Способ нанесения металлических покрытий Советский патент 1988 года по МПК B23K20/00 

00

ю

со

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при нанесении металлических покрытий на изделия из электропроводящих материалов.

Цель изобретения - снижение энергозатрат и расширение технологических возможностей.

На чертеже представлены графики распределения температуры, плотно- сти тока и джоулева тепла в зоне контакта.

Один из полюсов источника постоянного тока присоединяют к прутку из металла покрытия, а другой - с помощью контактных щеток к изделию.

При этом подключение источника питания осуществляют так,что обеспечивается выделение тепла Пельтье. Затем

изделие и пруток из металла покрытия приводят в соприкосновение и подают электрический ток оптимальной плотности. Включают привод и осуществляют относительное перемещение

изделия и наплавочного прутка. При пропускании электрического тока на границе изделия и наплавочного прутка происходит расплавление последнего и на изделие наносят металлическое покрытие. Температуру на границе изделия металл-покрытия контролируют термопарой. Оптимальную плотность тока определяют из формулы

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при нанесении металлических покрытий на изделия из электропроводящих материалов. Цель изобретения - снижение энергозатрат и расширение технологических возможностей. Подключают источник питания к изделию и наплавочному прутку. В процессе прохождения электрического тока обеспечивается выделение тепла Пельтье. Изделие и наплавочный пруток приводят в соприкосновение и пропускают постоянный электрический ток оптимальной плотности. Одновременно включают привод и осуществляют вра- щательно-поступательное движение изделия. Металл прутка, расплавляясь в контакте, наносится на изделие. Оптимальную плотность тока вычисляют по формуле, 1 з.п. ф-лы, 1 ил. с SS (Л

D

де D - плотность тока,

П - коэффициент Пельтье, В; S - толщина наносимого покрытия, м;

РП - удельное сопротивление металла покрытия, ОМ м; РИ - удельное сопротивление ма- ., териала изделия, Ом М; -;с- - масса изделия, покрываLf

емого в единицу времени, кг/с;

Т, - начальная температура изделия, К;

T,j - температура плавления металла покрытия. К; теплоемкость материала изделия, Дж/кг-град;

,«э р

масса металла покрытия,

расходуемого в единицу времени кг/с;

градиент температуры; начальная температура металла покрытия. К; теплоемкость металла покрытия, Дж/кг-град; удельная теплота плавления

металла покрытия, Дж/кг; площадь контакта металла

покрытия и покрываемого из делия, м .

льтате математической обрапериментальных данных устачто, если при упрощенном балансе без учета потерь

(1)

тепла за счет явления теплопроводности проварьировать параметр S ,по физическому смыслу удвоенная величина которого является расстоянием между токоподводами, то при значении параметра S по величине, соизмеримой с ТОЛ1ЦИНОЙ покрытия, формула (1) позволяет оценить оптимальную плотность тока для нанесения покрытия. Пример. На стальные стержни

диаметром 20 мм наносят алюминиевые покрытия толщиной 50 мкм. Отрицательный полюс источника тока подключают к стальному стержню, а положитель-: ный - к алюминиевому прутку. Алюминиёвый пруток устанавливают в зажим перпендикулярно движению стального стержня. Затем стальной стержень и пруток из металла покрытия приводят в соприкосновение и включают постоянньй электрический ток необходимой плотности. Одновременно с включением электрического тока осуществляют вра- щательно поступательное перемещение стального стержня.При пропускании электрического тока на границе стального

стержня и алюминиевого прутка происходит разогрев цо начала плавления алюминиевого прутка, а стальной стержень покрывается равным слоем алюминия заданной толщины.

Оптимальную плотность тока определяют с помощью формулы (1). Исходные для расчета данные следующие: П 2,8-10 В (направление тока отжелеза к алюминию); ppg 8,7 х X 10 Ом.м; рле 2,5-l o Ом-м; Ср (7,39-10- + 11,5-10 Т)х X 4, 1910 Дж/кг; С р др (17,8-10 + 11,9-10 Т)-А,19-10 ,Цж/кг;&Н 400 кДж/кг.

При площади контакта металла покрытия и покрываемого изделия S

1 см

X 1СГ

толщине покрытия5 50

М „,-,// 2П1

ё- 2,47 КГ/Ми --

О Со t

0,85 кг/м с.

Приняв, что Т, Т, 293 К - ис- ходные температуры изделия и металла покрытия равны, а Т 933 К - температура плавления алюминия, получают р 185 А/мм.

Дополнительное тепло Пельтье, вы- деляемое на поверхности контакта S 1 см на 1 с, составляет 100 Дж.

Подвод постоянного тока к стержню и прутку из материала покрытия осуществляют с помощью прижимных кон- тактов. При этом компенсация тепловых потерь происходит за счет тепла, выделяющегося при прохождении тока через участок стержня, находящийся между токоподводами. С помощью ам- перметра контролируют величину тока. Величину падения напряжения измеря

D - плотность тока, А/м ; П - коэффициент Пельтье, В; S - толщина наносимого покрытия, м;

рп удельное сопротивление металла покрытия, Ом-м;

РИЗ удельное сопротивление металла изделия, Ом-м;

М

-;с- - масса металла изделия, покрываемого в единшду времени, кг/с;

масса MeTanj pa сходу емог( мени, кг/с;

- масса металла покрытия,

расходуемого в единицу вре400823

ют вблизи контакта стержня с прутком из наплавляемого металла покрытия. Энергетические затраты рассчит+ тывают по формуле W UI,

При плотности тока ,5 Ю А/м и площади контакта 1 см падение напряжения в зоне контакта составляет 0,5 В, потребляемая энергия W

и

X 10

г

9,3 кВт.

Формула изобретения

и нагревают до температуры начала плавления контактной поверхности наплдвочного прутка.

0

5

0

dT . - градиент температуры;

начальная температура изделия, к;

температура плавления металла покрытия, К; начальная температура металла покрытия. К; теплоемкость материала изделия, Дж/кг-град; С р - теплоемкость материала

покрытия, Дж/кгград; &Hj - удельная теплота плавления

метал.па покрытия, Дж/кг; S - площадь контакта металла

покрытия и покрываемого

1 изделия, м .

т т

i-i .из

п