
Протереть кашицей венской извести и промыть
зеркало цилиндра струей холодной воды, повто-
ряя операцию не менее трех раз
До начала монтажа все контактные поверх-
ности подвески, анода и штанги ванн должны
быть тщательно зачищены и иметь свежий, не
окисленный вид. Поверхность анода должна
быть также зачищена. Подвеска укрепляется к
фланцу цилиндра восьмью болтами. До начала
монтажа на юбку цилиндра устанавливают за-
щитный экран, изготовленный из железа, а в
камеру сгорания — специальное изолирующее
донышко из плексигласа. Все операции выпол- i
няются быстро. Глубомером в четырех точках
проверяют точность установки анода по оси ци-
линдра. Допускаемое отклонение — 0,5 мм
Промыть цилиндр с собранными подвесками и
анодом струей холодной проточной воды
Если нет венской из-
вести, можно применять
отходы карбида, соду
или гашеную известь
Не следует касаться
анодом зеркала цилин-
дра
Эту операцию, как и
предыдущую, выполнять
быстро и по окончании
цилиндр немедленно от-
править на электроде-
капирование
Смонтированный цилиндр погрузить в спе-
циальную хромовую ванну, отведенную для об-
работки деталей обратным током.
Состав ванны: хромовый ангидрид (CrOs) —
150—350 г,л: серная к (лота (1'2SO4> 1,0- 2,5 г'л.
Допустимые пределы образования в ванне
трехвалентного хрома — до 20 г/л, а железа —
До 30 г/л.
Режим работы:
а) прогрев цилиндра в ванне до принятия ее
температуры 5 мин.;
б) температура элжтролита — 50—55°Ц;
в) плотность тока — 35—40 а/дм2;
г) продолжительность декапирования
!—-1 5 мин.
93
Оборудование, приспо-
собления и материалы
Наименование операции
Назначение
Промывка
Хромирование
Предохранение от за-
грязнения основного эле-
ктролита
Нанести на поверх-
ность зеркала цилиндра
слой плотного хрома
1, Ванна.
2. Холодная проточная
вода
1. Основная хромовая
ванна с электролитом.!
2. Источник постоян-
ного тока
Промывка и демонтаж
Осмотр качества оса-
жденного хрома и под-
готовка к анодной обра-
ботке
1. Ванна хромового I
ангидрида, основная.
2. Ванна с проточной
холодной водой.
3. Таль.
4. Ключи.
5. Сжатый воздух.
6. Мерительный инст-
румент
24
Режим раббты и порядок выполнения
операции
Примечание
Вынуть цилиндр с приспособлением из ванны
и промыть холодной проточной водой
После промыйки вынутый из ванны декапи-
рованный цилиндр перенести в основную ванну
хромирования следующего состава: хромовый
ангидрид I'CrOj)—2jo—ouU г/л; серная кислота —
2,2—2,4 г/л.
Пределы образовавшихся примесей: трехва-
лентный хром — не более 10 г/л; железо — не
более 10 г/л. Соотношение ——— всегда должно
SOj
быть в пределах от 115:1 до 125:1.
Прогрев цилиндра до температуры электроли-
та — 3 мин.
±0,5
Температура электролита — 50 °Ц
Плотность тока 50—60 а/дмй.
Продолжительность процесса хромирования
выбирается в зависимости от необходимой тол-
щины, из расчета осаждения 0,05—0.06 мм в
час на диаметр цилиьдра
По окончании отложения плотного хрома вы-
нуть цилиндр из ванны, тщательно промыть его
над этой же ванной дестиллированной водой
±ля сохранения более постоянного уровня хро-
мового электролита), затем промывать проточной
холодной водой в промывочной ванне, после чего
демонтировать и продуть сжатым воздухом.
Осмотреть состояние’ хромового покрытия и за-
мерить диаметр. Годные цилиндры направить на
анодирование с целью получения пористого
хрома
1. Точное соблюдение
указанной концентрации
электролита достигается
частым контролем со-
става ванны и добавле
нием готового электро-
лита.
2. Наряду с соблюде-
нием заданной концент
рации электролита и его
состава необходимо на
протяжении всего про-
цесса строго соблюдать
температурный режим.
3. Толщину слоя плот-
ного хрома выбирать с
расчетом восстановлении
заданного диаметра плюс
0,08—0,10 мм для после-
дующего хонингования
и анодирования.
4. Толщина хрома мо-
жет быть любой и 0.1-
ределяется исключитель-
но допустимым макси-
мальным изпиейм ци-
линдра.
5. В случае перерыва
в подаче тока допускает-
ся наращивание хрома
на хром; при этом об-
ратный ток применять
нельзя, а необходимо в
течение двух минут при
помощи реостата посте-
пенно увеличить силу
тока до требуемой
Разрешается прошли-
фовать цилиндр в слу-
чае более толстого отло-
жения слоя плотного
хрома. После этого ци-
линдр поступает иа ано-
дирование
95
Наименование операции Назначение Оборудование, приспо-, собления и материалы
Анодная обработка, об- разование каналообраз- яой пористой поверхно- сти Получение каналооб- разной пористой поверх- ности наружного слоя 1. Подвеска с анодом, 2. Хромовая ,ванна с электролитом. 3. Источник постоян- ного тока
Промывка, демонтаж, сушка 1. Ключи. 2. Ванна с проточна) водой
Контроль Определение качества поверхности пористого слоя и необходимой про- должительности механи- ческой обработки 1. Лупа с 15-кратныи увеличением. 2. Мерительный инст румент. 3. Эталоны
Механическая обработ- ка пористой поверхности зеркала цилиндра Получение необходимо- го качества поверхност- ного слоя 1. Хонинговальный стат нок. 2. Хонинговальные бруски. 3. Керосин
Режим работы и порядок выполнения
операции
Примечание
Смонтировать цилиндр на подвеске с анодом,
выделенным только для анодной обработки, и
обработать обратным током (цилиндр служит
анодом, а свинцовый анод катодом) в ванне,
где производится электродекапирование при сле-
дующем режиме:
а) Прогрев цилиндра в электролите — 5 мин.:
б) Температура электролита — 50—53°Ц;
в) Плотность тока — 35—40 а/дм2;
г) Продолжительность анодной обработки —
10—15 мин.
Продолжительность ано-
дирования выбирается
в зависимости от общей
толщины слоя хрома.
Допускается повторное
анодирование для
исправления размера
диаметра цилиндра и
лучшего проявления пор.
При этом должен сохра-
няться номинальный диа-
метр цилиндра. При ано-
дировании в течение
10—12 минут диаметр
цилиндра увеличивается
примерно на 0,05—0,07
мм, в зависимости ст ус
ловий подготовки самого
процесса
Промыть в проточной холодной воде, снять
подвеску с анодом и просушить цилиндр и при-
способления сжатым воздухом
Невооруженным глазом и при помощи лупы
осмотреть поверхность зеркала и сравнить ха-
рактер распределения каналов (узор), как на
эталонах. Замерить диаметр цилиндра и запи-
сать размеры в его паспорт. Годные цилиндры
направить в механический цех па хонингование
Хонингование — основной вид механической
обработки после хромирования пористым хро-
мом. При помощи хонингования легко удаляются
частицы хрома, образующиеся после анодиро-
вания, и обрабатываются площадки между ка-
налами. Рекомендуются следующие основные
данные режима хонингования:
Чистовое хонингование
а) Хонинговальные бруски зернистостью
500—600.
б) Твердость см - м3.
в) Абразив — экстра-карборунд
г) Число оборотов — 210 в мин.
д) Число двойных ходов — 60 в мин.
Применять быстрое резание при малом давле
пии и обязательное охлаждение керосином.
Толщина снимаемого слоя может быть до
0,03 мм на диаметр.
Овал и конус после хонингования допускаются
че более 0,03—0,04 мм
1. Дополнительная ме-
ханическая обработка в
виде холодной обкатки
на установке, ручной
притирки зеркала коль-
цами или притирки на
приспособленном стайке
производится в моторном
цехе.
2. При отсутствии бру-
сков зернистостью 500—
600 разрешается (вре-
менно) применять брус-
ки зернистостью 320—
400.
Оборудование, приспо-
собления и материалы
Наименование операции
Назначение
Промывка
Удаление следов абра-
зивных материалов
1. Содовый раствор. I
2. Сжатый воздух.
3. Установка для про-
мывки под давлением
Окраска и сушка
Контроль
Предохранение наруж-
ной поверхности цилин-
дра от коррозии и тер-
мообработка
Проверка качества вос-
становления цилиндра и
заполнение паспорта
.1. Пульверизатор.
2. Краска черная.
3. Сушильный шкаф
1. Мерительный инст-
румент.
2. Лупа.
3. Эталоны
Режим работы'и порядок выполнения
операции
Примечание
После хонингования очень тщательно промыть
цилиндр под давлением. Промывку производить
щелочным раствором соды с другими компонен-
1 тами (температура раствора не менее 50—60°Ц;
давление — 5—6 ат). После этого повторно про-
| мыть цилиндр в холодной воде и продуть сжа-
I тым воздухом
I Головку цилиндра и гильзу до фланца креп-
ления покрыть грунтовкой (в случае необходи-
мости) и лаком. Просушить цилиндр в электро-
шкафу при температуре 200—230°Ц в течение
1,5—2 час.
Произвести осмотр всего цилиндра в особен-
ности зеркала цилиндра. При этом убедиться:
а) в равномерности сетки каналов и наличии
ее на всей поверхности цилиндра;
б) в отсутствии скалывания граней каналов
или отдельных мелких площадок;
в) в отсутствии следов абразива в порах ка-
налов, в камере сгорания и в месте соединения
головки;
г) в соответствии узора сетки каналов приня-
тым эталонам, согласно принятой эталонной си-
стеме;
д) в хорошем качестве окраски цилиндра.
Все результаты контроля занести в паспорт
(заполняется в одном экземпляре). Контрольно-
му мастеру обязательно выбить на фланце ци-
линдра свой штамп.
Годные цилиндры отправить вместе с паспор-
том в моторный цех для холодной обкатки или
обработки зеркала поршневыми кольцами и по-
следующей установки на мотор. Средние пока- '
затели режима хромирования занести в журнал
хромирования цилиндров моторов
Следует отметить важ.
ность этой операции: ос-
тавление абразивного
материала в каналах
может привести к уси-
ленному износу колец в
момент приработки мо-
тора
з) качество очистки пористой поверхности после механическ
обработки;
и) окраску и консервацию готового цилиндра.
Все данные контроля записываются в паспорт цилиндра, а
фланце окончательно принятого техническим контролем цилиндра
рядом с выбитым номером ремонтной базы, производившей хрокЛ
рование, порядковым номером цилиндра и толщиной нанесенного
слоя хрома — мастер ОТК ставит свой штамп. Затем цилиндр с
паспортом передаегся в моторный цех, где его после дополнитель-
ной механической обработки обкаткой устанавливают на мотор. I
3. /ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ВОССТАНОВЛЕНИЯ
ЦИЛИНДРОВ МОТОРОВ ТИПА АШ-62ИР
Ниже приводится технологический процесс восстановления ;к
линдров АШ-62ИР, разработанный с учетом обычного оборудования
гальванических цехов ремонтных баз.
Практика освоения пористого хромирования показала, что пут
постепенного дооборудования гальванического цеха необходимым;'
устройствами можно добиться более строгого соблюдения приве
денной технологии. Выполнение всех требований технологического
процесса обеспечивает вполне доброкачественную работу цилин*
дровой группы и устраняет все недостатки, наблюдавшиеся ранее
при применении плотного твердого хромирования цилиндра.
Конечно, в зависимости от конкретных условий каждой р
монтной базы, возможно, потребуется внести в постоянную схему
технологического процесса те или иные коррективы, но они должна
быть сделаны в полном соответствии с приведенными в настоящей
работе общими указаниями.
Эталоны типа пористой каналообразной поверхности для зеркала
цилиндров мотора АШ-62ИР
Технология пористого хромирования предусматривает строгое
соблюдение заданных режимов и состава хромового электролит^
Только при этом условии можно обеспечить постоянное получение
однородной пористой каналообразной поверхности на зеркале ци-
линдра. Такая поверхность состоит из площадок определенных рал
меров, окаймленных каналами. Размер площадок и каналов уста-
навливается для каждого типа мотора в соответствии со специфи
ческими условиями работы его цилиндровой группы.
Однако отсутствие необходимых оборудования и средств конт-
роля иногда затрудняет получение отложений строго однородного
типа. Поэтому технологией устанавливаются пределы отклонен»?
от желательного типа пористой каналообразной поверхности.
На рис. 27 приведены образцы допустимых типов отложений
изготовленные в натуральную величину способом контактных отШ'
чатков. Всего установлено четыре типа размеров площадок и уз^
ра каналов.
1-й тип (рис 27 вверху слева). Отложение ,с минимально Д|
пустимыми размерами поверхности площадок между каналам»
10»
размер площадок колеблется от 0,3 до 0,5, мм2. Как площадки, так
у каналы просматриваются невооруженным глазом, а вся поверх-
ность состоит из равномерной густой »сетки каналов и малых пло-
щадок чисто обработанного хрома.
Рис. 27. Фотооттиски с цилиндров АШ-62ИР, восстановленных пористым
каналообразным хромом, с сетками каналов и площадками разных типов:
«верху слева—эталон отложения 1-го типа; справа—эталон 2-го типа;
внизу слева—эталон 3-го типа; справа—эталон 4-го типа.
2-й тип (рис. 27 вверху справа). Отложение хрома с более
'рупными и более неравномерными площадками, чем у отложе
Чий первого типа: величина площадок колеблется от 0,5 до 1,5 мм2,
й они хорошо видны на зеркале цилиндра.
3-й тип (рис. 27 внизу слева). Отложение с более крупными
й равномерными площадками хрома, чем у отложений второго
тИпа: величина, основной массы площадок колеблется от 1,5
2,0 мм2. <
4-й тигг (рис. 27 внизу справа). Отложение с максимально
допустимыми размерами основной массы площадок, размер кото
колеблется от 2,0 до 3,0 мм2. .
101
Предварительные результаты эксплоатации показали, что соблю.
дение размеров площадок и характера узора каналов очень важно
и непосредственно влияет на работу цилиндров. Наличие отклоне-
ний от эталонов приводит к следующим последствиям:
1) Если размеры площадок меньше, чем у отложений первого
типа (площадки не просматриваются невооруженным глазом) воз-
можен преждевременный износ поршневых колец в таких ци-
линдрах.
2) Если размеры площадок больше, чем у отложений четвертого
типа, то на зеркале цилиндров с таким отложением образуются
продольные риски.
Отсюда следует, что все цилиндры, у которых поверхность по
размерам площадок и характеру узора каналов не соответствует
установленным четырем эталонным типам, подлежат расхромиро-
ванию и повторному восстановлению.
Таким образом, для обеспечения нормальной работоспособности
цилиндровой группы и поршневых колец необходимо строго соблю-
дать требования, относительно характера поверхности зеркала
цилиндра, восстановленного пористым каналообразным хромом, и
устанавливать на моторы только те цилиндры, которые соответ-,
ствуют фотоснимкам эталонов.
Рис. 28. Отпечаток поверхности цилиндра Пратт-Уит-
ней, восстановленного пористым каналообразным хро-
мом. Характер сетки каналов и площадок соответствует
эталону 2-го типа.
Это подтверждается опытом эксплоатации как моторов
АШ-62ИР, так и осмотром цилиндров моторов Пратт-Уитней, ха-
рактер пористости которых показан на рис. 28.
4. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ЭКСПЛОАТАЦИИ ЦИЛИНДРОВ
НА МОТОРАХ
Дополнительная механическая обработка
Цилиндр, восстановленный пористым каналообразным хромой'
поступает в моторный цех, где проходит дополнительную механИ'
102
ческую обработку. Цель этой операции — придать поверхности та-
кое состояние, при котором поршневые кольца не только не изна-
шивались бы в процессе приработки мотора на мотороиспытатель-
ной станции, а работали нормально, без замены на протяжении все-
го межремонтного ресурса и при этом изнашивались меньше, чем
аналогичные кольца, работающие в стальных или азотированных
стальных цилиндрах.
Рис. 29. Установка для холодной обкатки ци-
линдров мотора типа АШ-62ИР.
Холодная механическая обработка обкаткой выполняется на спе-
циальной установке (рис. 29) с применением чугунных поршневых
колец и обязательной обильной подачей масла. Для обкатки мож-
но употреблять кольца, не пригодные для работы на моторе (на-
пример, из-за их малой упругости). Установка эта представляет
собою подставку, на которой смонтирована центральная часть кар-
тера с коленчатым валом. Коленчатый вал приводится во враще-
ние от отдельного электромотора с различным числом оборотов, в
зависимости от мощности мотора и передаточного устройства.
Н<э одной из авиарембаз изготовлена такая установка с числом
оборотов коленчатого вала, равным 210 в мин. На другой ремоазе
колончатый вал такой установки делает 400 об/мин.
ЮЗ
Продолжительность холодной обкатки устанавливают экспери-
ментально, в зависимости, главным образом, от того, насколько
доброкачественно выполнено хонингование пористой поверхности
В упомянутой выше рембазе, где установка делает 210 об/мин, об-
катка продолжается 10 час., а на второй рембазе — 6 час.
Холодная обкатка должна не только создать условия, при ко-
торых кольца не изнашиваются, а цилиндровая группа работает
нормально, но и обеспечить быструю приработку колец при испы-
тании мотора в течение времени, предусмотренного для каждого
типа мотора. С этой целью иногда после шестичасовой обкатки
цилиндров ложными кольцами устанавливают на поршни хорошие
кольца и обкатывают их 15—30 мин., а затем каждый комплек!
колец устанавливают в тот цилиндр, в котором он обкатывался.
Такой способ, правда, связан с нежелательным разжиманием колен,
(при надевании и снятии). Однако на моторах типа АШ-62ИР, на
которых кольца снимаются при небольшом разжатии (ввиду до-
вольно большой величины замка в свободном состоянии—до 25 мм),
этот способ может оказаться полезным. Вообще же следует счи-
тать более правильной обкатку комплекта поршней и поршневых
колец в своих цилиндрах.
На зеркале холоднообкатанных цилиндров не должно быть уча-
стков, не притертых кольцами по всей длине гильзы цилиндра.
Вся поверхность должна быть матовой.
Основным критерием для оценки качества произведенной допол-
нительной обкатки является качество работы цилиндровой группы
при испытании мотора и в эксплоатации.
Монтаж цилиндров и испытание мотора
Дополнительно обкатанные цилиндры устанавливают на мотор
комплектно, на все гнезда картера. Монтаж цилиндров, подбор
поршней и поршневых колец производят, как обычно, в соответст-
вии с техническими условиями и технологией ремонта каждого типа
мотора.
Категорически запрещается в цилиндры, восстановленные по-
ристым каналообразным хромом, устанавливать хромированные
поршневые кольца.
В дело мотора подшивается паспорт хромирования каждого ци-
линдра, а в формуляре мотора делается запись о постановке на
данном моторе цилиндров, восстановленных пористым каналооб-
разным хромом.
Порядок и режимы испытания мотора после ремонта сохраня-
ются те же, что и для мотора с обычными стальными или азотиро-
ванными цилиндрами. Общая продолжительность приработки ци-
линдровой группы при испытании мотора зивисит от типа пористо-
сти и, в особенности, от качества механической обработки. При
соблюдении приведенной технологии поршневые чугунные кольца
так же быстро прирабатываются к зеркалу пористого каналообраз-
ного хрома, как и к стальному зеркалу цилиндра. На поршневых
кольцах моторов, прошедших режимные испытания, не должно
быть:
104
а) рисок на рабочей поверхности;
б) заусенцев на гранях рабочей поверхности;
в) раковин на трущейся поверхности.
Кольца должны иметь равномерную приработку как по пери-
метру, так и по высоте. Падение упругости колец, которая опре-
деляется уменьшением величины замка в свободном состоянии,
яе должна превышать 20%. Наоборот, благодаря резкому улучше-
нию смазки зеркала и колец наблюдается сохранение упругости
колец без заметного ее уменьшения не только при испытании мо-
тора после ремонта, но и при длительных испытаниях мотора по
специальной программе. Разумеется, никакого дымления цилиндров
или замасливания свечей не должно быть. При осмотре деталей
цилиндровой группы мотора не следует снимать кольца с поршней
я проворачивать их в канавках. После осмотра цилиндры устанав-
ливаются на свои прежние места.
Эксплоатация моторов с цилиндрами, восстановленными
пористым хромом
Моторы с цилиндрами, восстановленными пористым каналосб-
разным хромом эксплоатируются на самолетах в таком же порядке,
как и моторы с нормальными стальными или азотированными ци-
линдрами. Никакого дополнительного ухода эти моторы на протя-
жении всего межремонтного ресурса не требуют.
В случае съемки цилиндра по какой-либо причине (например,
из-за прогара клапана) поршневые кольца с поршней не снимаются,
а цилиндры после ремонта устанавливаются в свои гнезда. Какая
бы то ни была зачистка цилиндра наждачными шкурками и брус-
ками запрещается.
При замене колец устанавливать в хромированные цилиндры
хромированные поршневые кольца категорически воспре-
щается.
В формуляры моторов, кроме обычных записей, следует допол-
нительно записывать, как работает цилиндровая группа (расход
масла, нет ли замасливания свечей и дымления цилиндров, сохра
яяется ли компрессия на протяжении ресурса).
Повторное использование цилиндров
Цилиндры, восстановленные пористым каналообразным хромом
и отработавшие межремонтный ресурс, при очередном ремонте под-
вергаются дефектации в общем порядке. В зависимости от состоя-
ния хромового покрытия, при повторном использовании цилиндров,
необходимо руководствоваться следующим:
а) Если пористая каналообразная поверхность зеркала сохрани-
лась, нет механических повреждений и геометрические размеры
Цилиндра (овальность и конусность) соответствуют техническим
условиям, — цилиндр устанавливают на тот же мотор в свое гнездо
без какой бы то ни было механической обработки зеркала.
б) В случае, когда пористая каналообразная поверхность сохра-
нилась и размеры цилиндров не пострадали, но на зеркале име-
ются незначительные продольные риски, — такие цилиндры следует
подвергать кратковременному хонингоьанию с целью притуплени9
и устранения заусенцев у граней рисок. После этого цилиндрь
устанавливают на мотор в свое же гнездо По окончании хонинго.*
вания необходимо осмотреть зеркало цилиндра и убедиться в не.
лччик каналов на всей его поверхности.
в) Если овальность и конусность цилиндра превышают допуски,
установленные техническими условиями, порист ый слой частично
сработался или на зеркале имеются повреждения, которые не мо-
гут быть устранены кратковременным хонингованием, — такие ци-
линдры необходимо расхромировать, а затем вновь подвергнуть
хромированию, соблюдая обычную технологию.
5. ВЫВОДЫ
Из рассмотрения вопросов технологии пористого каналообраз-
ниго хромирования цилиндров авиамоторов следует, что этот про-
цесс не требует специальных электролитических или химических
растворов, особых приспособлений Он осуществляется на уже из-
вестном и давно нашедшем свое применение стандартном оборудо-
вании для твердого хромирования цилиндров. Однако в зависи-
мости от существующего оборудования гальванического цеха, для
удовлетворения требований контроля и корректировки электролита,
поддержания постоянной температуры электролита и постоянно#
плотности тока, возможно, потребуется дооборудовать хрэмовьц
ванны автоматами, создать цеховую химическую лабораторию, обе
спечить индивидуальный подвод гока к каждому цилиндру, пр1 ме-
нять соответствующие подвески и аноды. Кроме того, требуется
организовать процесс хонингования и очистки пористой поверхности
от загрязнения, а также холодную обкатку цилиндров на специаль»
но изготовленной простейшей установке. Все эти установки, присно
собленчя и оборудование частично могут быть изготовлены силами
ремонтных баз.
Таким обпазом, в ремонтных базах могут быть созданы все
условия, необходимые для освоения пористого каналообразногс
хромирования цилиндров в соответствии с изложенным технологи-
ческим процессом.
106
ГЛЙВА ПЯТАЯ
ДООБОРУДОВАНИЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ЦЕХА
ДЛЯ ПОРИСТОГО ХРОМИРОВАНИЯ
Переходу от восстановления цилиндров плотным хромом к пори-
стому каналообразному хромированию, а также освоению всего
процесса пористого каналообразного хромирования, должна пред-
шествовать некоторая подготовка оборудования и приспособлений.
Это объясняется тем, что основным требованием в данном слу-
чае является не только качество и размерность но и постоянство
структуры самого слоя, так как в противном случае пористость
получается различная, и это может ухудшить условия работы ци-
линдровой группы.
Устройство хромировочной ванны, подводка тока от источника,
конструкция подвески для завешивания цилиндра (или гильзы
блока) и анода оказывают исключительно большое влияние на ка-
чество отложения слоя хрома. Неправильно сконструированные или
плохо изготовленные приспособления часто являются причиной на-
рушения нормального процесса хромирования. В настоящей главе
особое внимание будет уделено вопросам разработки правильной
конструкции, изготовления и применения подвесок и анодов для
хромирования цилиндров.
1. ПЕРЕОБОРУДОВАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ ХРОМОВЫХ
ВАНН
Чтобы использовать существующие хромовые ванны для пори-
стого хромирования цилиндров, необходимо их несколько переобору-
довать. Работа эта в основном сводится к следующему:
На круглых катодных штангах наваривают площадки из тол-
стой шинной меди. Для этой цели снимают штанги с ванны и в ме-
стах, где намечено приварить куски шинной меди, запиливают
лыски. На запиленные лыски устанавливают и приваривают к штан-
ге площадки из шинной меди. Две таких пластины, приваренные,
к штангам, образуют опорные контактные площадки, на которые
потом опираются концы подвески. На рис. 30 показана ванна, у
которой штанги переделаны вышеизложенным способом»
Ю7
Рис. 30. На круглых штангах хромовой ванны наварены площадки
со шпильками.
---'-У
Рис. 31. Анодный кабель при*
соединяется контактными пла-
станами.
Подвод тока к анодам надо переделать. Обычно ток подводится
ж анодам цилиндров через круглую штангу с зажимами, приварен-
ными к медному кабелю, вто-
рой конец которого заливался
свинцом анода.
Если переделать шины, под-
водящие ток, и распределитель
ные щитки с контрольными
приборами на каждый хроми
руемый цилиндр не представ
ляется возможным, можно и
на анодной штанге приварить
такие же площадки, как те, к
которым прижимаются кон-
тактные пластины, приварен-
ные к анодному кабелю (рис
31). Более надежный контакт
достигается в том случае, если
пластину кабеля анода не при
жимать к контактной площад-
ке, а просто приварить к анод
ной штанге. Вообще более
желателен такой способ соеди-
нения, при котором круглая
анодная штанга удалена от
ванны, а ток подводится от-
дельным кабелем, один конеД
которого приварен к шинам, в
другой заканчивается медной пластиной в виде вилки, присоеди-
няемой к аноду. На одной из рембаз этот способ был осуществ-
лен и, как видно на рис. 32, к каждой ванне были подведены три
медных кабеля для трех цилиндров, одновременно хромируемых
в ванне.
Рис. 32. Подвод тока к анодам цилиндров при помощи отдельного
кабеля к каждому цилиндру.
Существенным недостатком такого метода подводки тока яв-
ляется отсутствие отдельных щитков с контрольными приборами,
реостатами, рубильниками на каждый отдельный цилиндр, что не
позволяет точно регулировать плотность тока на каждом цилиндре
Кроме того, при загрузке или выгрузке отдельных цилиндров неиз-
бежно нарушается режим хромирования других цилиндров, одно-
временно хромируемых в этой ванне. Тем не менее опыт показал,
что при тщательном выполнении работ, указанные переделки
существующих ванн обеспечивают надежную подводку тока и,
следовательно, удовлетворительное хромирование цилиндров пори-
стым каналообразным хромом.
2. ИЗГОТОВЛЕНИЕ НОВОЙ ХРОМИРОВОЧНОЙ ВАННЫ
Во многих случаях появляется необходимость изготовления но-
вых ванн, в которых можно одновременно хромировать 4--6 ци-
линдров. Так как стандартных проектов таких установок с учетом
требований, предъявляемых технологией пористого хромирования,
еЩе нет, мы более подробно остановимся на этих основных требо-
ваниях. Руководствуясь ими, ремонтные базы смогут сами органи
зовать правильное изготовление ноеых ванн.
Выбор габаритных размеров и формы ванны
В самом начале возникает вопрос о габаритах, т. е. о емкости
Ванны.
I0S
Решение этого вопроса определяется режимом хромирования и.
в частности, объемной плотностью тока, т. е. количеством ампер* ’
которое приходится на один литр раствора. При вычислении объ- 1
емной плотности тока ( а 1 исходят из той силы тока, которая '
\ л /
должна будет применяться для одновременного хромирования в
ванне нескольких цилиндров. Прямоугольные длинные ванны с от-
ношением сторон 1 : 2,5 являются наиболее подходящими для хро
мирования таких крупных деталей, как цилиндры авиационных мо-
торов.
Определение наивыгоднейшего объема ванны зависит от двух
моментов. Хромирование протекает тем спокойнее, и с тем мень-
шими неполадками, чем больше объем жидкости, так как в этом
случае изменение химического состава будет относительно мень-
ше. Точно так же и поддержание постоянной температуры легче
осуществить при большом объеме ванны. Однако итти на чрезмер-
ное увеличение объема ванны невыгодно, так как это связано со
значительными дополнительными расходами на химикаты, изгото-
вление ванны, нагревание и т. д.
Большие ванны занимают много места, изготовление их обхо-
дится дороже и, что особенно важно — на больших ваннах усло-
жняется вентиляция воздуха над поверхностью жидкости. Расход
хромового ангидрида при составлении раствора также увеличи-
вается.
Таким образом, практически приходится выбирать некоторый
средний размер, руководствуясь в основном объемной плотностью
тока, которая нормально не должна превышать 1,2—1,5 ампера на
литр раствора. Однако иногда приходится превышать эти пределы
и сокращать объем жидкости, увеличивая объемную плотность то.
ка, хотя это всегда приводит к осложнениям в режиме хромирова-
ния. Поддерживать постоянный режим становится тем труднее, чем
больше объемная плотность тока.
Для того чтобы точнее решить вопрос о размерах ванны, надо
предварительно решить вопрос о наиболее выгодном объеме элек-
тролита, необходимом для нормального пористого хромирования.
В одной рембазе объем ванны составлял 720 л и хромировались
одновременно три цилиндра, так что на один хромируемый цилиндр
приходилось по 240 л электролита. При таком объеме ванны тем-
пературу было очень трудно поддерживать даже в пределах
+3°Ц, а корректировать ванну приходилось очень часто. В то же
время в другой рембазе в ванне объемом 900 л хромировались
два цилиндра, так как форма ванны не позволяла поместить тре-
тий цилиндр. В этом случае температуру электролита при хроми-
ровании удавалось поддерживать с точностью до +1°Ц, а коррек-
тировка раствора производилась значительно реже, чем в первом
случае. Колебания температуры электролита, при малом объеме
ванны, более значительны уже потому, что при одновременном хро.
мировании трех и более цилиндров, из-за несовершенства контак-
тов и т. п. часть электроэнергии затрачивается на джоулево тепло
и поднимает температуру электролита. Кроме того, система подо-
ПО
срева и охлаждения ванны с меньшим объемом должна быть очень
совершенной, чтобы имелась возможность быстро выравнивать тем-
пературу. Малейшие упущения быстро вызывают либо перегрев ра-
створа, либо, наоборот, переохлаждение электролита.
Можно считать, что при одновременном хромировании от 3 до
5 цилиндров типа АШ-62ИР (поверхность каждого около 14 дм*)
с плотностью тока в 50 а/дм*, т. е. при 700 а на каждый цилиндр,
желательно иметь на каждый цилиндр от 350 до 450 л электро-
лита.
Имея в виду прямоугольную форму ванны с односторонним
бортовым отсосом, можно рекомендовать для одновременного хро-
мирования трех цилиндров типа АШ-62ИР ванну емкостью в
1200 л.
Для одновременного хромирования пяти цилиндров требуется
ванна размером 3X0,6X1,2 м, что дает объем электролита не ме-
нее 1,8 м3.
Для удобства работы такие ванны опускают в специально под-
готовленные котлованы, так как в противном случае они окажутся
очень высокими и работать возле них будет неудобно.
Подогрев ванны
Можно считать, что колебания температуры в пределах
+0,5°Ц являются допустимым пределом уклонений температуры.
В тех случаях когда в практике все же наблюдаются большие от-
клонения от заданной температуры, это объясняется тем, что имею-
щееся оборудование не позволяет выдерживать такие строгие пре-
делы.
На практике применяются три вида подогрева хромировочных
ванн: электрический, паровой и газовый. Остановимся на особен-
ностях каждого из них.
Электрический способ подогрева более распространен
там, где при паровом подогреве пар в летнее время отсутствует.
ЭлеКтроподгрев осуществляется двумя способами:
1) Спирали нагрева расположены под дном ванны и подогре-
вают всю поверхность дна ванны.
2) В водяную рубашку вводятся специальные электрогрелки в
виде труб. Иногда можно встретиться со способом, при котором
электрогрелку заделывают в плотный свинцовый кожух и опуска-
’от непосредственно в электролит.
Применение подогрева с расположением спиралей под дном ван-
ны позволяет быстрее нагреть ванну до необходимой температуры,
так как возможно применение более мощного источника тока. Но
этот способ неизбежно связан с определенными потерями тепла,
особенно когда ванна неплотно установлена на корпусе, в который
заключены спирали нагрева. В случае размещения электрического
подогрева внутри водяной рубашки ванны потери электроэнергии
значительно сокращаются.
Чтобы удобнее было регулировать температуру при нагревании
’и охлаждении раствора, применяют следующий прием: вставляют
Два термометра, один в хромировочную ванну — на расстоянии
7—8 см от стенки ванны, а другой в водяную рубашку — на 15—.
20 см ниже уровня воды, который поддерживается на 3—4 см вы
ше уровня хромировочного раствора. Показания обоих термометр
ров позволяют следить за ходом подогревания. При начальном ц0
догреве ванны ток выключают, когда температура хромировочной
го раствора поднимется, но будет на 6—7°Ц ниже желаемой те#,
пературы. В этот период температура воды в рубашке может быт
выше на 12—15°Ц. Выключив ток, выжидают выравнивания тем
пературы. Подогрев воды повторяют до тех пор, пока не будет
достигнута нужная температура раствора.
В процессе хромирования показания двух термометров также
служат для определения момента пуска холодной воды в рубашк\1
Воду пускают сверху, а отводят вниз. При начале работы, ког
температуры раствора и воды почти одинаковы, охлаждение начал
нают тотчас после включения тока. Количество подаваемой воды
определяют практически, по температуре воды в водяной рубашке!
Тотчас после включения тока температуру окружающей воды надо
понизить и поддерживать ее на 2—3° ниже температуры раствора.
В зависимости от разницы температур и пускают большее или мень|
шее количество воды.
Если температура раствора после включения тока и охлажде-
ния воды в рубашке все же продолжает повышаться, надо ещЛ
более снизить температуру воды, увеличив разницу между темпе^
ратурой раствора и температурой охлаждающей воды в рубашке.
Удобно для этой цели пользоваться не винтовым, а одноходобыл
краном для воды. На рукоятке этого крана нужно приделать стрел-
ку и отрегулировать ее положение для заданной разности темпера^
тур. Практически это калибрирование подачи воды легко осушесн
иимо. Оно сильно упрощает регулирование и поддержание постоян-
ной температуры с точностью +0,5°Ц при любой силе тока в ванне
Если температура в ванне упала на 1—1,5°Ц, охлаждение при-
останавливают совсем, наблюдая при этом за изменением разности
температур, или же, что надежнее, несколько уменьшают подачу
воды. Затем выжидают поднятия температур в ванне. Обычно, по-
сле начального подогрева ванны током к нему не приходится
больше прибегать в процессе хромирования, так как выделяемого
в растворе (от проходящего тока) тепла Джоуля бывает вполне
достаточно для поддержания температуры на нужном уровне.
Охлаждение раствора воздухом, отсасываемым с поверхности ван-
ны, бывает недостаточным и не снижает заметно температуры ра-
створа, так что почти всегда приходится пускать в ход охлажде-
ние водой. В холодных помещениях, понятно, чаще приходится
останавливать подачу воды в рубашку или создавать меньшую
разницу температур в растворе и рубашке.
Во всяком случаем постоянное наблюдение за температурой воды
и раствора всегда поможет практику точнее поддерживать нужную
температуру раствора.
Проще и точнее поддерживать постоянство температуры раство-
ра с помощью специальных автоматов, широко применяемых в
промышленности. Подобные автоматы, действующие при помощи
переходных двойных реле от контактных термометров или от тер-
^остатних трубок, применяются для регулировки дополнительно”»
подогрева паром, газом или током и для регулирования тока хо-
лодной воды. Охлаждение водой осуществляется двумя способами:
1) Ведущую воду охлаждают с помощью расположенных
вверху ванны змеевиков, через которые и пропускают воду.
2) Воду наливают прямо между стенками ванны, а отбирают ее
со дна через трубку, которую выводят коленом через боковую
стенку отверстия, расположенную на 3—4 см выше уровня ра-
створа.
Охлаждать или подогревать электролит с помощью свинцовых
или железных неосвинцованных труб, укладываемых наверху или
внизу ванны, не рекомендуется, так как свинцовая труба под влия-
нием подогрева сильно корродирует и в течение полутора-двух ме-
сяцев разрушается.
Паровой подогрев ванны осуществляется с помощью змеевиков
или специального барботера, располагаемого на дне водяной ру-
башки ванны
Бесперебойная работа отделения хромирования зависит от до-
статочного снабжения паром на протяжении года. Поэтому предпо-
чтительнее всего иметь самостоятельную небольшую котельную
установку, которая, кроме подачи пара к хромировочным ваннам,
может обслуживать также подогрев ванн химической промывки
деталей, подогрев моечной машины, душевую и т. п
Комбинированный электро-паровой способ подогрева можно
применить на таких предприятиях, где летом отсутствует подача
пара к ваннам. В этом :лучае летом ванну подогревают электри-
ческим током, а охлаждают, пропуская холодную воду через па-
ровые трубы. В зимнее время, наоборот, ванна подогревается па-
ром, пропускаемым через паровые трубы, а охлаждается путем до-
бавления холодной воды в водяную рубашку.
Газовый подогрев хромовых ванн может быть успешно применен
там, где имеется светильный газ. Газовые горелки в виде трубок
с отверстиями располагаются под дном ванны. Регулируя подачу
газа, можно в широких пределах изменять и скорость подогрева
ванны и ее температуру. Поеимущества этого способа: быстрота
подогревания, низкая стоимость, легкость регулирования темпера-
туры.
Для того чтобы тепло ванны не терялось бесполезно на обогрев
окружащей среды, необходимо снаружи облицевать ванну тепло-
изолирующим материалом. Для этой цели можно применить тол-
стую кислотоупорную фанеру, листовой текстолит или даже обыч-
ные деревянные доски. Такая обчицовка способствует сохранению
тепла в ванне и поддержанию постоянной температуры электро-
лита. особенно когда помещение цеха отапливается недостаточно.
При эксплоатации ванн с большим объемом электролита и боль-
шой пропускной способностью очень важно организовать непре-
рывную работу ванны. Это способствует, с одной стороны, большой
акономии электроэнергии, пара или газа, большая часть которого
обычно расходуется не на поддержание температуры электролита
R процессе хромирования, а на разогрев ванны, а с другой сто-
на
роны — облегчает поддержание постоянной температуры во время
процесса хромирования.
3 ТИПЫ ПОДВЕСОК, ИХ КОНСТРУКЦИЯ И ТРЕБОВАНИЯ
К НИМ
При пористом хромировании цилиндров авиационных моторов
применяются подвески, ничем не отличающиеся от применяемых
для плотного хромирования. Но так как при хромировании цилин-
дров применяется ток высокой плотности (50—70 а/дм2), надо осо-
бенно внимательно подходить к конструированию подвесок и к их
эксплоатации. Огромное значение имеет обеспечение надежного
контакта, так как нередки случаи, когда из-за плохого контакта
хром не только плохо осаждается, но иногда и вовсе не покрывает
поверхности.
Особенно это сказывается при пористом хромировании, когда
конструктивные недостатки подвески или упущения в эксплоата-
ции сказываются на качестве отлагаемого пористого слоя хрома
и на характере сетки трещин.
Все это выдвигает определенные требования к подвеске, аноду,
штангам и самой ванне.
Основные требования к подвескам
1. Подвеска должна иметь достаточно большое сечение, чтобы
свободно проводить ток необходимой силы без потерь напряжения.
Наиболее узкое сечение в подводке тока должно обеспечить про-
хождение тока из расчета 50—70 а/дм2 поверхности.
2. Подвеска должна иметь хороший контакт с катодными ши-
нами и с самим цилиндром. Она должна представлять собой одно
монолитное целое. Вместо резьбовых соединений, быстро окисляю-
щихся, следует применять сварку отдельных частей подвески.
3. Подвеска, цилиндр и анод должны точно, надежно и быстро
монтироваться, так как при пористом хромировании особенно боль-
шое значение имеет точное сохранение расстояния между анодом и
стенкой цилиндра, которое вообще бывает очень малым.
4. Подвеска должна обеспечивать свободную циркуляцию элек
тролита, не задерживать выделяющегося водорода.
5. Подвеска и ее составные части должны быть изолирован^
материалом (лаком), не реагирующим с раствором.
6. Уход за подвеской во время ее эксплоатации имеет огроМ
ное значение. Проверка состояния контактов, расстояний меЖДУ
-людом и цилиндром, а также проверка правильности центровки
должны производиться беспрерывно.
7. Наконец, детали подвески должны быть просты в изготовлю
в.ии и доступны обработке на существующем механическом оборУ
л ;вании.
Недостатки обычно применяющихся подвесок
До последнего времени в авиаремонтных базах ГВФ примени
лись подвески для хромирования цилиндров, разработанные *
114
1935—1 &40 гг. Эти подвески не только не удовлетворяют требований
гористого хромирования, но часто являлись причиной нарушения
процесса нанесения плотного хрома. Учитывая большое значение
приспособлений, ниже будут разобраны недостатки обычно приме-
ряющихся подвесок, а также описаны наиболее рациональные но-
вые конструкции, которые нашли применение в передовых ремонт-
ах базах ГВФ.
Рис. 33. Подвеска старого типа, применяю-
щаяся для хромирования цилиндров мэто-
ров воздушного охлаждения.
С 1940 г. широкое применение при хромировании цилиндров
авиамоторов типа М-11, М-25, АШ-62ИР и других получила под-
оска, изображенная на рис. 33.
I 1
В основном она состоит из двух штанг 2, сменных для каждой J
мотора, и фланцев 1, регулирующих положение анода, шпилек 5 J
двух крючков 14, которыми подвеска крепится к катодным штан-|
гам ганны.
Применявшаяся при эксплоатации этой подвески низкая плот-
ность тока (до 30—35 а/дм2) давала возможностп пользоваться ею.1
Однако с увеличением плотности тока и повышением требований
к качеству осаждаемого хрома стали постепенно выявляться недо-
статки этой подвески: плохой контакт вследствие наличия резьбо-
вых соединений и непрочное центрирование анода.
Сменные фланцы I, надевавшиеся на штанги 2 и крепившиеся
гайкой 4, быстро окислялись и создавали большое местное сопро-
тивление; нагрев в этом месте
подвески вызывал излишнюю!
потерю напряжения, ч^о умень-
шало Плотность тока, необхо-j
димую для нормального хро-1
мирования.
»
Рис. 34. Слева—соединение крючка с штангой при помощи
резьбы. Справа—соединение ытанги при помощи приваренной
1 ластинч
В гальванических цехах большинства ремонтных баз применя-
лись подвески, у которых контактный крючок не приваривался К
штанге, как это делается в настоящее время (рис. 34, справа), з
привинчивался, как это показано на рис. 34, слева.
Сами крючки, на которых укрепляется подвеска с анодом I
цилиндром, конструктивно несовершенны, так как площадь сопри-
косновения их с катодной штангой недостаточна: в лучшем случай
контакт происходит только по линии, а в худшем — отдельным#
точками.
116
Шпильки хомутика 5, верхний и нижний хомутики 9 и кольца
изоляции верхнего и нижнего хомутиков 11 и 12 не гарантирую?
правильной центровки анода. Анод почти всегда стоит эксцент-
рично в цилиндре, а при пористом хромировании это приводит к
образованию неоднородной сетки трещин по окружности цилиндра
Эти недостатки заставили пересмотреть конструкцию не только
подвески, но и всего анода и контактных поверхностей между под-
веской и штангами ванны. Потребовалась даже переделка самой
ванны вместе с токоподводящей системой шин, проводов, щитков и
реостатов. Пришлось также пересмотреть существующую ооганиза -
цию дела хромирования и основательно ее изменить.
Рис. 35. Подвеска для хроми-
рования цилиндров М-11.
Рис. 36. Подвеска для хро-
мирования цилиндров М-11
(в сборе).
В результате была разработана конструкция новой подвески,
показанная на рис. 35 и 36. Основное ее достоинство заключается
в отсутствии регулирующего приспособления для анода- Анод
’вставляется в цилиндр, и сверху на него надевается подвеска. Во
фланце этой подвески имеется отверстие, служащее одновременно
U лтрирующим приспособлением.
Фланец делается из эбонита или из стали. В последнем случае
Между анодом и фланцем прокладывается изолиоуюшее резиновое
кольцо или эбонитовая втулка.
Однако некоторые недостатки сохранились и в этой конструк-
ции, а крепление подвески с цилиндром еще ухудшилось.
Недостатки ее частично были устранены в подвеске, изображе
«ой на рис. 37 и 38. Здесь обращено внимание на контакты, крюч-
ки, штанги и хомут, которые сварены в одно целое.
Тем не менее, основное условие правильного пористого хроми-
рования — точное центрирование анода — не было достигнуто.
Рис. 37. Подвеска для
хромирования цилиндров
с обжимным хомутом.
Рис. 38. Подвеска с об-
жимным хомутом в сбо-
ре с анодом.
Подвеску совершенно новой и оригинальной конструкции изго-
товила одна из авиарембаз по предложению НИИ ГВФ (рис. 39,
40 и 41).
Состоит она из двух штанг, сечение которых полностью обеспе-
чивает прохождение тока необходимой силы. На конце и в сере
дине штанг приварены два фланца; нижний—толщиной 18—20 мм
с отверстиями под юбку цилиндра—служит для крепления цилиндра
к подвеске. Фланец, расположенный в середине подвески, также
приварен. Этим увеличена прочность конструкции подвески и к то-
му же полностью обеспечивается надежный контакт для прохожде-
ния тока необходимой силы. На верхний фланец при помощи четы-
рех болтов крепятся четыре текстолитовых кольца толщиной в
20 мм.
Сваренная таким образом и собранная с текстолитовыми коль-
цами подвеска обрабатывается на токарном станке. При этом ниЖ'
ний фланец протачивается под крепление цилиндра, а в текстолИ-
товых кольцах протачивается конус, в который в дальнейшей
вставляется анод.
Простота конструкции, механическая прочность, надежность
контактов и новый простой и удобный способ центрирования аноДЯ
обеспечивают широкое применение этой подвески.
Благодаря применению конуса, центрирующего анод в подвеске
и в Цилиндре' было достигнуто уменьшение расстояния между ано-
дом й цилиндром до 15 мм, что улучшило качество и скорость хро-
мирования, увеличило полезную отдачу генераторов и весьма поло-
жительно сказалось на выпуске цилиндров и пропускной способно-
сти 1ванны.
Рис. 39. Подвеска улучшенного типа, при-
мененная в одной из авнарембаз ГВЧ>.
Преимущества новой подвески особенно выявились на опыте
двух авиаремонтных баз, где до ее применения очень часто выпу-
скался за сутки только один-два хромированных цилиндра, да и го
низкого качества, а после ее внедрения стали выпускать 4— и
больше цилиндров за то же время.
Типы новых подвесок и их характеристика
Начиная с первых опытов применения пористого хрома, техни-
ческая мысль настойчиво требовала пересмотра существовавших
Методов конструирования и изготовления приспособлений, исполь-
зуемых в процессе хромирования деталей моторов.
Этот пересмотр диктовался главным образом применением то-
ков более высокой плотности, для которых потребовались более
солидной конструкции подвески и прочее вспомогательное обору-
дование. Кроме того, необходимость получения хрома с сеткой тре-
щин определенной густоты вынуждала добиваться более точного
соблюдения режима, а это возможно только при пользовании! бо-
лее совершенным оборудованием.
Рис. 40. Анод улучшенного типа.
Рис. 41. Подвеска улучшенного типа;
анод в сборе с цилиндром.
За последние годы в ремонтных базах ГВФ были проведены
работы, связанные с улучшением конструкции подвесок и самих
ванн, усовершенствованием способов центрирования анода и под-]
водки постоянного тока, что до некоторой степени обеспечило при-
менение тока большей мощности.
На рис. 42 и 43 изображена подвеска, предложенная Я. Н. Бир-
маном. Она еще далека от совершенства, но, тем не менее, заслу-
живает внедрения во всех гальванических цехах ремонтных баз и
заводов, занимающихся хромированием цилиндров и гильз.
Основное отличие подвески этой конструкции — отсутствие
крючков. Вместо них приварены две медные контактные пластин-
ки, опирающиеся на две медные шины, пропущенные вдоль двух
сторон ванны. Площадь соприкосновения их во много раз больШе
'.20
площади соприкосновения крючков с круглыми штангами. При
свободном соприкосновении двух контактных токопроводящих мест
площадь их соприкосновения должна быть примерно в десять раз
больше, чем сечение неразъемных мест. н
В этой подвеске осуществлен новый принцип, повлекший за со-
бой изменение всей токопроводящей системы, идущей к ванне.
Рис. 42. Подвеска для хромирования цилиндров,
предложенная Я. Н. Бирманом.
Как видно из приведенного рис. 42, подвеска имеет поперечную
пластину с наваренными прокладками, опирающимися на катодные
Щины, жестко закрепленные на бортах ванны.
С поперечной пластиной соединены посредством резьбы и гаек
Две круглые штанги. Вдоль штанг ходит фланец, прикрепляющийся
г ним двумя болтами. Назначение фланца — центрировать анод;
Поэтому внутри фланца вставлена в качестве изолятора эбонитовая
!тулка. К нижним концам штанг приваривается фланец, к которо-
му крепится цилиндр. Анод при помощи двух гаек крепится к
8ерхней пластине.
Эта правильная в принципе конструкция подвески имеет ряд
^достатков, которые должны быть устранены при дальнейшем ее
'Совершенствовании.
121
Основной из этих недостатков — ненадежность контактных со
единений и центровки анода.
Если верхняя поперечная пластина надежно и просто обеспечи
вает контакт подвески и токоподводящих шин, то соединение обеих
штанг с верхней пластиной посредством резьбы и гаек нарушает
эту надежность.
Нужно не забывать, что верхняя часть подвески, а в том числе
и контакты соединений штанг подвески с верхней пластиной нахо
дятся при хромировании в атмосфере тумана и брызг хромового
электролита (рис. 32). И как бы плотно не соединялись эти кон
такты, все же частично поверхность окисляется и контакт пере
стает нормально работать, вызывая неполадки при хромировании.
Чтобы избежать подобных явлений, нужно места контактов по
еле соединения тщательно сваривать с обеих сторон. Сварка толь
ко с одной стороны ухудшает условия контактирования, ибо paHi
или поздно электролит попадет в оставшееся с другой сторонц
незаваренное место и ухудшит условия работы контакта.
То же относится и к нижнему фланцу, к которому крепится ни
линдр. Он должен быть тщательно приварен к обеим штангам, i
обязательно с обеих сторон, так как в процессе хромирования буде
непосредственно находиться в горячем электролите.
На нижнем фланце (рис. 42) мы видим заваренные шпилькт
Они вставляются в отверстия цилиндров и затягиваются гайкамг
Практиковать такую приварку шпилек не рекомендуется, та!
как при этом затрудняется зачистка плоскости фланца перед сбор
кой. Около шпилек образуются загрязнения, наросты, а это нару
шает контакт. Кроме того, если при ремонте фланца потребуется
проточка или шлифовка контактной поверхности, осуществить эт
при наличии шпилек будет невозможно. А ремонтировать флане,
приходится, примерно, через каждые 40—50 отхромированных цг
линдров.
Лучшим нужно считать способ сверления отверстия во фланце
подвески симметрично отверстию, расположенному во фланце ци
линдра. Сквозь эти отверстия вставляют съемные болты, которые
свинчивают гайками.
В этом случае плоскости соединений свободны и вполне до
ступны для зачистки, что гарантирует надежный контакт, а от
сюда хорошую и надежную работу этого места.
Чем больше будет болтов и гаек, тем надежнее контакт, пс
этому рекомендуется вставлять столько болтов, сколько имеете
отверстий во фланце цилиндра.
Цилиндр, соединенный таким образом с подвеской, должен быт
обязательно проконтролирован на центричность и контакт. Для этс
го берут щуп в 0,1 мм и проверяют плотность прилегания по все
окружности соединения фланцев.
В случае изготовления новых подвесок необходимо учесть опг
санные недостатки контакта. Устранение их обеспечит лучшую pi
боту подвески.
Второй недостаток конструкции — крепление анода. При пори
стом хромировании центровка анода имеет огромное значение дл
122
постоянною получения одинаковой сетки срещич на поверхности
веркала цилиндра или гильзы.
Если анод неправильно центрирован при монтаже или сместился
при хромировании, это вызовет неравномерное хромирование.
Центрирование анода в подвеске Бирмана тоже имеет некото-
рые недостатки.
1) Фланец, передвигающийся по штангам, имеет люфт, который
при креплении может сместить подвеску с центра
Рис. 43. Подвеска, предложенная Я. Н. Бирма-
ном, в сборе с ци,1И1.дром.
2) Цилиндрический анод, проходящий через текстолитовую или
«бонитовую зтулку, может при разборке подвески и при наличии
перекоса смять свинец, что при последующей сборке сместит анод
с центра
3) Соединение анода с анодной шиной происходит через фла-
нец, навернутый на резьбе (рис. 43), которая может сильно ра-
стравливаться и ослаблять соединение.
Подвеска НИИ ГВФ и ее модификации
В процессе работы автора над хромированием цилиндров, гильз
« блоков было выявлено много недостатков подвеспк старого типа
123
Поэтому после ряда экспериментов была сконструирована новая,
оригинальная подвеска, которая была проверена в производстве и
получила широкое применение в ремонтных предприятиях Граждан-
ского воздушного флота.
На рис. 44 представлена схематически эта подвеска, состоящая
из следующих основных частей: анода А, проточенного в верхней!
части под конус, которым он садится в текстолитовую конусную
втулку Б, притянутую болтами к плите-каркасу В.
Рис. 44. Схема подвески для хплмипования ци-
линдров, разработанная НИИ ГВФ.
Как известно, расстояние от анода до хромируемой поверхности
цилиндра очень сильно влияет на степень и характер отложения
хрома. Наличие конуса позволяет всегда правильно ставить анод,
не нарушая центровки
При помощи двух круглых штанг Г плита-каркас В жестко сва-
рена с фланцем Д, который служит местом крепления фланца ци-
линдра Е.
Таким образом, в этой конструкции полностью соблюдены два
основных требования, предъявляемые к подвескам и анодам при
пористом хромировании. Контактные поверхности здесь надгжны
Ни резьбовых, ни скользящих или прессовых посадок и соединений
здесь нет. Вся конструкция — сварная, проста в изготовлении 11
в эксплоатации. Брызги жидкого электролита не могут нарушать
контактов.
121
При эксплоатации подвески необходимо следить за двумя ме-
стами: концы плиты-каркаса В с напаянной на них медной пласти-
ной всегда должны быть до блеска зачищены (а еще лучше •—
пролужены оловом). Благодаря большой площади соприкосновения
этого контакта с катодной шиной ванны надежный контакт в этом
месте обеспечен полностью.
сборкой цилиндра ее нужно
Рис. 45. Подвеска конструк-
ции НИИ ГВФ для хромиро-
вания цилиндров мотора
АШ-62ИР.
Другое место, на которое следует обращать внимание, это ра-
бочая поверхность фланца Д. Перед
обязательно зачищать наждач-
ной шкуркой № 0 или № 00.
После хромирования 40—100 ци-
линдров, это место в случае не-
обходимости может быть прото-
чено или прошлифовано. Жест-
кость конструкции позволяет
сделать это на станке.
Второе требование заключает
ся в правильном способе центри-
ровании анода, им определяется
выбор расстояния между ци-
линдрами и анодом.
Чем больше расстояние меж-
ду электродами, тем менее точ-
ным может быть центрирование
анода, так как ошибка в центри-
ровании на 1—2 мм при большом
расстоянии между электродами
меньше сказывается на неравно-
мерности хромирования, чем при
маленьком расстоянии между
анодом и цилиндром.
Изготовленные по этому прин-
ципу подвески для хромирования
цилиндров АШ-62ИР показаны
на рис. 45.
Изображенная на рис. 46 подвеска для хромирования ци-
линдров мотора АШ-62ИР, изготовленная на одной из авиарембаз,
несколько отличается от подвески конструкции НИИ ГВФ. По вне-
шнему виду она напоминает подвеску, предложенную Я. Н. Бирма-
ном. Центрирование анода достигается посредством конуса, прива-
ренного к штангам. Это улучшило центровку анода.
На рис. 47 изображена подвеска, сконструированная на
другой базе. По наружному виду она значительно отличается от
всех предыдущих конструкций.
Верхняя пластина подвески облегчена, а для придания жестко-
сти к ней припаяны ребра. Контакты, соединяющие подвеску с ка-
тодными штангами, имеют в десять раз большую площадь сече-
ния. Этим вполне обеспечиваются надежный контакт и подводка
тока к цилиндру без больших потер напряжения.
Вместо обычных двух штанг эта подвеска имеет четыре штанги
е приваренными к ним тремя фланцами. Получилась исключительно
«25
Рис. 46. Подвеска конструкции одной из авиарембаз для
хромирования цилиндров:
слева—подвеска в сборе с анодом; справа—подвеска с анодом в сборе
1 с цилиндром.
прочная, простая и надежная конструкция. А это обстоятельство
особо важно при расточке отверстий всех трех фланцев и торцевой
Рис. 47. Подвеска конструкции одной из авиарембаз для хромирования цилиндров:
слева—вид сбоку; справа—вид под углом.
поверхности нижнего фланца, к которому крепится цилиндр
<рис.
Рис. 48. Расточка посадочных конусов анода и центрирующих мест
фланпа подвески в токарном станке.
12Г
Такая подвеска очень проста в изготовлении, что особенно су-
щественно, учитывая недостаточную оснащенность ремонтных баз
механическим оборудованием.
Установка анода в подвеску осуществлена при помощи двух
конусов (рис. 49 и 50). Надежность такого метода крепления и цен-
трирования настолько очевидна, что не требует пояснения.
Рис. 49. Установка анода в под-
веске.
Рис. 50. Анод с двумя
центрирующими
конусами.
Описанная подвеска вполне удовлетворительно разрешила мно*
гие трудности, возникшие в связи с применением пористого хро-
мирования.
Так как при анодной обработке цилиндра обратным током под-
веска становится анодом, то возможно незначительное разрушение
ее поверхности и, как следствие, загрязнение ванны растворяющим-
ся железом и медью.
Конструкторы предусмотрели это обстоятельство. Четыре
медные штанги заключены в железные трубы и заварены, а аноди-
рование производят в отдельной ванне. Больше того, для анодиро-
вания выделена отдельная подвеска. Это усложнило и несколько
удлинило цикл хромирования, но зато обеспечило более высокое
качество получаемого отложения.
Хотя тип этих подвесок и оказался наиболее совершенным, все
же для улучшения работы целесообразно было бы покрыть отдели
ные части подвески твердой резиной или каким-либо лаком, стой
ким против хромовой кислоты при температуре 60—65°Ц.
128
4. УСТРОЙСТВО и изготовление анодов
Анод, как и подвеска, прошел длинную стадию изменений *
усовершенствований.
При возникновении хромирования цилиндров моторов анод от-
ливали из чистого свинца в форме прямого цилиндра, который цен-
трировали хомутами с изолирующей прокладкой из резины или
эбонита. Контакт осуществляли путем заливки медного кабеля в
торец анода свинцом.
Такой анод имел ряд неудобств, был тяжел, ненадежно центри-
ровался (рис. 51), имел плохой контакт и т. д. Это и вызвало необ-
ходимость усовершенствования его конструкции.
Чтобы облегчить анод, его стали изготовлять не Целиком из ли-
того свинца, а в виде железной трубы, оплавленной снаружи слоем
свинца различной толщины. Однако стык между свинцом и желез-
ной трубкой часто окислялся и свинцовое покрытие получалось
«едоброкачественным.
Рис. 51. Подвеска с
анодом в сборе. Недо-
статочное центрирование.
Рис. 52. Конструкция
анодов старого и нового
типа.
Позднее железную трубу заменили медной. Эту трубу сначала
^УДили и затем наплавляли на нее свинец.
На рис. 52 показаны два анода: правый, еще недавно широко
Применявшийся для хромирования авиационных цилиндрэз плотным
^Ромом, а слева — современный анод, получивший общее призна-
ние. Сам анод сделан не из чистого свинца, а из сплава 94%
СвИнца и 6% сурьмы. Стойкость сурьмянистых анодов в хромовой
рйслоте выше стойкости чистого свинца.
Изображенный на рис. 52 слева современный анод состоит из
?°Лой трубы, в оба торца которой вставлены и заварены донышки.
Верхней части на железную трубу приварены два фланца. Уже
129
после приварки они проточены на конус, которым анод вставляется I
в посадочные места подвески. Таким образом анод прочно центри-|
руется в подвеске.
Ниже фланцев анодная труба после облуживания залита слоем
свинца толщиной 14—15 мм. Свинец протачивается на станке в виде!
пологого конуса. Толщина слоя свинца после проточки должна
составлять 12—13 мм.
Длина анода в цилиндре должна быть не меньше длины сталь
ного стакана цилиндра, а в случае хромирования гильзы или блок i
анод должен выступать из нижнего конца цилиндра на 20—25 мм.
Перед употреблением анод необходимо чистить стальной щеткой
до блеска свинца, а после хромирования 40—45 цилиндров — про
точить на токарном станке. После 5—6 проточек свинец нужн.,
удалить совсем, а железную или стальную трубу проточить дл.
удаления верхнего окислившегося слоя толщиной 0,1—0,2 мм
Чис1ую поверхность снова лудят, а затем заливают свинцом и т. д
При такой системе эксплоатации одним анодом можно хроми
ровать 150—-200 цилиндров.
При изготовлении анода все внимание должно быть обращен*
на два момента.
Во-первых, необходима тщательная подготовка контактных по-
верхностей под свинец в месте его соединения с грубой и присоеди-.
нения кабеля к аноду. Если не соблюсти этого условия, то в случае,
попадания электролита между свинцом и трубой анода окисление
поверхности увеличит переходное сопротивление тока и часто яв-
ляется причиной прекращения отложения хрома.
Во-вторых, необходимо точнее изготовлять и протачивать кону-
сы анодных фланцев и конусы подвески, в которые ложится анод
что обеспечивает правильную центровку поверхности анода.
В случае эксцентричности конуса подвески ось анода сместится,
следовательно, анод уйдет в сторону и расстояние его от стенок
цилиндра будет разным. Следствием такого смещения неизбежно!
явится неоднородная сетка трещин в хроме на зеркале цилиндра,
а это впоследствии поведет к ухудшению работы цилиндра на дви-
гателе.
Точность центрирования анодов внутри цилиндра необходима
потому, что расстояние между анодом и цилиндром — весьма пев- -
лико (10—20 мм). Таким образом при смещении оси (и поверхно-
сти) анода на 1 мм от центра цилиндра, расстояние между ними
с одной стороны будет составлять 19 мм, а с противоположной-Л
21 мм, т. е. уже на 10% больше.
При любом методе хромирования внизу всегда осаждается не-
сколько больше хрома в силу концентрации силовых линий тока на
краях, углах деталей. Этот недостаток стараются устранить тем
что нижнюю часть анода делают конусной (величину конусности
определяют исключительно практически), тем самым увеличив?3
расстояние между конусом анода и нижней частью цилиндра.
Величина зазора между поверхностями анода и хромируемого
цилиндра должна зависеть от ряда факторов и в том числе от: j
1) внутреннего диаметра цилиндра;
2) плотности тока;
130
3) температуры электролита;
4) концентрации электролита;
5) соотношения СгО3 и SCU.
Аноды можно изготовлять из стальных труб. К верхнему концу
трубы анода приваривают кусок трубы большего диаметра, с по-
следующей обработкой на конус в токарном станке. Нижнюю часть’
анода также обрабатывают за один проход на токарном станке,
«осле чего на нижнюю наружную поверхность стальной трубы на-
плавляют из тонких прутков слой свинца толщиной в 14—15 мм на
строну (рис. 53). Такую наплавку делают на 20—25 мм длиннее
хромируемого цилиндра.
Рис 53. Наплавка свинца на стальную трубу анода,
применяющегося в Америке.
После этой операции анод обрабатывают на токарном станке
So нужного диаметра с таким расчетом, чтобы остался слой свин*
1а толщиной в 12—13 мм на сторону (рис. 54).
По окончании хромирования свинцовую наплавку анода тща-
’ельно зачищают крацевальной металлической щеткой. После
!0- -50 циклов хромирования свинцовую наплавку снимают, поверх-
131
ность защищают на токарном станке, снова наплавляют свинец
й т. д.
Рис. 54. Проточка освинцованного анода на токарном станке.
В течение всего периода эксплоатации анода необходимо песта
непрерывное наблюдение за его поверхностью и не допускать ее
повреждения или загрязнения
>-Ч-.
Рис. 55. Подвеска для одновременного хромирования
5 цилиндров.
Заслуживает особого внимания опыт применения приспособлений
для хромирования одновременно пяти цилиндров, как это показан®
на рис. 55 и 55
13?
В этом случае применена индивидуальная подводка тока к ка*
ждому из анодов.
Рис. 56. Подвеска для одновременного хромирования в сборе
с 5-ю цилиндрами.
5. ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА
Внедрение нового типа подвесок и анодов для пористого хроми-
рования цилиндров, гильз, блоков, поршневых колец и других дета-
лей авиамоторов предъявило новые, повышенные требования к
подъемным и транспортным средствам гальванического цеха» Это:
объясняется тем, что вес применяемых приспособлений значительно
увеличился. Кроме того, стало возможным одновременное хромиро-
вание нескольких цилиндров на одном приспособлении, а в этом
случае вес одновременно загружаемых цилиндров, подвески и ано-
дов может составлять несколько сот килограммов. В случае же
хромирования тяжелого блока его вес вместе с приспособлением
может составлять от 800 до 2000 кг.
В настоящее время в ряде гальванических цехов ремонтных баз
подъемно-транспортное оборудование не обеспечивает быстрого,
легкого и свободного перемещения обрабатываемых изделий во все
точки цеха. Это объясняется тем, что на практике применялись три
типа подъемных средств недостаточной мощности:
1) Таль, подвешенная к кронштейну и жестко укрепленная над
ванной. Примитивность этого средства очевидна, ибо оно не дает
возможности перемещать детали.
2) Монорельс с талью, расположенный над основными ваннами.
В данном случае можно перемещать изделие вдоль ряда установ-
ленных ванн и загружать его в каждую из них. В случае наличия
133
второг, ряда ванн или размещения ванн по периметру цеха эюч
способ уже недостаточен,
3) Монорельс с талью, расположенный по периметру цеха над
ваннами, также расположенными вдоль всех стен. Этот способ оо-
лее удовлетвори гелен. Однако если часть ванн расположена посе-
редине цеха или здесь же размещены верстаки, на которых произ-
водится подготовка деталей к хромированию то обслуживание их
талью часто затруднительно.
Б некоторых цехах разработан и применен передвижной пор-
тальный кран облегченного типа. Сваренная из труб ферма пере-
мещается на роликах по двум монорельсам, проложенным вдоль
противоположных стен цеха. Вдоль фермы перемещается подъем-
ная вертикальная колонка, в которой смонтирована ручная лебедка
или таль Нижнюю часть колонки можно поворачивать на 360г во
круг ее вертикальной оси. Таким образом, сочетая продольное пе
ремещение фермы вдоль цеха с поперечным перемещением верти-
кальной колонки вдоль фермы и с вращением колонки вокруг своей
оси, можно практически обслужить .добую точку цеха, перемещая ]
детали во всех направлениях.
В этом случае галованический цех должен представлять собой
общий зал без опорных колонн посередине Если цех разделен ря-
дом колонн на две половины, то в этом случае возможно потре-
буется установка двух таких портальных кранов или установка в
основной части цеха портального крана, а во вспомогательной ча-
сти — монорельса.
Практика использования такого крана в цехе показала его на
дежность и удобство, возможность его изготовления силами люоой
ремонтной базы. Этот кран вполне можно рекомендовать всем ре-
монтным предприятиям.
Для перевозки деталей из других цехов и в отделения гальва-
нического цеха наиболее целесообразно использовать электрокары
и передвижные тележки.
6. ВЫВОДЫ
Успешное внедрение пористого хромирования цилиндров и гильз
блоков требует дооборудования существующих хромовых ванн и
изготовления новых подвесок с центрирующими устройствами для
анодов. Опыт их внедрения в лучших ремонтных базах вполне поз
воляет рекомендовать переоборудование ванн путем изготовления
индивидуальных подводов тока к каждому цилиндру и наварки’
площадок на круглых штангах либо изготовление новых хромовых
ванн.
Для хромирования цилиндров авиамоторов воздушного охлажде
ния наиболее рациональным представляется применение подвески,
показанной на рис. 47, и анода, показанного на рис. 50 (центриро
вание анода осуществляется двумя посадочными конусами). В те
случаях, когда ванны позволяют одновременно хромировать не
сколько цилиндров, заслуживают внимания подвески для хро.лир)
вания пяти цилиндров (рис. 55 и 56). При изготовлении подвесок и
анодов необходимо руководствоваться данными, приведенными в
настоящей главе, так как нарушение их часто вызывает осложне-
ния в работе.
Наряду с подготовкой ванн и приспособлений, необходимо дообо-
рудовать цех хорошо действующими подъемными и транспортными
средствами. В этом отношении можно рекомендовать применение
портального крана с вертикальной колонкой, который позволяет бы-
стро, легко и свободно перемещать изделия во все точки цеха.
Все это оборудование конструктивно достаточно отработано и
может быть изготовлено силами ремонтных баз. Его применение
обеспечивает необходимые условия для внедрения пористого хро
лирования.
•— I
‘ ГЗФ
Г. .HWEKA
ЛИТЕРАТУРА
1. Арчбютт Л., Дилей Р. М., Трение, смазка и смазочные
материалы, ОНТИ НКГП, 1934.
2. Стэнтон Т. Е., Общая теория трения, ОНТИ, 1935.
3. О р л о в П. И., Конструкция авиационных двигателей, Оборонгиз,
1940.
4. Масленников М. М., Авиационные двигатели, Оборонгиз, 1946.
5. Исследования в области машиноведения> Изд. АН СССР, 1944.
6. П а п о к К. К, Оценка влияния авиамасел на пригорание поршне-
ьых колец, РИО Аэрофлота, 1944.
7. Ре во В. Д., Работа авиационных двигателей на маслах, разжи-
женных бензином, Оборонгиз, 1944.
8. И в а н о в Е. А., Некоторые вопросы эксплоатации моторов М-11,
Редиздат Аэрофлота, 1946.
9. М и к у л и н М. А., Применение пористого хромирования в двига-
телях внутреннего сгорания, 1945.
10. Т о м с о н Т. к., Смазочное дело, Гостехиздат, 1932.
11. Панкин А. В., Суперфиниш—новый метод чистовой обработки,
Сборник «Суперфиниш», Оборонгиз, 1940.
12. Шерман В. Ф., Характеристика нового технологического про-
цесса — суперфиниша (в переработке проф. А. В. Панкина), Сборник
«Суперфиниш», Оборонгиз, 1940.
13. Уоллес Д. А.. Суперфиниш, .SAE Journal, т. 46, № 2, 1940.
14. «Авиационные материалы» № 5, ВИАМ, Оборонгиз, 1943.
15. Бейлин Л. А., Ремонт гильз цилиндров авиамоторов, Редиздат
Аэрофлота, 1945.
16. Б е й л и н Л. А., Пористое хромирование поршневых колец авиа-
моторов, Редиздат Аэрофлота, 1946.
17. Дьяченко П. Е., Качество поверхности деталей авиационного
мотора, Изд. АН СССР, 1946.
18. Г отгерсолл А. В., Наращивание изношенных частей электро-
литическим путем, „Jron Age', т. 154, Кв 21, 1944.
19. П э й л с Р., Пористое хромирование цилиндров двигателя, „Diesr I
Power*, декабрь 1943.
20. Э в а н с Ю. Р., Коррозия, пассивность и защита металлов,
Металлургиздат, 1941.
21. Лайнер В. И. и Кудрявцев Н. Т., Основы гальваностегии,,
т. 1, Металлургиздат, 1943.
136
22. Джаррет Т. О., Физические свойства и характеристика колец,
хромированных пористым хромом. ,SAE Jjnrnal', т. 52, № 5, 1944.
23. Ван-дер-Хорст Г., Хромирование внутренних поверхностей
цилиндров, .Meeh «nival Engineering', г. bd, J'Js 7. 1911
24. В а н - д е р - X о р ст Г., Твердое хромирование внутренних по-
верхностей цилиндров, ..Metal Finishing', т. 40, № 2, 1942.
25. Вильямс Ц. Ж., Износ цилиндров, Automobile Engineer", т. 28,
№ 374,1938.
26. X р у щ е в М. М. и Бабичев М. А., К оценке влияния термо-
обработки на износостойкость. Сборник статей Института машиноведе-
ния АН СССР, 1944.
27. Биллитер Ж., Основы гальваностегии, Металлургиздат, 1941,
28. Т а н н е р Г., Хромирование до размера. „Mechanical Engineering1',
т. 66, № 11, 1944.
29. Брамс С. П., Хромирование деталей для повышения износо-
стойкости и для восстановления, .Jro 1 Age", т. 151, № 5, 1943.
30. Д о н а л ь д с о н В Е., Специальные проблемы коррозии в авиации,
.Mechaii, al Engineering”. т. 66, № 12, 1944.
31. Кой ль Т. Д., Покрытие пористым хромом, Нью-Йорк, Ватервир-
Детройт, 1944.
32. В а н-д е р-Х о р с т Г., Повышение срока службы подшипников
путем нового способа нанесения слоя пористого хрома, .Machine Design',
т. -13, -№ 8, 1941.
33. Твердое (тяжелое) хромирование (Обсуждение в Техническом об-
ществе электролитических покрытий), „Metai Jnriustry'. «. Ь4. .n 5, 1944.
34. Хромирование. Электролитическое отложение хрома, как средство,
предупреждающее износ цилиндров, „Automobile Engineering", т. 29,
392, 1939.
35. К а р г о п о л о в В. А., Хромирование поршневых колец, «Амери-
канская техника», № 3, 1946.
36. Временная технология пористого каналообразного хромирования
цилиндров авиамоторов, НИИ ГВФ, август 1946.
37, Бейлин Л. А. и Вайсберг Л. Л., Частичное хромирование
цилиндров авиамоторов, РТО Аэрофлота, 1946.
38. Технический отчет по внедрению пористого хромирования ци-
линдров моторов АШ-62ИР в АРБ ГВФ, сентябрь—октябрь 1946.
39. Е н и о с о в Н. И., Саевский Н. М., Кузнецов Ф. П., Феде
юв А. П., Практическое руководство по хромированию деталей авиацион-
ных моторов и самолетов, ГУ ВВС КА, 1941.
40. Практическое руководство по хромированию деталей авиамоторов,
НКО, 1934.
41' Федоров Ю. Б., Быстрое хромирование и его практичеекй»
использование, ГОНТИ, 1931.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие . , 2
Введение ।
Глава первая. Износ' деталей двигателей
внутреннего сгорания
1. Стойкость против наноса и ее значение . 5
2. Факторы, влияющие на износ ............ . 7
3. Выб >р метал .а и чистоги оор«бот«и поверхности . . .38
4. Влияние чистоты обработки поверхности на износ . . , г 25
5. Желательная микрогеометрия поверхности и пористое хромиро-
вание, гильз цилиндров .... 33
6. Выводы ... ...................... 36
Глава вторая. Физико-химические свойства
хрома ,
1. Характеристика хрома ................................... 37
2. ''емпература плавления ... ......... .......... . . 38
3. Линейное удлинение . .................................. 40
4. Т шлоприводность ...... .............. 41
5. Жаростойкость . . 42
6. Коррозионная стойкость ..................................43
7. Твердость ..........................-....................45
8 Износостойкость ...................................... 48
9. Механические свойства ..............,........... . . 52
10. Смачиваемость плотного хрома маслом 53
11 Выводы . . .54
Глава 'третья. Пористое хромирование
1. Пористость и трещины в осадке плотного хрома .55
2. Электролитическое отложение плотного хрома - .58
3. Способы получения пористой поверхности........ . ... 54
4. Механическая обработка пористой поверхности цилиндра ... 72
5. Свойства пористой поверхности хрома и ее смачиваемость маслом
6. Выводы.......... . . -............................ 79
Глава четвертая. Технология пористого
хромирования цилиндров
1. Основные технические требования........................ 80
2. Описание технологического процесса пористого каналообразного
хромирования цилиндров авиамоторов ... . - . . 81
3. Технологический процесс восстановления цилиндров моторов
типа АШ-62ИР ...... ....................... ЬЮ
138
it
€т>.
4. Некоторые вопросы эксплоатации цилиндров иа моторах J02
5. Выводы ............................................. 106
Глава пятая. Дооборудование гальванического
цеха для пористого хромирования
1 Переоборудование существующих хромовых ваин . . . 107
2. Изготовление новой хромиоовочной ваниы . .. ... 109
3. Типы подвесок, их конструкция и требования к ним . . . . 1! 4
4. Устройство и изготовление анодов .......................Н9
5. Подъемнэ-транспортиые средства........................ 130
в. Выводы............................ . ....... 134
Литература ............................................ 136
!
Редактор Н. Д. Бирюков
Подписано к печати 7.5.48 г.
_ Формат бумаги 60Х921/» Уч.-нзд. л. 10,5 Печ. л. 8.75 РИО 212.
Г755Ц
Тжа. РИО Аэрофлота, Мослы, Старспаиажж*. S. Заж. 123.