Изобретение относится к звукоизолирующему и/или амортизирующему вибрации покрытия, предназначенному, в частности, для нанесения на элемент, который может Подвергаться вибрациям, такой, как полотно круглой или некруглой пилы, полированный диск, шлифовальный круг, громкоговоритель, а также металлические стенка, камера и шасси.
Одной из основных целей настоящего Изобретения является покрытие вышеуказанного типа, обеспечивающее эффективную звукоизоляцию и амортизацию, и которое может использоваться в различных Областях и, тем не менее, предпочтительно, для металлических элементов, в которых могут очень легко распространяться вибрации и в следствии этого создавать очень нежелательные шумы.
Для этой цели, согласно изобретению, покрытие содержит слой относительно Твердого материала, имеющего зазоры или полости, содержащие материал, обладающий большей пластичностью или эластичностью, чем указанный материал.
Преимущественно, вышеуказанный слой имеет ячеистую структуру или структуру с открытыми порами.
Изобретение относится также к элементу, в частности, металлическому элементу, снабженному таким звукоизолирующим и/или амортизирующим вибрации покрытием.
Звукоизолирующее и амортизирующее вибрации покрытие получают следующим образом. Покрываемые поверхность или поверхности элемента подвергают поверхностной обработке для обеспечения сцепления слоя относительно твердого материала, затем наносят этот слой на обработанную таким образом поверхность путем нанесения этого материала в, по меньшей мере, частично расплавленном состоянии и в форме капелек, например, с использованием самих по себе известных технологий напыления таких, как дуговое нанесение (arc spray), пламенное нанесение (flame
w
Ё
00
СА) 00
N
ел
со
spray), плазменное нанесение (plasma spray), плазменное нанесение в вакууме (vacuum plasma spray), и вводят в зазоры или плоскости, имеющиеся между застывшими капельками этого материала, вышеуказанный пластичный или эластичный материал в относительно текучей форме, который может в этом случае отверждается.
Другие детали и особенности данного изобретения подробнее описаны ниже в качестве неограниченных примеров, некоторых частных форм выполнения покрытия и способа его нанесения на обрабатываемые элементы.
На фиг. 1 показан вид спереди части элемента, в частности, круглой пилы, снабженный покрытием согласно изобретению; на фиг, 2 - схематический частичный поперечный разрез по линии Н-П на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез, аналогичный разрезу на фиг. 2, показывающий частный вариант покрытия согласно изобретению.
На этих фигурах одними и теми же позициями обозначены идентичные части.
Хотя покрытие, согласно изобретению, может наноситься на все типы элементов, в которых могут происходить звуковые или незвуковые вибрации, такие, как, например, элементы, подвергающиеся вращению, перемещению или комбинированному движению с относительно высокими скоростями, для иллюстрации изобретения, нижеприведенное описание ограничено звукоизолирующим покрытием, предусмотренным на сторонах круглой пилы, которая, например, предназначена для разрезания бетона или природного камня. Действительно, это представляет собой особенно интересное применение.
Согласно изобретению, это покрытие, а основном, отличается тем, что оно содержит слой относительно твердого материала 2, имеющего зазоры или полости 3, содержащие материал 4, который обладает большей пластичностью или эластичностью, чем материал 2, Действительно, нужно, чтобы материал 4 был менее твердым, чем материал 2, с консистенцией, достаточной для возможности абсорбции энергии колебаний, созданных в слое материала 2. Так, например, в принципе, могут использоваться все твердые материалы, которые могут, с одной стороны, вводиться в полости 3, предусмотренные в слое материала 2. и с другой стороны, деформироваться под.действием материала 2. Следовательно, речь могла бы идти не только о пластмассовых материалах, но также, например, об относительно
мягких металлах, имеющих, предпочтительно, относительно низкую точку плавления. На фиг. 2 показана круглая пила, две большие стороны 1 которой полностью покрыты таким покрытием.
В этой форме выполнения, слой материала 2 имеет ячеистую структуру или структуру с открытыми порами 3, пористость которой, предпочтительно, составляет 830%.
Фактически, существует соотношение между состоянием вязкости материала 4 в момент, когда он наносится на слой материала 2, и размерами пор 3, так как нужно,
5 чтобы этот материал мог легко проникать в эти поры. Таким образом, если поры являются относительно большими, можно использовать относительно вязкий материал. Речь может идти о термопластичном или
0 термоотверждаемом материале. В случае термопластичного материала, его можно вводить в поры 3 в расплавленном состоянии, где он отверждается при охлаждении. В случае термоохлаждаемого материала
5 можно, например, использовать реакционную смесь в жидком состоянии, которая пол- имеризуется внутри пор.
В специфической форме выполнения, которая показана на фиг. 2, слой относи0 тельно твердого материала 2, в основном, состоит из непосредственно связанных между собой частиц 5 таким образом, что полости 3 образуются между этими частицами 5, и, кроме того, эти частицы могут дефор5 мироваться или несколько смещаться одни частицы относительно других под действием вибрации, возникающих в покрытии. Таким образом, форма и объем полостей 3, предусмотренных между этими частицами,
0 изменяются в зависимости от этих вибраций относительно определенных формы и объема, которые имеют в нерабочем положении полотна пилы.
Посредством этого относительно дви5 жения частиц материал 4, обладающий большей пластичностью или эластичностью, чем материал 2, поочередно подвергается сжатию и расширению таким образом, что колебательная энергия, которая, следовз0 тельно, появляется в материале 2, преобразуется в тепловую энергию .внутри материала 4.
Вибрации, которые появляются в полотне пилы, обычно возникают при контакте
5 этого полотна, при относительно высокой скорости, с разрезаемым предметом таким, как бетонный блок или блок природного камня.
Было отмечено, что очень хорошие результаты получают, когда слой материала 2,
в основном, образован зернами или частицами со средним диаметром 50-150 мкм.
Преимущественно, слой материала 2, в основном, состоит из застывших металлический капелек 5, которые непосредственно привариваются одна к другой и формируются путем нанесения жидкого металла на покрываемую поверхность.
Размер пор, зазоров или полостей 3 обычно составляет порядка 30 мкм и изменяется, в большинстве случаев, между 10 и 60 мкм. Обычно, предпочтительность отдается слою 2, в котором поры, зазоры или полости 3 являются как можно более многочисленными и распределяются как можно более однородно.
В определенных случаях слой материала 2 может быть образован или содержать металлические или керамические волокна, например, длиной 20-100 мкм и диаметром 10-40 мкм. Эти волокна стат тстически перемешиваются между собой для получения таким образом вышеуказанной пористости с как можно большей однородностью.
Следовательно, слой материала 2 может, в основном, состоять из смеси зерен и волокон.
Согласно особенно преимущественной форме выполнения изобретения, слой материала 2, в основном, состоит из материала или стойкого к износу сплава такого, как хромоникелевая сталь.
В зависимости от типа материала 4, можно было бы в известных случаях, в другой еще форме выполнения изобретения, защитить слой материала 2 веществом, обладающим очень хорошей -износостойкостью таким, как карбид вольфрама.
Очень удовлетворительные результаты были получены тогда, когда материал 4 является само по себе известной фенольной смолой.
Очевидно, что можно использовать другие пластмассовые материалы, обладающие эластичными или пластичными свойствами и, в частности, вязкоэластичными или вяз- копластичными свойствами, такие, как некоторые эпоксидные смолы или полимеры типа эластомера.
Слой материала 2 может, кроме того, закрепляться на покрываемой поверхности 1 полотна пилы посредством фиксирующего Слоя 6, который, предпочтительно, содер- жит никель-алюминий, никель-хром, молибден или эквивалентные металлы, Обладающие хорошими адгёзионными свойствами.
Толщина слоя материала 2 может изменяться в зависимости от типа элемента, но, в основном, она составляет 0,1-0,4 Мм и,
предпочтительно. 0.2-0,3 мм. Эта толщина зависит от массы и. в частности, от толщины элемента, и. что касается полотна пилы, также от толщины режущей кромки 7, который снабжен зубьями 8, предусмотренные по периферии полотна пилы. Разумеется, амортизационные свойства непосредственно пропорциональны толщине покрытия, но, обычно, по экономическим причинам,
0 стараются получить покрытие с как можно меньшей толщиной. Кроме того, для некоторых областей применения эта толщина местами может изменяться как в непрерывном, так и в прерывистом режиме.
5 В других случаях, как показано в разрезе на фиг. 3, слой материала 2 прикреплен на покрываемой поверхности в определенных зонах 10 и является, по меньшей мере, частично свободными или в известных случаях отде0 ленным по отношению к другим зонам 11 этой поверхности. Зоны 10, где имеет место это прикрепление, обычно составляют 75-95% общей поверхности слоя 2.
В зонах 11, в которых слой материала 2
5 не сцепляется с покрываемой поверхностью, образуются углубления 12, которые заполняются в этом случае материалом 4 таким же образом, что и полости 3.
Эти зоны 11 могут, например, формиро0 ваться с использованием продукта, препятствующего закреплению слоя 2, такого, как тонкий слой тефлона, поливинилового спирта, эпоксидной смолы в сочетании с использованием экрана.
5 Для нанесения покрытия на покрываемую поверхность такую, как боковые стороны полотна круглой пилы, можно, согласно изобретению, поступать следующим образом,
0 При первой операции покрываемую поверхность подвергают само по себе известной обработке, названной., в общем, поверхностной обработкой, с тем, чтобы сделать эту поверхность или по меньшей
5 мере зоны поверхности, на которых должен закрепляться слой материала 2, более шероховатой, с целью возможности создания хорошего прочного сцепления этого слоя материала 2.
0 Эта шероховатость может, например, быть получена путем нанесения песка, шлака, окиси алюминия и т.д., гранулометрический состав которых, предпочтительно, составляет 0,5-2,5 мм.
5 Другая возможность заключается в химической обработке этой поверхности, например, посредством кислоты.
При второй операции можно, в известных случаях, наносить фиксирующий слой б, как это уже описано выше.
При третьей операции, которая является самой важной операцией, формируют слой материала 2, который обычно состоит из износостойких металлов. Это, предпочтительно, осуществляется путем нанесения жидкого металла на покрываемую поверхность с определенной скоростью.
Для этой цели, можно использовать саму по себе известную технологию напылений, а именно дуговое нанесение (arc spray), пламенное нанесение (flame spray), плазменное нанесение (plasma spray), плазменное нанесение в вакууме (vacuum plasma spray), либо с использованием металлической проволоки, либо метал- лического порошка, либо волокон и т.д.
Согласно изобретению, может быть очень важным тщательный контроль температуры металлических капелек, которые наносятся таким образом на сторону полотна пилы. Посредством точного выбора этой температуры можно следить за тем, чтобы капельки были достаточно вязкими для возможности образования на стороне 1 раздельных частиц, имеющих, предпочти- тельно, очень неравномерные формы в слое материала 2 для получения, таким образом, максимальной пористости этого слоя с равномерным распределением пористости в этом слое. .
Другим параметром является расстояние между непоказанной на фигурах головкой пистолета-распылителя и покрываемой поверхностью и ориентация или положение этой головки по отношению к этой поверхности.
Это расстояние должно быть таким, чтобы, когда капельки расплавленного металла достигают этой поверхности, они должны уже частично застывать, а их кинетическая энергия должна достаточно уменьшаться с тем, чтобы они подвергались минимальной деформации при контакте с поверхностью с обеспечением достаточного сцепления с этой поверхностью и между собой.
При четвертой операции материал 4, который, предпочтительно, является вязким или вязкопластичным материалом, вводится в полости 3 относительно твердого слоя материала 2.
Это может иметь место посредством пропитки, в частности, пропитки в вакууме.
Использование этой последней технологии может быть особенно важным, если полости образованы относительно малень- кими порами или если материал. 2 обладает относительно большой вязкостью,
Другая технология заключается, например, з нанесении вязкоэластичного материала в достаточно жидком состоянии на слой
материала 2 с.тем, чтобы он мог в него проникнуть.
Наконец, можно было бы также подвергнуть этот слой полировке после введения материала 4 в поры этого слоя.
В другой форме выполнения способа согласно изобретению, слой материала 2 может наноситься в форме сплава, состоящего из этого относительно твердого материала и другого материала, который может впоследствии легко удаляться химическим путем..
Таким образом, посредством удаления этого другого материала капелек, застывших на покрываемой поверхности, из этого сплава можно получить, таким образом, конечный слой, имеющий относительно большие поры или полости, которые в этом случае могут заполняться материалом 4.
Такой сплав может, например, состоять из железа и меди, причем медь может, в этом случае, удаляться путем ее растворения в кислоте перед введением вязкоэластичного или вязкопластичного материала.
Ниже приводится несколько конкретных примеров, позволяющих еще больше проиллюстрировать предмет изобретения.
Пример 1. Для образования вышеуказанного слоя твердого материала, используют сплав, имеющий следующий состав %: Mi 67, Сг 17, Со 3, SI 3. С 0,5, Мо 4, Си 3, Fe 2,5. Слой этого сплава, имеющий точку плавления порядка 1100°С, наносят на стальную пластину по технологии, называемой flame spray, которая заключается во введении этого сплава в пламя пистолета-распылителя, питающегося горючей смесью ацетилена и кислорода в определенных пропорциях, позволяющей, таким образом, плавить этот сплав и распылять его пламенем пистолета-распылителя на стальной пластине. В этом примере этот сплав представлен в форме порошка со средним гранулометрическим составом порядка 150 мкм. Использованным пистолетом-распылителем является пистолет-распылитель МЕТСО типа 5Р. Расстояние нанесения составляет порядка 60 см. Положение расходомера пистолета-распылителя отрегулирован на 34 для ацетиленового газа и для кислородного газа. Образованный таким образом на стальной пластине твердый и пористый слой имеет толщину порядка 0,2 мм, при этом пористость составляет порядка 23%. После охлаждения этого слоя до температуры порядка 110-130°С, он пропитывается вязкоэластичным материалом в виде эпоксидной смолы, известной под коммерческим названием
Аральдит, тип СУ 221, которая является продуктом фирмы Сиба Гейги и которая достигает минимальной вязкости при температуре порядка 110-120°С.
Пример 2. В этом примере технология, использованная для нанесения вышеуказанного относительно твердого слоя материала на подложку типа стальной пластины, является технологией, называемой arc spray.
Эта технология заключается в образовании электрической дуги между концами двух проводов из металла, которым должна покрываться подложка, и в нанесении на .эту подложку расплавленного таким образом металла потоком сжатого воздуха. Использованным металлом является сталь, содержащая 2,2% Мп, 1,9% Сг и 1,2% С, которая представлена в виде провода диаметром 2 мм. Сила электрического тока составляет порядка 400 А. Использованным пистолетом-распылителем является пистолет-распылитель типа 2RYMETCO. Давление воздуха на наконечнике составляет 2 кг/смг. Расстояние нанесения составляет порядка 80 см. Получают твердый слой с пористостью порядка 18% и толщиной порядка 0,4 мм. Этот слой затем пропитывают в вакууме фенольной смолой фирмы Аль- терпэн.
Пример 3. В этом примере технология, использованная для нанесения вышеуказанного относительно твердого слоя материала на подложку типа пластины, является технологией, называемой plasma sgvaying. Согласно этой технологии, образуют плазменную дугу в газе, содержащей 90% аргона и 10% водорода. Использованным твердым материалом является керамика (87% + 13% TiOa) и вводится в эту плазму в виде порошка с гранулометрическим составом порядка 56-80 мкм. Сила электрического тока составляет порядка 500 А, а напряжение составляет 60 В.
Получают твердый слой толщиной порядка 0,3 мм с пористостью порядка 15%. Этот слой затем пропитывают полиуретано- вым эластомером, известным под коммерческим названием Монотаан А80. Этот эластомер предварительно доводят до температуры порядка 70°С для облегчения его проникновения с твердый слой.
Разумеется, изобретение не ограничивается вышеописанными формами выполнения изобретения, и в рамках этого изобретения может быть рассмотрено несколько вариантов относительно способа образования твердого слоя, имеющего полости и/или углубления и способа для введения эластичного или пластичного
материала в эти полости и/или углубления. Кроме того, вид этого последнего материала может быть самым разнообразным. Это также действительно для материала, из ко- торого образован относительно твердый слой.
Особенно важно, чтобы слой материала 2 образовывал достаточно жесткий скелет, обладающий достаточной механической
прочностью, но который одновременно сохранял бы определенную гибкость под действием вибраций, появляющихся е покрытии. Из этого следует, что различные частицы должны каким-то образом привариваться друг к другу и не могут свободно находиться в вязкоэластичном или вязкоп- ластичном материале, по меньшей мере, что касается большинства частиц.
Кроме того, в некоторых частных случаях можно было бы наносить на покрываемую поверхность вязкоэластичный или вязкопластичный материал одновременно с относительно твердым материалом.
В других случаях можно было бы также
образовывать, по меньшей мере, часть слоя твердого материала путем электролиза или путем известной технологии выпаривания. Это могло бы, например, быть полезным, если зоны должны выполняться на покрываемой поверхности, где слой твердого материала 2 не закрепляется на этой поверхности, как это показано на фиг. 3. В этом случае, можно было бы сделать первое тонкое отложение этого материала путем
электролиза или выпаривания с последующим вторым отложением, например, посредством вышеописанных технологий, производительность которых заметно выше производительности электролиза или выпаривания.
Так, например, с практической точки зрения, наносят например, на зоны 11 покрываемой покрытием поверхности,согласно изобретению, слой пластичного или
эластичного материала 4. Затем формируют путем конденсации испаренного металла тонкую электропроводимую металлическую пленку на эту поверхность, следовательно, также на слой материала 4, предусмотренный на зонах 11, а также на остальную часть этой поверхности, т.е. зоны 10. В этом случае эта операция может быть продолжена электролизом, который позволяет наносить на указанный проводимый металл слой
твердого материала 2, причем этот последний слой не должен обязательно включать в себя полости, учитывая наличие углублений 12, предварительно образованных на месте зон 11.
Покрытие, согласно изобретению, главным образом отличается от известных покрытий, образованных из твердого материала и эластичного или пластичного материала, предусмотренных, например, на зубьях режущего инструмента, тем, что твердое вещество образует пористый слой из нескольких наложенных одна на другую частиц, представленных, например, в форме скелета, в который включен эластичный или пластичный материал и/или разграничены на покрываемой поверхности углубле- ния, содержащие эластичный или пластичный материал, в то время, как в этих известных покрытиях твердый материал обычно образован твердыми и режущими частицами, жестко прикрепленными одна к другой, только зазоры которых заполнены, на наружной поверхности, антифрикционным материалом или очень плотным металлическим слоем, пористость которого обычно не превышает 1-2% и который жестко закрепляется на всей покрываемой поверхности.
Было отмечено, что эти известные покрытия не позволяют амортизировать звуковые или незвуковые вибрации.
Для получения твердого слоя материала 2, который был бы достаточно простым, согласно изобретению, могло бы быть полезным образовать на покрываемой поверхности частицы с как можно более неравномерной формой. Кроме того, представляет интерес использование металлического порошка, в котором внутренние изменения гранулометрического состава были бы как можно более меньшими.
Кроме того, прием нанесения металла на покрываемую поверхность относительно расстояния нанесения и угла наклона пистолета-распылителя может иметь большое значение для структуры твердого слоя материала 2.
Наконец, подлежащие нанесению металлы должны, предпочтительно, иметь минимальную твердость для возможности получения достаточной пористости твердого слоя материала таким образом, что относительно мягкие и пластичные металлы такие, как алюминий и медь, могли бы требовать особых предосторожностей или применения вышеописанной технологии, в соответствии с фиг. 3, для образования углублений между слоем 2 и покрываемой поверхностью.
Если использовать частицы.относительно твердого вещества, имеющего повышенную точку плавления, такого, как карбид вольфрама или керамика в соединении или без соединения с другим металлом, как, например, кобальт, можно было бы подвергнуть их поверхностному плавлению перед их нанесением на покрываемую поверхность таким образом, чтобы эти частицы могли сцепляться между собой и с указанной поверхностью практически без деформации.
Так, например, гранулы, состоящие из твердого ядра, такого, как сталь, имеющей,
например, точку плавления порядка 1600°С, окруженного оболочкой из материала, имеющего более низкую точку (плавления, например, порядка 1000°С. могла бы отлично подходить для выполнения покрытия согласно изобретению. Действительно, достаточно довести эти гранулы до температуры плавления материала, образующего оболочку, при нанесении этих гранул на покрываемую поверхность. В этом случае,
деформация гранул была бы ограничена минимумом, создавая таким образом, между гранулами максимальную пористость. Другими гранулами, которые могли бы еще использоваться, являются гранулы, имеющие
ядро из пластичного или эластичного материала, окруженное относительно твердым материалом, как, например, гранулы, содержащие силиконовое ядро, окруженное металлическим порошком, как никель, или
гранулы, содержащие ядро из полиэфирной смолы, окруженное металлической пленкой. Эта наружная оболочка могла бы, таким образом, плавиться для возможности соединения этих гранул между собой даже без
наличия пор между этими гранулами, так как в таком случае пору размещаются внутри самих ранул.
Другой технологией, которая,согласно изобретению, могла бы быть использована,
является порошковая металлургия, которая заключается в прессовании и в горячем обжиге металлических порошков на покрываемой поверхности и предусмотрением получения достаточной пористости обр азованного таким образом слоя.
Независимо от применения способа, обычно отмечается, что хорошие результаты амортизации вибраций получают тогда, когда вышеуказанный твердый материал содержит несколько уровней частиц с тем, чтобы поры, образованные таким образом этими частицами проходили равномерно в трех измерениях.
Еще другой прием введения пластичного или эластичного материала в поры твердого слоя материала заключается в использовании растворов, суспензией или эмульсией этого материала, согласно которому пропитывают этот слой этими жидкостями и затем выпаривают избыток жидкости для получения в порах материала в твердом или полутвердом состоянии.
Наконец, покрытие, согласно изобретению в частности, благодаря своей легкости нанесения и своей эффективности, даже при относительной уменьшенной толщине, может, в принципе, наноситься на все поверхности, какими сложными бы они не были, элементов, в которых возникают проблемы вибрации, таких, как режущие, абразивные инструменты и т.д., металлические шасси машин или транспортных средств, металлические переборки, например, кузова автомобилей, ребра цилиндров двигателей, металлическая часть громкоговорителей и т.д.
Пористость твердого слоя,которая, в основном, является главным признаком изобретения, может, например, измеряться по известной технологии под названием гидростатическое взвешивание.
Формула изобретения 1. Покрытие, включающее пористый слой твердого материала, пропитанного вязкоупругим веществом, отличающее- с я тем, что, с целью повышения свойств звукоизоляции и амортизации вибрации, пористый слой твердого материала состоит из затвердевших капелек со средним диаметром 50-150 микрон, сваренных непос
редственно между собой, а поры распределены равномерно, имеют средний диаметр от 10 до 60 микрон, и составляют 8-30% общего объема покрытия. 2. Покрытие по п. 1. отл и ч а ющее с я тем, что пористый слой твердого материала содержит волокна длиной 20-100 микрон и толщиной 10-40 микрон,
3. Покрытие по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щееся тем, что пористый слой твердого материала образован металлом или износостойким сплавом.
4. Покрытие по пп. 1-3, отличающееся тем, что толщина пористого твер- дого материала составляет 0,1-0,4 мм.
5. Покрытие по пп. 1-4, отличающееся тем, что пористый слой твердого материала жестко закреплен на 75-95% площади покрываемой поверхности. 6. Покрытие по пп, 1-5, отличающееся тем. что, с целью повышения адгезии покрытия пористый твердый слой закреплен на покрываемой поверхности посредством подслоя.
7. Покрытие по пп. 1-6, отличающееся тем, что в качестве подслоя используют никель-алюминий, никель-хром или молибден.
Приоритет по пунктам: 10.03.88 по пп.З, 4, 6 и 7; 08,04.88 по пп. 1,2 и 5.
Звукоизолирующее и амортизирующее вибрации покрытие, содержащее относительно твердый слой материала, имеющий поры, зазоры, полости и/или углубления, содержащие материал, обладающий большей пластичностью или эластичностью, чем указанный материал. Твердый слой материала наносят частично в расплавленном состоянии и в форме капелек и вводят в зазоры и полости пластичный или эластичный материал в относительно текучей форме, которая затем отверждается. 3 ил.
Фиг. /
Фиг. 2
10
l
