Очистка поверхности заготовок и удаление альфированного слоя

При нагреве в воздушной среде под ковку и штамповку поверхность заготовок из алюминиевых и магниевых сплавов покрывается оксидной пленкой, а поверхность медных, титановых и особенно стальных заготовок — слоем окислов в виде окалины. На заготовках из титановых сплавов, кроме того, образуется твердый альфированный слой. Для удаления оксидной пленки с поверхности алюминиевых и магниевых поковок и окалины с поковок других упомянутых сплавов с приданием им однородного цвета, чистоты и блеска применяют различные очистные операции. Рассмотрим химические и механические способы очистки.

Травление. Основным способом химической очистки цветных сплавов является травление, в некоторых случаях с предварительным обезжириванием и последующим осветлёнием. Этот способ основан на растворении окислов в соответствующих растворах кислот и щелочей, а также на отделении их вследствие стравливания пограничного слоя основного металла и других химических процессов, зависящих от обрабатываемого металла и вида применяемого раствора. В результате травления выявляются поверхностные дефекты поковок, плены, волосовины, зажимы и т. п.

Основным оборудованием для химической очистки поковок являются различные ванны для травления, нейтрализации, промывки. Травильные ванны обычно изготавливают в виде кожухов из листовой стали и футеруют изнутри различными материалами, устойчивыми к воздействию кислот или щелочей, как, например кислотоупорным бетоном, диабазом, базальтом, винипластом, резиной, битумом. Применяют также травильные ванны из дерева.

При необходимости подогрева растворов травильные ванны оборудуют нагревательными устройствами — змеевиками, через которые пропускают горячую воду или пар. Ванны обязательно следует снабжать местными бортовыми вытяжными вентиляторами.

Поковки загружают в ванны в корзинах из железной проволоки алюминия или латуни, нержавеющей стали, лозы, керамики и т. д., а также при помощи подвесок. В крупносерийном производстве применяют механизированные травильные установки, в том числе конвейерного типа! Состав раствора в травильных ваннах срабатывается. Его необходимо проверять и в случае надобности производить замену или корректировку.

Для примера рассмотрим технологические процессы травления поковок из легких сплавов.

Поковки из алюминиевых сплавов помещают в железные или из нержавеющей стали корзины, а затем загружают преимущественно в щелочную травильную ванну с температурой раствора около 50° С. Травление длится в течение 2—5 мин, после чего следует промывка в холодной проточной воде и погружение в ванну с раствором азотной кислоты, в которой поковки выдерживают до полного осветления. Процесс заканчивают промывкой в горячей проточной воде (55—70° С) в течение 4-6 мин. Описанный процесс не является единственно применяемым, существуют и другие варианты. Поковки из магниевых сплавов травят в алюминиевых корзинах, а после травления последовательно промывают вначале в проточной холодной воде, а затем в горячей (60—70° С).

Значительно сложнее обстоит дело с травлением для удаления окалины с поверхности поковок из титановых сплавов. Окалина эта весьма стойкая и очень трудно поддается растворению, как в щелочах, так и в кислотах. Сначала обработку проходит в расплавленном едком натре с добавкой азотнокислого натра. Травильный расплав при этом через микро- и макротрещины проникает к поверхности основного металла, стравливает ее, отслаивая и разрыхляя окалину. Затем поковки промывают в воде и погружают в кислотный раствор. Потом вторично промывают в воде, очищают щетками и промывают в третий раз. Процесс сложный и малопроизводительный. Поэтому предпочитают удалять окалину механическим путем, а после механической очистки для выявления дефектов и осветления поверхности применять травление в кислотном растворе.

Механическая очистка и травление в расплаве щелочей не удаляют с поверхности поковок альфированный слой, образующийся при нагревах под ковку и штамповку. Слой этот отличается пониженной пластичностью и повышенной твердостью, что снижает производительность и стойкость инструмента при обработке резанием. Поэтому удаление альфированного слоя весьма целесообразно производить путем глубокого травления.

Подобное травление производят в растворе фтористого водорода и серной кислоты. При комнатной температуре стравливание поверхности в этом растворе протекает со скоростью 0,5—0,6 мм/ч а при нагреве до 50—55С° — со скоростью 0,8—1,0 мм/ч.

Ванны для травления изготовляют из листового винипласта. Из него же делают подвески для закрепления поковок в ванне. Участки, которые необходимо предохранить от травления, в частности места под зажимами подвесок, покрывают лакокрасочным покрытием. После травления на требуемую глубину поковки промывают сначала в холодной, а потом в горячей воде и просушивают обдувкой нагретым воздухом. Затем удаляют лакокрасочное покрытие, если оно было, и вновь производят легкое травление для очистки поверхности от загрязнений, промывают в холодной и горячей воде, сушат обдувкой горячим воздухом или в сушильном шкафу при температуре 100—120° С в течение 12—15 мин.

Стравливание поверхности поковок из титановых сплавов рассмотренным выше способом можно производить с точностью до ± 0,2 мм равномерно по всей поверхности за исключением участков под зажимами. Чистота поверхности остается без изменения.

Для сокращения потерь металла в процессе травления и оптимизации процесса очистки, а также для повышения качества травильной обработки стали и других сплавов начали использовать ультразвуковые колебания, поток которых пропускают через травильную ванну.

Таблица растворов.

3 Август 2011 Опубликовано в Мастер-класс

Комментирование закрыто.