ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДЯНОГО ПОЛОТЕНЦЕСУШИТЕЛЯ

Область техники
Полезная модель относится к технологии изготовления сантехнического отопительного оборудования и оборудования для сушки полотенец применимо в быту.
Полотенцесушители, или как их иначе называют дизайн-радиаторы, делятся на водяные, электрические и комбинированные. Дизайн-радиаторы самые красивые отопительные приборы из существующих, которые являются одновременно элементами интерьера.
Известна технологическая линия изготовления полотенцесушителя, основанная на постах ручной черновой механической обработки трубной заготовки для модульного элемента с использованием наждачных станков оборудованных абразивными шлифовальными кругами, с заданной технологическим регламентом зернистостью для обработки наружной поверхности трубчатой заготовки. Средство формообразования оборотного канала полотенцесушителя состоит, из по меньшей мере, одного модульного элемента полотенцесушителя, кроме того известная линия содержит стенд сборки сваркой полотенцесушителя и наждачный станок ручной финишной обработки на полировальных шайбах.
Известная технологическая линия характеризуется наличием значительного ручного труда при финишной обработки изделия с простой формой полотенцесушителя на основе одного, двух модульных элементов, который не обеспечивает равномерной обработки полотенцесушителя, так как не позволяет изменить интенсивность обработки на различных участках формоизменения поверхности изделий, что приводит к невозможности получения качественной поверхности изделия и низкой отражательной способности рабочей поверхности полотенцесушителя, а также характеризуется низкой производительностью.
Ближайшим техническим решением, принятым в качестве прототипа, является технологическая линия для изготовления водяного полотенцесушителя, включающая средство для черновой и чистовой шлифовки наружной поверхности мерной трубчатой заготовки полотенцесушителя, средство формообразования оборотного канала, по меньшей мере, одного модульного элемента полотенцесушителя и средство для финишной обработки поверхности полотенцесушителя. Сборку полотенцесушителя осуществляют сварочным оборудованием путем сварки модульных элементов с возможностью
образования между собой пространственной объемной корпусной структуры. Ручную финишную обработку поверхности полотенцесушителя производят посредством механического шлифовально-полировального инструмента.
Прототип как и известный аналог характеризует наличие значительного ручного труда при финишной обработке, который в еще большей степени не обеспечивает равномерной обработки полотенцесушителя, так как не позволяет изменить интенсивность обработки на различных участках формоизменения поверхности изделий, что приводит к невозможности получения качественной поверхности изделия. Отражательная способность рабочей поверхности полотенцесушителя так же не соответствует требованиям современного дизайна сантехнической арматуры для сушки и обогрева. Механическая обработка в зоне сварных швов приводит к затиранию макро-микротещин и раковин, которые со временем инициируют очаги электрохимической коррозии, что отрицательно сказывается на потребительских свойствах полотенцесушителя.
В основу полезной модели поставлена задача повышения потребительских свойств изделия путем повышения отражательной способности рабочей поверхности полотенцесушителя и коррозионной стойкости, с одновременным выявлением дефектов сварного шва трубчатой заготовки модульного элемента полотенцесушителя, улучшения качества обработки и повышения производительности,
Поставленная задача решается тем, что технологическая линия для изготовления водяного полотенцесушителя, включающая средство для черновой и чистовой шлифовки наружной поверхности мерной трубчатой заготовки полотенцесушителя, средство формообразования оборотного канала, по меньшей мере, одного модульного элемента полотенцесушителя и средство для финишной обработки поверхности полотенцесушителя, согласно полезной модели, линия снабжена технологически связанными между собой механическими и электролитно-разрядноплазменной машиной, выполненными в виде,
средства черновой шлифовки, выполненным из трех идентичных бесцентрошлифовальных устройств, средством чистовой шлифовки, выполненным из двух идентичных бесцентрошлифовальных устройств и двух средств финишной полировки, одно из которых выполнено в виде механического полировальника, а другое выполнено в виде электролитно-разрядноплазменного полировальника,
при этом средство черновой шлифовки выполнено из трех идентичных бесцентрошлифовальных устройств содержащих одну рабочую приводную головку с бесконечной абразивной лентой с абразивом на основе самозатачивающегося керамического зерна и оппозитно расположенный приводной ведущий круг на основе эластомера;
средство чистовой шлифовки выполнено из двух идентичных бесцентрошлифовальных устройств содержащих две последовательно расположенных рабочих приводных головок, содержащих приводные бесконечные абразивные ленты с абразивом на основе самозатачивающегося керамического зерна и оппозитно им расположенные приводные ведущие круги на основе эластомера, при этом диаметры ведущих кругов связаны между собой соотношением d/D=(0,6...0,542);
первое средство финишной полировки выполнено, с возможностью доведения шероховатости поверхности до Ra, (0,19-0,198) мкм с коэффициентом отражения 95%, в виде механического полировальника, имеющего, по меньшей мере, одну пару последовательно расположенных бесцентровых инструментов: круг на основе хлопчатобумажной роторной щетки с полиролем - ведущий круг на основе эластомера;
второе средство финишной полировки, выполнено в виде электролитно-разрядноплазменного полировальника, с возможностью получения шероховатости поверхности Ra, (0,16-0,18) мкм с коэффициентом отражения 99%, и содержащее ванну с электролитом для дискретно-последовательного погружения, по меньшей мере, одного модульного элемента полотенцесушителя в электролит на основе водных растворов нейтральных солей аммония, при этом для образования парогазовой оболочки вблизи наружной поверхности обрабатываемого элемента и инициирования электрических разрядов между электролитом и обрабатываемой поверхностью, ванна выполнена в виде катода, соединенного с отрицательным полюсом источника тока, и снабжена механизмом для дискретно-последовательного перемещения модульных элементов полотенцесушителя в электролиге, электрически соединенным с положительным полюсом источника тока.
Технический результат применения линии состоит в том, что полезная модель позволяет обрабатывать изделия сложной формы, длинномерные изделия различного профиля, изделия конечных размеров с труднодоступными для традиционных методов обработки местами, обеспечивая при этом снижение шероховатости поверхности на 2-3 класса при достижении яркого металлического блеска. Новая линия позволяет исключить малопроизводительный ручной труд и ручное нестационарное силовое воздействие на обрабатываемую поверхность за счет механизации и автоматизации процесса обработки.
В дальнейшем полезная модель поясняется конкретными примерами ее выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг.1 изображает общий вид технологической схемы линии для изготовления полотенцесушителя;
фиг.2 - формообразование оборотного канала, по меньшей мере, одного модульного элемента полотенцесушителя;
фиг.3 - финишная обработка - суперполированием по второму проходу путем дискретного последовательного погружения элементов полотенцесушителя в электролит по заданному закону со скоростью погружения обратно-пропорциональной площади поверхности погружаемых модульных элементов;
фиг.4 - профиль поперечного сечения хлопчатобумажного полировального круга;
1
2
2
Технологическая линиия изготовления водяного полотенцесушителя включает по фиг.1 средство черновой и чистовой шлифовки наружной поверхности мерной трубчатой заготовки 1, средство формообразование по фиг.2 с усилием гибки P и противодавлением Р оборотного канала, по меньшей мере, одного модульного элемента 2, на основе которого осуществляют сборку полотенцесушителя, и финишную обработку полировкой поверхности полотенцесушителя. Черновую шлифовку осуществляют за три прохода бесцентрвым шлифованием путем вращения и осевой осцилляции (по траектории фигурных и прямолинейных стрелок) трубчатой заготовки 1 между контактирующей с ней бесконечной абразивной лентой 3, преимущественно с абразивом на основе керамики с величиной частиц 80...100 мкм и основой на гибкой хлопковой ткани с синтетической связкой и ведущим кругом 4 на основе эластомера в присутствии сож на водной основе с осевой подачей V в интервале 0,1-7,0 м./мин и с углом подачи 1,0...15,0° между осями инструментов и частотой вращения 1500-3200 об./мин, по следующим технологическим проходам:
на первом проходе средством 5 черновой шлифовки обработку производят между одной парой инструмента бесконечная абразивная лента 3, на основе самозатачивающегося керамического зерна - ведущий круг 4 до шероховатости поверхности Ra, (0,53-0,6) мкм трубчатой заготовки 1;
после первого прохода на втором проходе обработку трубчатой заготовки 1 аналогичным средством 6 производят между так же одной парой аналогичного бесцентрового инструмента бесконечная абразивная лента 7 - ведомый круг 8 до шероховатости поверхности Ra, (0,45-0,5) мкм;
на третьем проходе аналогичным средством 9 обработку производят между одной парой бесцентрового инструмента бесконечная абразивная лента 10 - ведомый круг 11 до шероховатости поверхности Ra, (0,38-0,42) мкм;
а средством чистовой шлифовки чистовую шлифовку осуществляют в два прохода:
на первом проходе средством 12 обработку трубчатой заготовки 1 производят между двумя последовательно размещенными, соответственно, парами идентичного бесцентрового инструмента бесконечная абразивная лента 13, 14 - ведущий круг 15, 16 до шероховатости поверхности Ra, (0,34-0,36) мкм;
на втором проходе средством 17 обработку производят между двумя последовательно размещенными, соответственно, парами идентичного бесцентрового инструмента бесконечная абразивная лента 18, 19 - ведущий круг 20, 21 до шероховатости поверхности Ra, (0,23-0,31) мкм;
финишную обработку полировку производят двумя средствами в два прохода:
1
2
первый проход средством 22 полировку производят между парой бесцентрового инструмента круг 23 на основе хлопчатобумажной щетки - ведущий круг 24 в присутствии полировочной пасты до шероховатости поверхности Ra, (0,19-0,198) мкм до получения коэффициента отражения 95%. В зависимости от материала (сталь, латунь, серебро, золото или соответственно покрытий) из которого изготавливают полотенцесушитель и требования к коэффициенту отражения и для повышения производительности финишную полировку заготовки 1 можно осуществлять, по меньшей мере, одной парой инструментов 23, 24 или, по меньшей мере, одним средством 22 или двумя - средством 25. После чего производят формообразование по фиг.2 с усилием гибки P и противодавлением P оборотного канала, по меньшей мере, одного модульного элемента 2, заданной конфигурации. Затем осуществляют сборку полотенцесушителя заданного пространного дизайн-объема и производят второй проход вторым средством, выполненным в виде электролитно-разрадного полировальника, путем супершлифовки посредством последовательного погружения модульного элемента 2 или объемного полотенцесушителя в ванну 26, заполненную электролитом 27 на основе водных растворов нейтральных солей аммония, в которой осуществляют образование парогазовой оболочки вблизи наружной поверхности обрабатываемого модульного элемента 2 и инициирования электрических разрядов между электролитом 27 и обрабатываемой поверхностью модульного элемента 2 до получения шероховатости поверхности Ra, (0,16-0,18) мкм и до получения коэффициента отражения до 99%, после чего элемент 2 или собранный полотенцесушитель извлекают из электролита 27, удаляют последний и сушат.
1
Полезная модель характеризуется и тем, что при изготовлении полотенцесушителя заданного пространного дизайн-объема путем сварки модульных элементов 2 с возможностью образования между собой пространственной объемной корпусной структуры, финишную обработку осуществляют путем дискретно-последовательного погружения модульных элементов 2 полотенцесушителя в электролит 27 по заданному закон}' со скоростью V погружения обратно-пропорциональной площади поверхности модульных элементов 2, из которых собран полотенцесущитель.
Реализация полезной модели иллюстрируется так же технологической схемой электролитно-разрядной обработки полотенцесушителя, на которой, согласно полезной
модели, показана, выполненная из проводящего материала, ванна 26 /фиг.3/ для обработки модульного элемента 2 или целиком полотенцесушителя. Ванна 26 заполнена электролитом 27 на основе нейтральных водных растворов солей аммония. Ванна 26 выполнена в виде катода, связанного с отрицательным полюсом автономного источника постоянного тока, на чертеже условно не показан, положительный полюс которого, электрически связан с модульным элементом 2 полотенцесушителем, являющимся анодом.
Согласно прототипа при его работе осуществляют ручную шлифовку и ручную финишную полировку осуществляют вручную на полировальных кругах. Поскольку полотенцесушитель относится к продукции серийного производства, то известная полезная модель и технология ее использования требует значительного количества работников, каждый из которых индивидуально производит ручную шлифовку и ручную финишную полировку на полировальных кругах. Общеизвестно, что ручной труд не обеспечивает равномерной обработки полотенцесушителя, так как не позволяет получить равномерную интенсивность обработки на различных участках формоизменения поверхности изделий, что приводит к невозможности получения качественной поверхности изделия. Кроме того ручной механической обработкой в зоне сварных швов невозможно практически исключить затирание макро-микротрещин и раковин, которые со временем инициируют очаги электрохимической коррозии, что отрицательно сказывается на потребительских свойствах полотенцесушителя.
Вышеописанная известная полезная модель полностью заменяется комбинированной новой полезной моделью на основе средства механической абразивнокерамической шлифовки-полировки и средства прецизионной элекгролитно-разрядной, гарантирующего повторяемость значения шероховатости, по технологии в которой финишную обработку-суперполированием осуществляют путем дискретно-последовательного погружения по фиг.3 модульного элемента 2 соответственно, его площадям или площадям сборного полотенцесушителя, погружаемых его полируемых поверхностей пространственной объемной корпусной структуры полотенцесушителя в электролит 27 по заданному закону со скоростью погружения обратно-пропорциональной полируемой(ым) площади(ям) погружаемой поверхности модульного(ых) элемента(ов) 2, из которых собирают полотенцесущитель.
2
Процесс анодной обработки в электролите состоит из нескольких режимов. Первый режим процесса, наблюдаемого на активном электроде происходит при токе малой плотности в неподвижном электролите, представляет обычный низковольтный электролиз. При увеличении напряжения на электродах электролитной ячейки до 60-70 В и плотности тока до 10-16 А/см возникает коммутационный режим, который характеризуется
периодическим образованием парогазовой оболочки (ПГО) вокруг активного электрода, возникающей на время порядка до 0,001 секунды с периодическим исчезновением парогазовой оболочки. Третий режим процесса - возникает при напряжении больше чем 100 В и до 360-380 В, когда парогазовая оболочка вокруг активного электрода имеет стабильный характер.
Электролитно-разрядная обработка материалов (ЭРОМ) отличается тем, что она проводится при повышенных напряжениях постоянного тока (>100 В). При этом в электролите, вблизи поверхности обрабатываемого элемента 2 полотенцесушителя (деталь далее), образуется парогазовая оболочка 16 (ПГО), оттесняющая электролит от обрабатываемой поверхности. Из-за высокой разности потенциалов между электролитом-катодом и деталью-анодом, приложенной к ПГО, она ионизируется и начинает пропускать через себя электрический ток в виде импульсных и диффузных электрических разрядов, приводящих к протеканию в ПГО различных физических и химических реакций, оказывающих интенсивное воздействие на поверхность и материал детали.
Это явление возникает из-за существенной разницы в суммарной площади поверхности элементов 2 пространственной объемной корпусной структуры полотенцесушителя, и стенок ванны 26, а, следовательно, и плотностей тока на их поверхностях. У поверхности детали, имеющей меньшую площадь, удельная плотность мощности достаточна для локального пленочного вскипания электролита и образования у поверхности детали стабильной парогазовой оболочки. Сформировавшаяся таким образом оболочка из пара и газа отжимает электролит от поверхности детали и значительно увеличивает электрическое сопротивление в цепи деталь-электролит. При этом сила тока резко уменьшается, и напряжение источника питания почти полностью прикладывается к образовавшейся парогазовой оболочке. Таким образом из-за высокой локальной напряженности электрического поля возникает частичная ионизация газа с протеканием электрического тока через парогазовую оболочку в виде импульсных и диффузных электрических разрядов. Возникает новая активная среда, оказывающая эффективное воздействие на материал поверхности детали. Так как наибольшая вероятность электрических разрядов через парогазовую оболочку существует на микровыступах поверхности детали, то удаление материала происходит прежде всего на них, и, приводит, в результате, к полированию поверхности.
1
1
Условием качественной обработки является поддержание стабильной парогазовой оболочки вокруг обрабатываемой детали. Устойчивая парогазовая оболочка первоначально образуется при погружении в электролит части площади, например по фиг.3 S элемента 2 и последующим дискретным погружением всей поверхности S...Sn в электролит с
1
1
образованием ПГО вокруг всей поверхности обрабатываемой детали. На стабильность процесса большое влияние оказывает, соответственно, скорость V...Vn, перемещения полотенцесушителя во время обработки от площади S...Sn поверхности погружения частей детали в электролит, а, следовательно, скорость нарастания силы тока от технологического источника питания. Опытным путем установлено, что при скоростях нарастания тока более 200 А/с при образовании парогазовой оболочки происходит ее срыв и резкое снижение качества поверхности детали из-за ее электрохимического травления. Дискретное перемещение изделия способствует равномерной обработке его поверхности и скорости нарастания тока менее 200 А/с от технологического источника питания. Изменение скорости позволяет достигнуть наибольшей равномерности нарастания тока обработки изделия 2 /фиг.3/ и описывается законом, где значение скорости погружения изделия 2 в положении по фиг.3, согласно уравнению
где V - мгновенная скорость погружения детали в электролит, м/с;
2
S - площадь погружаемой части детали, м.
2
Пример. Проводили сравнительные испытания обработки полотенцесушителя с конфигурацией по фиг.3 по известной технологии и по предлагаемой. Обработка производилась в 5-7% водном растворе сульфата аммония при температуре раствора 85-95°С, напряжении 285-310 В и плотности тока 0,12-0,2 А/см. Результаты испытаний представлены в таблице 1
Таблица 1
№п/п
Параметр
Известная линия
Заявленная линия
1
Продолжительность обработки полотенцесушителя, мин
30
8
2
Исходная шероховатость Ra, мкм
0,63-0,8
0,63-0,8
3
Достигаемая шероховатость Ra, мкм
0,2-0,32
0,16-0,18
4
Коэффициент отражения, %
95
99
5
Выявляемость непроваров, пор и включений в сварочном шве, %
10
90
Таким образом, как следует из таблицы достигаемый результат заявленной полезной модели соответствует совокупности его признаков. Средства 5...22 в зависимости от требований технологического и экономического регламента могут быть последовательно расположены как строчечно так и последовательно линейно друг за другом. Передача трубчатой заготовки от первого прохода к последнему иллюстрируется фигурными стрелками.
Промышленная применимость Полезная модель проходит промышленную апробацию для изготовления полотенцесушигелей различных модификаций конструктива, а так же различного профиля его комплектации (прутков, проволоки, труб, изделий сложнопрофильного проката). Источники информации:
1.RU 2003124698, Полотенцесушитель водяной, А 47 К 10/06, 10.02.05
2. Слесарь сантехник. Учебное пособие, Ростов-на-Дону, «Феникс», изд.4, 2005, с.8-14.