УСТАНОВКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ В СРЕДЕ ЛЕГКОПЛАВКИХ МАТЕРИАЛОВ
PLANT FOR APPLICATION OF COATINGS IN MEDIUM OF LOW-MELTING MATERIALS

Изобретение относится к установкам, предназначенным для создания диффузионных металлических покрытий на стальных изделиях химико-термической обработкой с целью улучшения физико-химических и механических свойств, и может использоваться в различных отраслях промышленности.
Известно приспособление для осуществления процесса металлизации образцов в среде легкоплавких металлов (Шатинский В.Ф. Получение диффузионных покрытий в среде легкоплавких металлов: Монография / В.Ф. Шатинский, О.М. Збожная, Г.Г. Максимович; Под ред. О.Н. Романова, - Киев.: Изд-во Наукова Думка, 1976. - 197 с. Стр 104), состоящее из ампулы, с помещенными в нее порошком диффундирующего элемента, образцами и легкоплавким расплавом. Заполнение расплавом и герметизация сваркой проводится в атмосфере спектрально-чистого аргона. Герметичная ампула помещается в ампулу большего размера из коррозионностойкой стали, заполняется порошковым молибденовым наполнителем и заваривается. Нагрев осуществляется в электропечах сопротивления открытого и вакуумного исполнения.
Недостатками данного приспособления является герметичная рабочая ампула затрудняющая загрузку и выгрузку изделия.
Известно устройство для диффузионной металлизации в среде легкоплавких жидкометаллических растворов (патент RU №2293791; опубл. 20.02.2007 г.), состоящий из двух камер, разделенных подвижным экраном и герметичным затвором. В одной из камер расположено нагревательное устройство. В верхней камере расположен подвижный шток. Обе камеры снабжены автономными вакуумными системами и системами наполнения инертным газом, циркуляции и охлаждения инертного газа, содержащая теплообменник и насос.
Недостатками данного устройства является двухкамерная система, требующая применения вакуумного оборудования, системы создания защитной атмосферы, включающую в себя: систему рециркуляции, систему охлаждения инертного газа, теплообменник и насос.
Известно устройство для диффузионной металлизации в среде легкоплавких жидкометаллических растворов (патент RU №2423546, опубл. 10.07.2011 г.), состоящее из нагревательной камеры с внешними нагревателями, в которой располагается ванна с металлическим раствором. На одном уровне с нагревательной камерой расположена шлюзовая камера. Над нагревательной и шлюзовой камерами расположена манипуляционная камера, которая связывает между собой нагревательную и шлюзовую камеры. В манипуляционной камере размещено роторное устройство перемещения покрываемых изделий, загрузочно-разгрузочное устройство, на котором закреплены покрываемые изделия, теплоизолирующие экраны и уплотняющие водоохлаждаемые диски, обеспечивающие герметизацию шлюзовой камеры.
Недостатками данного устройства является наличие вакуумного оборудования и системы создания защитной атмосферы, которые приводят к усложнению технологического процесса и обслуживания.
Известна двухкамерная установка для нанесения диффузионных покрытий в среде жидкометаллических растворов на базе вакуумной печи (Машины и приборы для создания многокомпонентных диффузионных покрытий на стальных деталях и комплексного исследования коррозионно-механических свойств этих деталей. - Отчет по НИР (заключительный) / ВНИИЦентр; руководитель М.И. Чаевский. Ответ. Исполнитель А.Г. Соколов. - № ГР79010992; Инв. № Б922733. - Краснодар, 1980. - 152 с.), представляющая собой вакуумную систему, состоящую из двух камер, соединенных горловиной. В нижней камере располагаются электронагревательные элементы, термоизолирующие экраны и предметный столик, на который устанавливается ампула с легкоплавким расплавом. Верхняя камера представляет собой цилиндрическую полость для выдержки покрываемых изделий до начала процесса нанесения и после. Камеры разделены экраном.
Недостатками данного устройства является применение вакуумного оборудования и системы создания защитной атмосферы, которые приводят к усложнению технологического процесса и обслуживания.
Известна установка для осуществления процесса ВТДО (Сивенков А.В. Повышение коррозионной стойкости деталей машиностроения путем нанесения защитных покрытий способом высокотемпературного диффузионного осаждения из среды легкоплавких расплавов: дис. канд. тех. наук.: 05.02.01 / Алексей Валентинович Сивенков. - СПб., 2009. - 148 с.), принятая за прототип, состоящая из вакуумной печи с водоохлаждаемым корпусом и водоохлаждаемой крышкой, в центральной части которой проходит водоохлаждаемый шток для вертикального перемещения изделия при загрузке и выгрузке из ампулы.
Недостатками данного устройства является применение вакуумного оборудования и системы создания защитной атмосферы, которые приводят к усложнению технологического процесса и обслуживания.
Техническим результатом является упрощение конструкции установки позволяющий упростить и ускорить технологический процесс
Технический результат достигается тем, что в камеру открытой шахтной печи установлена термопара, соединенная с блоком управления, подключенному к сети переменного тока через вариатор регулирования тока, в верхней части печи установлена жаропрочная крышка с термоустойчивым фланцем, на крышке вертикально установлена направляющая со стопорным винтом, в центре крышки выполнено отверстие, в которое помещен загрузочный шток в форме стержня
Устройство для нанесения покрытий в среде легкоплавких металлических растворов поясняется следующей фигурой:
фиг. 1 - общий вид устройства, где:
1 - открытая шахтная печь;
2 - нагревательный элемент;
3 - емкость с металлическим раствором;
4 - защитный экран;
5 - изделие;
6 - крышка;
7 - фланец;
8 - фиксатор;
9 - шток;
10 - направляющая;
11 - термопара;
12 - блок управления;
13 - вариатор регулирования тока.
Установка состоит из открытой шахтной печи 1 с нагревательным элементом 2, вмонтированным в стенки камеры печи. На дне камеры закреплен цилиндрический защитный экран 4, в который установлена емкость с металлическим раствором 3. В верхней части печи установлена металлическая жаропрочная крышка 6 с термоустойчивым фланцем 7. На крышке вертикально установлена направляющая 10 со стопорным винтом 8, в центре крышки 6 выполнено отверстие, в которое устанавливается загрузочный шток 9 в форме стержня, с закрепленным в нем изделием 5, в требуемом положении. В камеру открытой шахтной печи 1 введена термопара 11, подсоединенная блоку управления 12, подключенному к сети переменного тока через вариатор регулирования тока 13.
Устройство работает следующим образом. На дно камеры открытой шахтной печи 1 помещается цилиндрический защитный экран 4 и емкость с металлическим раствором 3. Сверху печь закрывается крышкой 6 с направляющей 10, в которой фиксатором 8 закрепляется водоохлаждаемый шток 9 с изделием 5, после чего осуществляется нагрев. Контроль за температурой осуществляется через термопару 11 блоком управления 12 и вариатором 13. При достижении заданной температуры от 130 до 150°С стопорный винт 8 ослабляется и шток 9 опускается, изделие 5 погружается в емкость с металлическим раствором 3. По окончании времени выдержки нагрев выключается, металлический раствор с изделием охлаждается до температуры от 130 до 150°С, изделие извлекается из раствора.
Технико-экономическая эффективность технического решения заключается в использовании недорогих шахтных нагревательных печей без оборудования для создания вакуума и защитных атмосфер.