В процессе эксплуатации авиационной техники наблюдается износ делатей. Так, например, анализ состояния агрегатов шасси, что поступают в ремонт, показывает, что до 80% основных деталей агрегатов требуют ремонта в связи с наличием на них следующих дефектов:
· рисок и задиров основного металла на силовых деталях (особенно на деталях шарнирных соединений);
· нарушений защитных и износостойких покрытий и коррозии основного металла;
· износа посадочных мест основных кинематических звеньев стоек.
Дефекты на деталях агрегатов шасси, топливной системы, системы управления ЛА, связанные с износом, могут быть устранены при ремонте путем нанесения покрытий.
Широкое распространение в авиаремонтном производстве при возобновлении изношенных деталей нашли электролитические хромовые покрытия (матовые, молочные и блестящие). Электролитический хром имеет достаточно высокую прочность сцепления с основой детали, имеет высокую износостойкость, коррозийную стойкость, твердость. Хромированием возобновляются стальные детали. В неподвижных соединениях, которые не воспринимают значительных переменных нагрузок, способных приводить к быстрому накоплению усталости, может использоваться слой твердого хрома порядка 200 мкм и выше. Хромовые покрытия для деталей, входящих в подвижные соединения, имеют слой твердого хрома не более 100 мкм. Для деталей, которые испытывают знакопеременные нагрузки, - не более 40-70 мкм. Очень эффективным с точки зрения повышения износостойкости восстанавливаемых поверхностей является применение пористого хрома. Пористый хром представляет собой хромовое покрытие, на поверхности которого специально создается большое количество отдельных пор или сетка трещин, достаточно широких для проникновения в них масла. Сетка трещин способствует улучшению смачивания поверхности хрома маслом.
Пористый хром чаще используют для повышения износостойкости деталей, которые работают в условиях трения, высокого контактного давления и недостаточного смазывания рабочих поверхностей. Поры удерживают масло, которое при высоких контактных давлениях поступает из пор в зону трения, снижая износ поверхностей и силу трения.
К недостаткам хромовых покрытий можно отнести их способность к наводораживаемости, высокую хрупкость, плохое смачивание маслами и наличие остаточных растягивающих напряжений, которые снижают усталостную прочность восстанавливаемой детали.
Детали, которые входят в подвижные соединения (плунжеры, золотники, поршни и т.п.), можно возобновлять никелированием. Никелевые или никель-фосфорные покрытия в силу своих особенностей имеют меньшую способность к схватыванию по сравнению с хромовыми, в то же время являются износостойкими. Для повышения износостойкости некоторых деталей авиационной техники иногда используют свинцевание поверхности со следующим ее анодированием (торцевые поверхности роторов насосов), с этой же целью детали из алюминиевых сплавов оксидируют.
Получить износостойкие покрытия электролитическими методами можно лишь при выполнении тщательной подготовки поверхности деталей, которая включает механическую обработку, обезжиривание, травление.
Кроме вышеупомянутых покрытий в авиаремонтном производстве применяют лужение, меднение, кадмирование, цинкование, фосфатирование, серебрение, бронзирование, оксидирование и т.п.
После подготовительных операций выполняют нанесение покрытий.
Некоторые из них применяют чаще как защитно-декоративные, или как подслой (меднение, никелирование) при хромировании.
Основными свойствами износостойких электролитических покрытий являются коррозионная стойкость, прочность сцепления с материалом основы.
В связи с тем, что хромирование является наиболее распространенным методом восстановления деталей авиационной техники среди других электролитических методов, эти свойства рассмотрены на примере хромовых покрытий.
Прочность сцепления хромовых покрытий с основой определяется подготовкой поверхности, режимом электролиза и свойствами основного металла. Прочность сцепления хромовых покрытий достаточно высока и в ряде случаев превышает прочность самого хрома. Поэтому проверку прочности сцепления хромовых покрытий производят лишь в специальных случаях.
Износостойкость хрома определяют его твердостью, условиями эксплуатации (обеспеченностью смазкой, давлением, свойствами металла спрягаемой поверхности и т.п.).
Высокая твердость хрома объясняется главным образом мелкозернистой структурой и особенностью кристаллизации его на катоде. В зависимости от режима электролиза твердость хрома может изменяться в пределах 60-110 МПа. Способность к приработке зависит от степени пористости его осадков. Для достаточной прирабатываемости хромовых покрытий степень пористости их должна быть порядка 25-45% при ширине пор (каналов) не менее 6-7 мкм.
Степень пористости покрытия определяют по методу Розиваля отношением площади, занятой порами (каналами), ко всей площади покрытия на исследуемом участке.
Исследования производят на шлифах с помощью микроскопа типа МИМ-8. Соотношение площадей пор и покрытия определяют непосредственно в поле зрения шлифа с помощью окуляр-микроскопа, последовательно перемещая шлиф. Суммарная длина отрезков, которая придется на долю пор (в одном поле зрения шлифа), пропорциональна занимаемой ими площади и, следовательно, их процентному содержанию в покрытии. Процентное содержание пор в покрытии определяют по формуле:
,
где П - степень пористости %; n - сумма отрезков, занимаемых порами по одной прямой, мкм; m - сумма отрезков, занимаемых покрытием по той же прямой, мкм; i - количество исследуемых участков покрытия [2].
Особенностью, как хромовых, так и других электролитических покрытий является то, что они в значительной степени снижают выносливость основного металла. С целью повышения выносливости сталей поверхность детали под покрытием упрочняются [3].
При выборе вида хромового покрытия для восстановления детали необходимо руководствоваться условием, согластно которому выбранное покрытие должно иметь такой комплекс физико-механический свойств, которая в конкретных условиях эксплуатации позволит уменьшить интенсивность изнашивания детали и повысить ее износостойкость.
Основным аргументом выбора метода упрочнения поверхности детали является повышение выносливости основного металла по сравнению с выносливостью хромированой поверхности без упрочняющей обработки.
Выбор упрочняющей обработки для стали 30 ХГСНА производят по табл. 12.1. Как было отмечено выше, износостойкость хромового покрытия зависит от его прирабатываемости, на которую значительное влияние имеет пористость покрытия. Степень пористости покрытия изменяется с изменением плотности тока, состава электролита и наибольшее влияние на степень пористости имеет температура электролита.
Степень пористости является одним из факторов, которые дают дополнительную информацию при прогнозировании работоспособности хромовых покрытий в условиях эксплуатации
Таблица 12.1