УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОДИФФУЗИОННОГО НАНЕСЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ЦИНКОВОЙ ПЛЕНКИ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ

Полезная модель относится к области химии, в частности, к процессам нанесения пленок защитных антикоррозионных покрытий и может быть использовано для нанесения цинкового покрытия методом диффузии на детали имеющие малые линейные и малые поперечные размеры. Оно может быть использовано для нанесения цинкового покрытия на крепежные изделия, отдельные детали имеющие форму куба, цилиндра. В частности могут быть обработаны муфты для соединения труб нефтегазового сортамента, корпусные детали размером порядка 100 мм и подобные им.
Известно устройство для диффузионного цинкования деталей большой протяженности, содержащее корпус с загрузочным окном и крышку, выполненную с герметичного прикрепления к корпусу, причем устройство выполнено с горизонтально расположенной плоскостью разъема, а в продольном сечении имеет прямоугольную форму, между корпусом и крышкой установлено термостойкое герметизирующее уплотнение. Поперечное сечение корпуса может иметь круглую, эллипсовидную или многогранную форму, его длина составляет 0,5-15,0 м, а диаметр описываемой окружности в поперечном сечении 0,3-2,0 м. (Патент на изобретение №2354907 Устройство для термодиффузионного цинкования металлических изделий).
Недостатком устройства невозможность обеспечения регулярного расположение обрабатываемых изделий в процессе нанесения покрытия и ударный характер взаимодействия обрабатываемых деталей в процессе вращения капсулы, в результате чего ухудшается качество наносимого покрытия.
Известно так же устройство, реализующее метод диффузионного цинкования, содержащее вращающийся корпус с расположенными внутри стеллажами, служащими для укладки обрабатываемых деталей (Патент на изобретение US 2009/0266454 A1 Метод диффузионного цинкования).
К недостаткам прототипа относится невозможность фиксации обрабатываемых деталей относительно друг друга и относительно корпуса, что приводит к их соприкосновению и соударению в процессе вращения кассеты. В результате не выдерживается постоянный интервал между обрабатываемыми изделиями, в результате чего процесс нанесения покрытия на боковой поверхности идет неравномерно, а уже нанесенное покрытие разрушается.
В то же время технология проведения термодиффузионного цинкования предусматривает наличие регламентированного свободного пространства между обрабатываемыми деталями и предохранение поверхности обрабатываемых деталей от повреждения в процессе вращения корпуса. Кроме того, необходимо обеспечивать процесс загрузки и разгрузки обрабатываемых изделий за счет их укладки регулярным образом, при котором исключается их взаимное соприкосновение в процессе вращения капсулы.
Заявленная полезная модель решает задачу, направленную на обеспечение фиксации обрабатываемых деталей относительно друг друга и относительно корпуса, а так же исключения дефектов при обеспечении создания равномерной защитной цинковой пленки на ее наружной поверхности.
Технический результат, получаемый при использовании полезной модели заключается в обеспечении возможности нанесения защитной пленки постоянной толщины на детали, имеющие значительные осевые и малые поперечные размеры, сокращения расхода насыщающей смеси и повышения производительности печи, в которой ведется диффузионное цинкование. Указанная задача и технический результат обеспечиваются тем, что устройство для термодиффузионного нанесения кристаллической цинковой пленки на металлические изделия, содержащее цилиндрическую горизонтальную герметичную капсулу с разъемом в диаметральной плоскости, снабженную уплотнением и выполненную с возможностью ее установки в муфельную печь, характеризуется тем, что устройство дополнительно содержит набор соосно расположенных цилиндрических контейнеров, имеющих металлический каркас и снабженных замковыми устройствами, соединяющими их друг с другом и с торцевыми стенками капсулы и исключающими поворот контейнеров относительно капсулы, причем каждый из цилиндрических контейнеров содержит набор тубусов одинакового диаметра d установленных в нем аксиально, а их оси равномерно распределены по поперечному сечению контейнера, причем контейнеры представляют собой стержневую систему, а тубусы - стержневую систему, обтянутую сеткой, размер ячеек которой меньше минимального характерного размера обрабатываемых металлических изделий L.
Дополнительно результат обеспечивается тем, что каждый из цилиндрических контейнеров содержит от 2-х до 6-ти тубусов.
Сущность полезной модели заключается в следующем: в капсуле для проведения цинкования содержится набор соосно расположенных цилиндрических контейнеров, имеющих металлический каркас и снабженных замковыми устройствами. Замковые устройства соединяют контейнеры друг с другом и с торцевыми стенками капсулы. Они исключают поворот контейнеров относительно капсулы. Каждый из цилиндрических контейнеров включает в себя набор тубусов, например, одинакового диаметра d, установленных в нем аксиально. Оси равномерно распределены по поперечному сечению контейнера. Контейнеры представляют собой стержневую систему, а тубусы - стержневую систему, обтянутую сеткой, размер ячеек которой меньше характерного размера обрабатываемых металлических изделий L.
На фиг.1 представлена конструктивная схема устройства, размещенного в капсуле со снятой крышкой; фиг.2 - вид на контейнер с установленными внутри пеналами (вид сбоку); фиг.3 - вид на торец контейнера с установленными внутри пеналами; фиг.4 - вид на торец пеналов.
Устройство для термодиффузионного цинкования металлических изделий устроено следующим образом:
Нанесение покрытия на обрабатываемые изделия, (в рассматриваемом случае болты, гайки, шайбы и т.п.) методом термодиффузионного цинкования (фиг.1), производится в устройстве 1 устанавливаемого в герметичной вращающейся капсуле цилиндрической формы 2, которую, в свою очередь, устанавливают в горизонтальном положении в муфельную печь (условно на рисунке не показана) и нагревают. При этом заранее размещенные в капсуле компоненты цинкового покрытия возгоняются и оседают на поверхности обрабатываемых изделий. Для обеспечения равномерного покрытия изделий в процессе обработки капсула 2 вращается вокруг горизонтальной оси 3. Устройство 1 включает в себя набор контейнеров 4, 5, 6, 7 оси которых совпадают с горизонтальной осью капсулы 3. Число контейнеров может быть больше или меньше показанного на фиг.1, важно, что их общая длина постоянна и соответствует длине капсулы 2. Между собой и торцевыми стенками контейнеры соединены фиксаторами 8, 9, 10, 11, 12 которые не позволяют им вращаться относительно капсулы 2. Конструкция фиксатора в данном описании не раскрывается, поскольку не влияет на достижение результатов устройства. Каждый контейнер 4, 5, 6, 7 (фиг.2, 3) представляет собой металлический каркас 13, внутри которого расположены тубусы 14 (фиг.4). Они представляют собой цилиндрические емкости, имеющие каркас обтянутый сеткой. В каждый контейнер может быть установлен набор из 2-6ти тубусов. Тубусы, устанавливаемые в один контейнер, жестко соединены друг с другом металлоконструкцией 15.
Длина тубусов, устанавливаемых в контейнер соответствует его внутренней длине. Сетка, которой обтянут каркас тубуса, имеет ячейки, размер которых меньше минимального характерного размера обрабатываемых металлических изделий L. Диаметр тубуса определяется исходя из характерного размера обрабатываемых деталей в соответствии с формулой d=L/K, где K - эмпирический коэффициент, изменяющийся в пределах 10-20, в зависимости от ее конфигурации и абсолютных размеров. Данное соотношение позволяет исключить повреждение поверхности обрабатываемых деталей на которую осаждается цинк и при этом обеспечивается доступ насыщающей смеси.
Устройство работает следующим образом.
Перед выполнением процесса цинкования контейнеры 4, 5, 6, 7 извлекают из капсулы 2, устанавливают вертикально и снабжают тубусами 14 с сеткой, соответствующей размеру обрабатываемых деталей. При этом в капсулу могут быть установлены контейнеры 4-7 различной длины и тубусы 14 соответствующие им с размером ячейки соответствующей характерному минимальному размеру деталей.
Затем наполняют тубусы обрабатываемыми деталями и закрывают крышками. После этого контейнеры с тубусами устанавливают в капсулу, обеспечивая штатное положение фиксаторов 8-12, исключающее возможность их относительного поворота. Далее в капсулу загружают насыщающую смесь, герметизируют стык между верхней и нижней половин и устанавливают в горизонтальном положении в муфельную печь (условно на рисунке не показана) и нагревают. В процессе обработки капсула 2 вращается вокруг горизонтальной оси.
После заполнения всего устройства в полость капсулы укладываются компоненты для термодиффузионного цинкования. Далее капсула закрывается крышкой, производится герметизация стыка, после чего она загружается в печь.
В процессе цинкования капсула вместе с тубусами вращается вокруг продольной оси. При этом обрабатываемые изделия так же совершают круговое движение относительно оси и перекатываются во внутреннем пространстве тубуса. В результате вся поверхность контактирует с компонентами для цинкования. При обеспечении соотношения размеров деталей и диаметра тубуса происходит равномерное насыщение поверхности цинком, а образованный слой не повреждается.