Способ обработки изделий с металлизационным покрытием Советский патент 1992 года по МПК B23P9/00 

Изобретение относится к области металлургии, а именно, к обработке изделий с покрытиями, и может быть использовано для защиты металлоизделий от коррозии.

Известен способ упрочнения поверхности изделий, например, из алюминия или сплавов на его основе, в котором с целью повышения стойкости изделий при повышенных температурах поверхность изделия подвергают воздействию трением вращающимися металлическими щетками.

Недостаток данного способа в том, что постоянная скорость вращения щеток значительно увеличивает продолжительность обработки - до 15-30 сек., что снижает производительность способа и затрудняет использование его в линии.

Известен способ механического уплотнения металлизационного алюминиевого покрытия путем обкатки роликами, принудительно перемещаемыми по нижней образующей трубы поперек металлизадионной полосы.

По технической сущности и достигаемому эффекту этот способ наиболее близок к заявляемому, и принят за прототип.

Процесс обработки покрытия, реализуемый в прототипе, основан на сглаживании поверхности под воздействием давления, оказываемого на нее роликами. Недостатки способа заключаются в высоких энергетических затратах на его реализацию, низкой производительности труда при обработке покрытия, сложном конструктивном оформлении способа и ограниченной возможности регулирования режимов обкатки, т.к. давление задается только весом трубы.

Цель изобретения - повысить производительность способа при обработке изделий с металлизационным покрытием с одновременным снижением энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что в способе обработки изделий с метзллиза- циониым покрытием, включающем вращение изделия и обкатку его поверхности инструментом, обкатку ведут в направлении, совпадающем с направлением вращения изделия и скорость вращения выбирают из соотношения:

( 5.45 - 5,50 ) - OK R-2

Ш1RI

сл

С

Ч

где , ftu - скорость вращения инструмента и изделия, рад/с;

Ri,R2 - радиус инструмента и изделия, м.

Формула связывает оптимальную скорость вращения инструмента и его размеры с размерами и скоростью вращения изделия, Скорость вращения инструмента, рассчитанная по приведенной формуле, обеспечивает максимальный коэффициент трения между поверхностями инструмента и трубы, и получена на основании экспериментальных зависимостей, связывающих величину коэффициента трения с размерами и скоростью инструмента и изделия.

Эффективность уплотнения поверхности при обработке ее движущимся инструментом находится в прямой зависимости от коэффициента трения между поверхностями инструмента и изделия, который в свою очередь зависит от их относительной скорости движения.

Зависимость коэффициента трения от относительной скорости движения имеет сложный вид с максимумом. Относительная скорость инструмента и изделия, обеспечивающая этот максимум, установлена эмпирически, и составляет 5,45-5,50 м/с. Эффективность обработки поверхности в данном случае будет максимальной.

Кроме того, задавая направление вращения инструмента совпадающим с направлением вращения изделия, в точке -соприкосновения инструмента и изделия обеспечивается их движение навстречу друг другу, что также повышает эффективность предлагаемого способа обработки.

В качестве инструмента может быть использован цилиндрический ролик с насечкой или щетка с жестким металлическим ворсом.

Возможность регулирования режимов обработки в способе-прототипе ограничена. Сглаживание поверхности здесь в большей степени зависит от давления на нее роликов, чем от взаимодействия роликов и изделия как пары трения. Давление трубы на ролики определяется весом трубы. Эффективности работы пары трения труба - ролик снижена, т.к. поверхность роликов гладкая, и регулировк режимов обкатки за счет изменения скорости их движения ограничена.

Предлагаемый способ реализован следующим образом,

В линии электродуговой металлизации алюминием поверхности труб установлен цилиндрический стальной прикатывающий ролик с насечкой по всей рабочей поверхности.

Диаметр ролика0,02 м

Длина ролика0,025 м

Размеры насечки1x1 мм

Глубина насечки0,2 мм

Ось вращения ролика параллельна оси

вращения трубы.

Ролик через клиноременную передачу соединен с электродвигателем марки 2ДВУ85М, позволяющим плавно регулировать скорость вращения от 500 до 6000 об/мин. Силу давления ролика на трубу регулирова- ли с помощью специального устройства, в данном конкретном примере она составила 3 кгс/см2.

Покрытие наносили на трубу диаметром 40 мм, длиной -6м.

Толщина алюминиевого покрытия, нанесенного электродуговой металлизацией - 0,35 мм. Шаг перемещения трубы за один оборот - 18 мм, частота вращения подающих роликов - 33,6 .

Уплотняющий ролик устанавливают непосредственно над опорными роликами, находящимися сразу после камеры ме- таллизации таким образом, чтобы его ось вращения была параллельна оси выходящей из камеры трубы с покрытием и прижимают его к трубе с помощью поджимного устройства с силой 3 кгс/см2. Затем включают дви- гатель, предварительно отрегулировав скорость его вращения в соответствии с рассчитанной по формуле. В данном случае скорость вращения ролика будет равна:

W1

5,45 -3,52 -0,02

0,01 или 5140 об/мин

538 рад/с,

(скорость вращения трубы 33,6 об/мин или

3,52 рад/с).

В результате обработки покрытие трубы приобретает металлический блеск, величина микронероеностей поверхности покрытия Кг снижается от 100-120 мкм до

25-40 мкм или на 60%.

В процессе эксперимента регистрируют ваттметром мощность электродвигателя, необходимую для достижения качественной поверхности, которая в данном случае составляетО,18 кВт.

При реализации способа-прототипа в ту же линию металлизации непосредственно за опорными роликами, находящимися после камеры электродуговой металлизации,

был установлен сепаратор, приводимый во вращение электродвигателем через клиноременную передачу. В диске сепаратора размещены цилиндрические ролики диаметром 10 мм, длиной 20 мм. Каждый ролик

закреплен свободно на оси вращения и начинает вращательное движение только при соприкосновении с вращающейся-трубой в направлении, обратном направлению вращения трубы. Скорость вращения роликов является геометрической суммой скорости вращения трубы и сепаратора и задается произвольно. Оптимальное качество обработки поверхности трубы выбирают методом проб и ошибо к, путем регулирования скорости вращения сепаратора.

Для получения такой же степени уплотнения поверхности покрытия, т.е. получения поверхности с металлическим блеском и величиной Rz 25-40 мкм, при реализации способа по прототипу необходимо потра- тить время на подбор оптимального режима уплотнения, регулируя скорость вращения сепаратора при одновременном контроле за качеством поверхности.

Временные затраты на подбор режима обработки поверхности при смене сортамента и размеров труб с покрытием, получаемых в линии, могут существенно повлиять на производительность линии, снизив ее в 1,5-2,0 раза по сравнению с предлагаемым способом. ,

При обработке изделий с металлизаци- онным покрытием способом-прототипом ваттметром регистрировали мощность

двигателя, необходимую для вращения сепаратора с роликами. При достижении требуемого качества поверхности при Rz 25-40 мкм, эта мощность составила 0,35 кВт, что превышает мощность электродвигателя при реализации способа-прототипа в 1,9 раза.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет снизить энергозатраты в 1,7-2,0 раза и повысить производительность способа в 1,5-2,0 раза. Формула изобретения Способ обработки изделий с металлиза- ционным покрытием, включающий вращение изделия и обкатку его поверхности инструментом, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и снижений энергозатрат, обкатку ведут в направлении, совпадающем с направлением вращения изделия, а скорость вращения выбирают из соотношения

(5,45 -5.50)-tug R2

где 0), 0)2 - скорости вращения инструмента и изделия, рад/с;

Ri,R2 радиусы инструмента и изделия, м.

Сущность способа: изделие с покрытием вращают и одновременно обкатывают поверхность покрытия в направлении вращения изделия, причем скорость вращения инструмента выбирают из предложенной зависимости.