§ 17. ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ЛОКОМОТИВОВ ЛАКОКРАСОЧНЫМИ И ГАЛЬВАНИЧЕСКИМИ ПОКРЫТИЯМИ
Несмотря на применение цветных металлов, легированных сплавов и пластмасс, углеродистые стали остаются основным конструкционным материалом в локомотивостроении. Поэтому использование эффективных методов защиты стали от коррозионного разрушения является важной задачей в повышении эксплуатационной надежности локомотивов. Основное направление в решении этой задачи в локомотивостроении — нанесение высококачественных защитных и защитнодекоративных лакокрасочных и гальванических покрытий.
Наиболее экономичным методом защиты от коррозии и обеспечения декоративных функций различных стальных конструкций локомотивов продолжает оставаться окраска. Долговечность лакокрасочных покрытий зависит от многих факторов: конструкции изделия и условий его эксплуатации, состояния защищаемой поверхности, химического состава, толщины слоя и метода нанесения красок. Однако наибольшее влияние на стойкость покрытий оказывает технология выполнения окрасочных работ, особенно подготовка изделий под окраску.
Подготовка окрашиваемых поверхностей в общем случае включает их очистку, выравнивание, грунтование и шпатлевку с последующим шлифованием. Полный комплекс подготовительных операций выполняют, например, для окраски окончательно собранного и испытанного локомотива. В ряде случаев (для окраски отдельных деталей) подготовка окрашиваемых поверхностей ограничивается очисткой и грунтованием. Тщательная очистка поверхности от всех загрязнений значительно повышает сцепление и защитные свойства окрасочных покрытий, и прежде всего грунтовочного слоя.
На заводах локомотивостроения применяются механические (обработка приводными проволочными щетками, абразивной шкуркой, обдувка металлическим песком или дробью), химические (травление в кислотах, нанесение преобразователей ржавчины) и другие методы предварительной очистки металлических поверхностей от окалины и ржавчины. Наилучшее качество подготовки под окраску листового и профильного металлопроката достигается на предприятиях — поставщиках прокатанного металла с использованием механизированных или автоматизированных линий очистки при обдувке металлическим песком или дробью с последующим фосфатированием или грунтованием очищенных листов и профилей. Удаление масляных загрязнений с поверхности листового проката (расконсервация) с наибольшим эффектом осуществляется струйной обработкой водными растворами с добавлением поверхностно-активных веществ. Установки струйной очистки листового металла и деталей успешно применяются на ряде локомотивостроительных заводов.
Лакокрасочные материалы в локомотивостроении наносятся вручную кистью, окунанием и, главное, с помощью распыления — пневматического, безвоздушного и в электростатическом поле. Применение метода безвоздушного распыления (под давлением 2-4 МПа) нагретых красок дает значительную (30 ...40%) экономию лакокрасочных материалов, повышает производительность и улучшает условия труда работающих. Окраска изделий в электростатическом поле на стационарных установках (подробнее см. в § 51) обеспечивает сокращение потерь краски (вследствие меньшего туманообразования) и механизацию малярных работ; рабочий выводится из зоны окраски и управляет процессом дистанционно. Механизация процесса нанесения лакокрасочных покрытий наряду с прогрессивными методами окраски достигается применением подвесных и напольных конвейеров, распылительных камер с механизированными площадками для маляров. Распространение на локомотивостроительных заводах прогрессивной технологии окраски методом распыления создает предпосылки для использования на малярных операциях автоматических манипуляторов с программным управлением (промышленных роботов).
С целью сокращения цикла окрасочных работ и улучшения качества покрытий в локомотивостроении широко применяется искусственная сушка покрытий горячим воздухом в конвекционных и инфракрасными лучами в терморадиационных сушильных камерах, а также комбинированная сушка горячим воздухом и инфракрасными лучами в терморадиационно-конвекционных сушилах.
Время сушки в зависимости от ее способа колеблется в широких пределах — от 10 минут до нескольких часов (для локомотивов в сборе). В терморадиационной камере сушка пленки при поглощении инфракрасных лучей окрашенной поверхностью начинается с нижних слоев покрытия, чем ускоряется испарение растворителя; в результате время сушки сокращается в 5 ... 10 раз при повышении качества пленки.
Для защиты от коррозии самых разнообразных деталей локомотивов успешно используется также электрохимический метод нанесения металлических покрытий — гальваностегия. Наряду с защитой от коррозии гальванические покрытия в большинстве случаев придают покрываемым деталям красивый внешний вид, поэтому чаще всего они являются защитно-декоративными.
В локомотивостроении широко распространены процессы цинкования, меднения, никелирования, хромирования, кадмирования, лужения и др. При обычных режимах электроосаждения в большинстве электролитов покрытия получаются матовыми. Вместе с тем часто требуется, чтобы обрабатываемая поверхность приобретала блеск, для чего до и после покрытия используется механическое полирование. С целью исключения этого трудоемкого процесса разработаны электролиты и режимы для непосредственного получения блестящих осадков. Так, на ряде локомотивостроительных заводов внедрены электролиты никелирования с блескообразующими и выравнивающими добавками, дающие зеркальные покрытия без механического полирования и глянцевания. На многих заводах локомотивостроения применяются электролиты цинкования, для которых отработаны режимы осаждения покрытий на повышенных плотностях тока, что увеличивает производительность труда гальваников. Внедрение электролитов меднения, обеспечивающих получение блестящих покрытий, позволяет механизировать процесс многослойного (медь—никель—хром) защитно-декоративного покрытия, а это, в свою очередь, способствует росту производительности и улучшению условий труда рабочих.
Для механизации процесса подготовки поверхности под гальваническое покрытие и улучшения условий труда Ворошиловград ПТИМашем разработан технологический процесс, сочетающий шлифование полосы с последующей обработкой полученных из нее деталей вибрационным методом. Внедрение способа виброочистки позволило в 2-3 раза увеличить производительность и значительно повысить качество обработки поверхностей под гальванопокрытие.
Задания для самостоятельной работы
33 . Проанализируйте приведенные в табл. 4 планы обработки резанием внутренних цилиндрических поверхностей для выявления области их целесообразного использования (с точки зрения объема выпуска изделий, типов применяемых станков, диапазонов диаметров обрабатываемых отверстий и т. д.).
34. Объясните, за счет каких факторов зенкерование (чистовое) обеспечивает большую точность обработки, чем сверление.
35. Назовите методы чистовой и отделочной (тонкой) механической обработки наружных цилиндрических и плоских поверхностей.
36. Охарактеризуйте технико-экономические показатели и области применения различных методов механической обработки резьбовых поверхностей и зубьев зубчатых колес.
37. Укажите план обработки резанием зубьев цилиндрического прямозубого крупномодульного зубчатого колеса внешнего зацепления 7-й степени точности (СТ СЭВ 641—77) в среднесерийном производстве (зубья подвергаются поверхностной закалке с нагревом токами высокой частоты).
38. Определите, какие поверхности рессорных листов выпуклые или вогнутые — следует обрабатывать дробью с целью повышения усталостной прочности листовой рессоры.
39. Укажите, какие из перечисленных ниже марок конструкционной стали являются улучшаемыми, а какие — цементуемыми.
45ХН; 25; 50Г2; 45; 20ХН; 38ХМЮА; 12Х2Н4А.
40. Объясните механизм повышения усталостной прочности деталей в результате поверхностной закалки с нагревом токами высокой частоты.
41. Используя технологическую литературу, в частности учебники [7, 16], ознакомьтесь с технико-экономическими характеристиками различных методов электрофизической, электрохимической и другой специальной обработки, а также оксидирования, фосфатирования и напыления расплавленного металла или пластмасс.