РАЗДЕЛ 2
АППАРАТУРА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Установка для микродугового оксидирования и метод обработки поверхности
алюминиевых сплавов
Для получения покрытий на алюминиевых сплавах использовалась установка МДО,
работающая на переменном токе промышленной частоты в режиме анодно-катодного
микродугового оксидирования, принципиальная схема которой представлена на рис.
2.1.
Рис. 2.1. Схема установки для микродугового оксидирования:
1 – насос перекачки электролита; 2 – шаровой кран; 3 – холодильная машина; 4 –
тройник поворотный; 5 – заборный трубопровод; 6 – кронштейн крепления детали; 7
– ванна электролитическая; 8 – обрабатываемая деталь; 9 – труба передачи
электролита в ванну; 10 – компенсационный бак; 11 – изолирующие трубопроводы;
12 – теплообменник; 13 – компрессор
В состав установки входят следующие основные части: ванна для оксидирования
деталей (поз. 7), теплообменник (поз. 12), система трубопроводов, насос
перекачки электролита (поз. 1), компрессор (поз.13), а также система вытяжной
вентиляции. Электролитическая ванна выполнена из нержавеющей стали и снабжена
двумя заборными трубопроводами, соединенных между собой с помощью поворотного
тройника, через который осуществляется забор электролита насосом перекачки. Для
регулирования уровня электролита в ванне имеется компенсационный бак (поз. 10),
соединенный шлангом с ванной по принципу сообщающихся сосудов. Внутрь бака
подается сжатый воздух для перемешивания электролита в процессе оксидирования.
Уровень электролита в ванне регулируется давлением воздуха в компенсационном
баке. Для поддержания постоянной температуры электролита в установку включен
теплообменник (поз. 12).
Подача электроэнергии на обрабатываемые детали осуществляется с помощью
источника питания конденсаторного типа, схема которого показана на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Принципиальная схема источника питания:
МП – магнитный пускатель; КВ – выключатель концевой; КП – кнопка ІпускІ; КС –
кнопка ІстопІ; R – резистор разрядный; С – конденсаторы; А – автоматы защиты; V
– диоды; Тт – трансформатор тока 600/5; Q – выключатель автоматический; ИП –
измерительные приборы; 1 – электрод; 2 – ванна; 3 – деталь
Источник питания смонтирован в стойке контроля и управления (рис. 2.3). Ток
регулируется путем параллельного включения конденсаторов с помощью
переключателей (поз. 7).
Рис. 2.3. Стойка контроля и управления:
1 – указатель температуры электролита; 2 – амперметр (общий ток в цепи); 3 –
вольтметр (общее напряжение в цепи); 4 – вольтметр (катодное напряжение в
цепи); 5 – вольтметр (анодное напряжение в цепи); 6 – кнопка включения
(выключения) питания; 7 – переключатели конденсаторных батарей; 8 – вентиль
(дренаж компенсационного бака); 9 – вентиль подачи сжатого воздуха; 10 – кнопка
включения (выключения) компрессора; 11 – манометр; 12 – кнопка включения
(выключения) насоса перекачки электролита; 13 – кнопка включения (выкл.)
холодильной машины; 14 – сигнальная лампочка
Установка МДО имеет технические характеристики, приведенные в табл. 2.1. На
этой установке были обработаны образцы для исследования характеристик
получаемых покрытий (микротвердости, пористости, шероховатости,
износостойкости, коррозионной стойкости, электрической прочности,
антифрикционных свойств) на деформируемых и литейный алюминиевых сплавах. Также
обрабатывались детали машиностроительных конструкций (поршни и поршневые кольца
двигателей внутреннего сгорания (ДВС), поршни компрессоров, детали
бензонасосов, насосов охлаждения ДВС и герметизирующих устройств), детали
электроприборов промышленного назначения (катушек индуктивности и
электродвигателей), изделия бытового назначения (сковороды, утюги, дозаторы и
другие).
Таблица 2.1 –
Технические характеристики установки
№/№
Наименование показателей
Норма
Напряжение, В
380
Частота, Гц
50
Максимальная потребляемая мощность, кВт
40
Рабочий объем ванны, л
100
Количество добавок в электролите (по технологии), гр.
15–30
Температура электролита, °С
20–40
2.2. Рентгеновский качественный и количественный фазовый анализ
2.2.1. Качественный фазовый анализ
Рентгенограмма многофазной системы представляет собой результат наложения
рентгенограмм отдельных фаз, интенсивности дифракционных линий которых
пропорциональны содержанию фаз в системе. Идентификация фаз, присутствующих в
образце, проводилась с использованием данных картотеки ASTM [116].
Рентгеновские съемки проводили при комнатной температуре на дифрактометре
ДРОН-3 в излучении хромового анода (V-фильтр) в интервале углов 2q = 17–120°.
2.2.2. Количественный фазовый анализ
Рентгеновский количественный фазовый анализ основан на определении
интенсивности дифракционных линий исследуемой фазы, сравнении интенсивности
линий определяемых фаз между собой или с интенсивностью линий эталонного
образца. Количественный фазовый анализ проводился дифрактометрическим методом в
излучении хромового анода с использованием эталонных образцов.
Интенсивность дифрагированного отражения [117], создаваемого i-той фазой,
находящейся в слое толщиной Дt на глубине t (рис. 2.4), равна:
(2.1)
где qi – объемное содержание определяемой фазы в образце;
(Q0)i – интенсивность отражения от образца, состоящего только из i-той
фазы без учета поглощения;
U0 – площадь участвующей в дифракции поверхности образца;
s – глубина проникновения рентгеновских лучей в образец в направлении угла
Вульфа-Брегга;
м – линейный коэффициент ослабления.
При толщине образца существенно большей глубины слоя полупоглощения:
(2.2)
или, если обозначить постоянную для данной геометрии съемки величину
- Киев+380960830922