ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ ТЕРМОРЕАКТИВНОГО ПОЛИМЕРА НА ПОЛЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ

Полезная модель относится к оборудованию для нанесения покрытий из термореактивного полимера на полые металлические изделия, в частности, покрытий из однокомпонентного полиуретанового эластомера.
Известна технология изготовления изделий из полиуретанового элестомера Monothane и конструкция нагревательной печи для проведения процесса полимеризации эластомера (см. CIL MONOTHANE, «Issue» 5, July 1999 - инструкция к указанному материалу и «MONOTHANE INFORMATION SHEET» 8, Principles of oven design. Issue 1, July 1999 - приложение к инструкции).
Согласно технологии фирмы CIL, в предварительно изготовленные формы помещают полое металлическое изделие, на которое предполагается нанести эластомер. Для обеспечения сцепления эластомера с металлической арматурой на последнюю наносят соответствующие адгезивы. Затем в те же формы заливают жидкий полиуретановый эластомер, предварительно нагретый до температуры 70°С с целью понижения его вязкости.
Процесс полимеризации должен проходить при температуре эластомера, составляющей 135±2°С, в течение 6-8 часов, в зависимости от толщины слоя залитого эластомера. Формы с залитым жидким эластомером выдерживают в печи в течение заданного времени. Затем формы вынимают из печи, охлаждают, и из охлажденных форм вынимают готовые изделия.
Применяемые для реализации указанной технологии печи содержат корпус, электрические нагреватели и вентиляторы, обеспечивающие постоянную циркуляцию горячего воздуха внутри печи для равномерного распределения температурного поля внутри печи, В печи размещают форму с металлическим изделием, в которую заливают полимер. Температура внутри печи контролируется посредством датчика, размещенного вблизи задней стенки печи.
Для получения качественного изделия существенно, чтобы эластомер находился при заданной температуре полимеризации в течение заданного времени. В этом случае обеспечиваются однородность и требуемые физико-механические свойства эластомера, а также надежное соединение эластомера с металлической арматурой.
Недостаток существующего оборудования состоит в том, что в процессе полимеризации производится контроль температуры воздуха, циркулирующего только внутри печи и обтекающего заливочную форму снаружи, а отсчет времени полимеризации начинается с момента помещения формы с залитым полимером в печь.
Как показывает практика, контроль температуры воздуха, циркулирующего внутри печи, непригоден при изготовлении крупногабаритных изделий с большой массой заливаемого материала. К таким изделиям относятся, в первую очередь, различные валы с большими длиной и/или диаметром. Эти валы конструктивно выполнены в виде полого металлического цилиндра с цапфами, на который наносится слой полимера соответствующей твердости. Большая масса металлической арматуры вала в сочетании с большой массой заливаемого полимера приводит к тому, что в течение заданного времени полимер не успевает прогреться до нужной температуры вследствие низкой теплопередачи через слой полимера и большой теплоемкости полой металлической арматуры вала. Следствием этого является неполная полимеризация и некачественное соединение полимера с металлической арматурой.
Задачей данной полезной модели является повышение качества полимеризации изделий.
Для решения поставленной задачи в печи для полимеризации полых металлических изделий, содержащей корпус, нагреватели, вентиляторы и датчик температуры, закрепленный на корпусе, а также заливочную форму, в которой размещено полое металлическое изделие и термореактивный полимер, дополнительно смонтирован еще один датчик температуры. Дополнительный датчик размещен внутри заливочной формы, непосредственно в полости обрабатываемого металлического изделия, для обеспечения контроля температуры воздуха внутри заливочной формы.
В зависимости от формы изделия дополнительный датчик температуры может быть помещен внутрь полости изделия через технологическое отверстие, специально выполненное на поверхности изделия.
Контроль температуры внутри заливочной формы, в полости металлической арматуры, позволяет более точно определить температуру полимеризации. Отсчет времени выдержки формы в печи производится, начиная с этого момента, что гарантирует более эффективное прохождение процесса полимеризации во всем объеме полимера и, как следствие, более качественную обработку изделия.
Сущность полезной модели поясняется фиг.1, где схематически показана в разрезе нагревательная печь с заливочной формой и установленным в нее полым металлическим изделием, например, валом.
Предлагаемое оборудование содержит печь с корпусом 1, смонтированные внутри ее нагреватели и вентиляторы (не показаны) и датчик температуры 2, закрепленный на корпусе. Внутри печи установлена заливочная форма 3, в которой размещено полое металлическое изделие 4, например, вал или сердечник. В полости 5 изделия 4 закреплен дополнительный датчик 6 температуры, например, термопара.
В некоторых изделиях 4, приходится на поверхности делать технологическое отверстие 7, например, на торце вала, чтобы через него опустить в полость 5 изделия 4 датчик 6.
При этом датчик 6 установлен так, что он не касается металлической арматуры и измеряет таким образом температуру воздуха, находящегося внутри полой арматуры. Температура воздуха в замкнутом объеме внутренней полости металлической арматуры вала за счет естественной конвекции в малом объеме практически соответствует средней температуре металлической арматуры. Следовательно, измеряемая таким датчиком температура будет не ниже температуры жидкого полимера, соприкасающегося с поверхностью металлической арматуры, и момент достижения внутри вала температуры, которая ниже температуры полимеризации не более чем на 5°С, можно использовать как момент начала отсчета времени полимеризации.
Пространство между заливочной формой 3 и изделием 4 заполняют предварительно нагретым до температуры 70°С с целью понижения его вязкости
полимером 8, находящимся в жидком состоянии. Печь обеспечивает нагрев циркулирующего в ней воздуха до температуры полимеризации (при использовании полиуретанового эластомера Monothane эта температура составляет 135±2°С). Направление циркуляции воздуха схематически обозначено стрелками.
В процессе нагрева производят контроль температуры датчиком 2 внутри печи и датчиком 6 внутри заливочной формы. При этом датчик 6 установлен так, что он не касается металлической арматуры и измеряет таким образом температуру воздуха, находящегося внутри полой арматуры. Температура воздуха в замкнутом объеме внутренней полости металлической арматуры вала за счет естественной конвекции в малом объеме практически соответствует средней температуре металлической арматуры. Следовательно, измеряемая таким датчиком температура не ниже температуры жидкого полимера, соприкасающегося с поверхностью металлической арматуры, и момент достижения внутри вала температуры, можно использовать как момент начала отсчета времени полимеризации. Отсчет времени полимеризации в предлагаемом оборудовании по достижении заданной температуры полимеризации внутри полости изделия, а не по достижении заданной температуры внутри печи вне полости изделия, обеспечивает более точный контроль времени полимеризации.
После окончания полимеризации заливочная форма известным способом охлаждается и разбирается, а технологическое отверстие закрывается любым подходящим способом.
Таким образом предлагаемое оборудование позволяет более точно определить температуру полимеризации. Отсчет времени выдержки формы в печи производится, начиная с этого момента, что гарантирует более эффективное прохождение процесса полимеризации во всем объеме полимера и, как следствие, более качественную обработку изделия.