УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ИЗДЕЛИЕ

Полезная модель относится к метизному производству и может быть использована для изготовления биметаллической проволоки, например, сталемедной, сталеалюминиевой, а также других видов проволоки и изделий с покрытием их поверхности дорогостоящим материалом.
Известно устройство для нанесения покрытия на изделие, содержащее металлоприемник с крышкой, полость которого заполнена расплавом материала покрытия, расположенный внутри металлоприемника литник с горизонтальным каналом для протягивания обрабатываемого изделия и сообщающийся с ним вертикальный канал для подачи материала покрытия, установленный в полости металлоприемника соосно каналу для подачи материала покрытия поворотный шток с усеченной конусной пробкой, контактирующей с входным отверстием указанного канала, и нагреватель, установленный с охватом наружной поверхности металлоприемника (см. свид. РФ №26460, B22D 11/00).
Недостатком данного устройства является изготовление изделий с низким качеством, характеризующимся неоднородностью и шероховатостью его поверхности. Это происходит из-за того, что частицы шлака, имеющиеся в жидком материале покрытия, находятся во взвешенном состоянии и, попадая в канал для протягивания изделия они, беспорядочно двигаясь, соприкасаются с поверхностью изделия и осаждаются на ней, в результате чего, слой материала покрытия по длине изделия становится неоднородным. Кроме того, падение материала покрытия по вертикальному каналу в камеру покрытия изделия и удара его о дно последней вызывает турбулентное движение металла покрытия, при котором частички шлака, находящиеся в металле, в беспорядке покрывают поверхность изделия, в результате чего, слой материала покрытия по длине изделия становится неоднородным. Кроме того, любая остановка устройства, в том числе, и аварийная, приводит к потере дорогостоящего материала покрытия, так как последний сливают в постороннюю емкость через нижнее отверстие.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является устройство для нанесения покрытия на изделие, содержащее установленную в опорах станины силовую раму с жестко закрепленным в ней индукционным нагревателем, заполненным огнеупорной футеровкой, в которой размещен металлоприемник, состоящий из расположенных в вертикальной плоскости и сообщающихся между собой камеры плавления материала покрытия и камеры нанесения покрытия на изделие, снаружи торцевых стенок которой установлены соосно друг другу вкладыши из тугоплавкого материала с горизонтальными каналами для протягивания изготавливаемого изделия, причем каждый из указанных каналов одним концом соединен с полостью камеры нанесения покрытия на изделие, а другим, противоположным концом, соединен со сквозными каналами соответствующих им направляющих вставок, установленных снаружи индукционного нагревателя (см. патент РФ №149881, B22D 11/00).
Недостатком известного устройства является изготовление изделия с недостаточно высоким качеством покрытия, имеющим шероховатость на контакте с поверхностью изделия. Это происходит из-за того, что при подаче струи жидкого материала покрытия из верхней камеры металлоприемника через вертикальный канал в нижнюю камеру для протягивания изделия в последней происходит соударение струи металла с дном, в результате чего, у поверхности протягиваемого через нижнюю камеру изделия возникают конвективные завихрения материала покрытия, а, следовательно, и находящихся в нем частиц шлака. Это приводит к осаждению частиц шлака на поверхность протягиваемого изделия в результате чего, слой металла покрытия по длине изделия становится неоднородным. Кроме того, любая остановка устройства, в том числе, и аварийная, приводит к потере дорогостоящего материала покрытия (меди, алюминия, цинка и др.) из-за удаления его остатков из нижней камеры через отверстие в дне наружу устройства.
Техническая проблема, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в снижении потерь дорогостоящего материала покрытия при одновременном повышении качества покрытия изделия.
Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, заключается в создание условий максимально полного расхода дорогостоящего жидкого материала покрытия за счет возможности многократного перелива его из камеры нанесения покрытия на изделие в камеру плавления и обратно сплошным плавным потоком, препятствующим возникновению в нем конвективных завихрений частиц шлака, что обеспечивает однородность материала покрытия и, соответственно, равномерный объемный контакт его с поверхностью изделия, в результате чего, качество покрытия изделия повышается.
Технический результат достигается тем, что в известном устройстве для нанесения покрытия на изделие, содержащем установленную в опорах станины силовую раму с жестко закрепленным в ней индукционным нагревателем, заполненным огнеупорной футеровкой, в которой размещен металлоприемник, состоящий из расположенных в вертикальной плоскости и сообщающихся между собой камеры плавления материала покрытия и камеры нанесения покрытия на изделие, снаружи торцевых стенок которой установлены соосно друг другу вкладыши из тугоплавкого материала с горизонтальными каналами для протягивания изготовляемого изделия, причем каждый из указанных каналов одним концом соединен с полостью камеры нанесения покрытия на изделие, а другим, противоположным концом - со сквозным каналом соответствующей ему направляющей вставки, установленной снаружи индукционного нагревателя, согласно изменению, камера плавления материала покрытия и камера нанесения покрытия на изделие, расположенные в вертикальной плоскости, выполнены за одно целое в виде замкнутых полостей, сопряженных между собой единой горизонтально расположенной перегородкой, в которой выполнено смещенное в сторону одной из боковых стенок сквозное щелевидное отверстие, при этом одна из торцевых стенок камеры плавления материала покрытия выполнена в виде герметично установленной съемной Т-образной заглушки из тугоплавкого материала, а силовая рама с жестко закрепленным в ней цилиндрическим индукционным нагревателем выполнена приводной и установлена в опорах станины с возможностью поворота в вертикальной плоскости на 180 градусов. При этом длина сквозного щелевидного отверстия составляет 0,3-0,4 длины единой горизонтальной перегородки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами где:
На фиг. 1 схематично изображен общий вид устройства на стадии плавления материала покрытия, вертикальный разрез;
- на фиг. 2 схематично изображен общий вид устройства на стадии нанесения покрытия на изделие, вертикальный разрез;
- на фиг. 3 - вид А на фиг. 1;
- на фиг. 4 - изображена конструкция металлоприемника, в аксонометрии.
Устройство для нанесения покрытий на изделие содержит установленную в опорах 1 (фиг. 1, 3) станины 2 силовую раму 3 с жестко закрепленным в ней индукционным нагревателем 4 с огнеупорной футеровкой 5, в которой размещен металлоприемник, состоящий из установленных в вертикальной плоскости камеры 6 (фиг. 1, 2, 4) плавления материала покрытия и камеры 7 нанесения покрытия на изделие. При этом вышеуказанные камеры 6 и 7 выполнены за одно целое в виде замкнутых полостей, сопряженных между собой единой горизонтально расположенной перегородкой 8 (фиг. 1, 2, 4). Камеры 6 и 7 друг с другом сообщаются посредством сквозного щелевидного отверстия 9, которое выполнено в перегородке 8 со смещением в сторону одной из прилежащих к перегородке 8 общей боковой стенки 10 (фиг. 4) камер 6 и 7. Длина сквозного щелевидного отверстия 9 составляет 0,3-0,4 длины единой горизонтальной перегородки 8, что позволяет при плавном повороте выполненных за одно целое камер 6 и 7 заполнить последнюю сплошным ламинарным потоком расплавленного материала покрытия, который будет вытекать из камеры 6 через сквозное щелевидное отверстие 9 плавно скользя по боковой стенке 10. При этом заявляемая длина и форма сквозного щелевидного отверстия 9 позволяет заполнить камеру 7 достаточным количеством жидкого материала покрытия, которое обеспечивает создание равномерного объемного контакта его с поверхностью проволоки 17 при протяжке ее в камере 7, сохраняя при этом на входе в указную камеру 7 зону предварительного прогрева обрабатываемой проволоки 17, способствуя получению качественного покрытия на ней.
Выполнять отверстие 9 длиной менее 0,3 длины единой горизонтальной перегородки 8 нецелесообразно, так как это не позволит обеспечить заполнение камеры 7 достаточным количеством жидкого материала покрытия, в связи с чем, при протяжке проволоки 17 она плохо прогреется и на ее поверхности слой покрытия будет неоднородным, что снизит качество изделия.
Выполнять отверстие 9 длиной более 0,4 длины единой горизонтальной перегородки 8 также нецелесообразно, так как в этом случае длина указанного щелевого отверстия 9 будет практически равна длине боковой стенки 10 камеры 7 и поэтому сплошной поток материала покрытии, имеющего высокую температуру плавления, будет контактировать с поверхностью проволоки 17 по все длине ее обработки в камере 7 нанесения покрытия, что приведет к резкому скачку температуры в камере 7 и пережегу проволоки 17, а следовательно, аварийной остановке устройства.
Кроме того, одна из торцевых стенок камеры 6 плавления материала покрытия выполнена в виде герметично установленной съемной Т-образной заглушки 11 (фиг. 1, 2, 4) из тугоплавкого материала, что позволяет обеспечить простоту заполнения указанной камеры 6 материалом покрытия. Снаружи торцевых стенок 12 (фиг. 4) камеры нанесения материала покрытия 7 установлены соосно друг другу вкладыши 13 (фиг. 1, 2, 4) из тугоплавкого материала с горизонтальными каналами 14 для протягивания изготовляемого изделия. При этом каждый из указанных каналов 14 (фиг. 1, 2, 4) одним концом соединен с полостью камеры 7 нанесения покрытия, а другим противоположным концом соединен со сквозным каналом 15 (фиг. 1, 2) соответствующей ему направляющей вставки 16, установленной снаружи индукционного нагревателя 4 (фиг. 1-3). Направляющие вставки 16 предназначены для создания в заявляемом устройстве равномерного натяжения обрабатываемого изделия, например, проволоки 17 (фиг. 1, 2, 4) при нанесении на ее поверхность слоя покрытия. При этом одна из вставок 16 соединена с разматывателем, а другая - с тянущим устройством (на рис. не показаны).
Силовая рама 3 (фиг. 1-3) с жестко закрепленным в ней индукционным нагревателем 4 выполнена приводной и установлена в опорах 1 станины 2 устройства с возможностью поворота в вертикальной плоскости на 180 градусов. Поворот силовой рамы 3 осуществляют посредством двигателя 18 и механизма поворота 19 (фиг. 3) силовой рамы 3, что позволяет менять местоположение камеры 6 плавления материала покрытия и камеры 7 (фиг. 1) нанесения покрытия в вертикальной плоскости относительно друг друга.
Работает заявляемое устройство для нанесения покрытия на изделие следующим образом.
Предварительно силовую раму 3 (фиг. 1-3) с жестко закрепленным в ней индукционным нагревателем 4, в огнеупорной футеровке 5 которого размещен двухкамерный металлоприемник, посредством двигателя 18 поворачивают и устанавливают в опорах 1 станины 2 устройства так, чтобы камера 7 нанесения материала покрытия на изделие металлоприемника располагалась строго вертикально над камерой 6 плавления материала покрытия. После этого торцевую стенку камеры 6 плавления материала покрытия, выполненную в виде Т-образной заглушки 11 (фиг. 1, 2, 4) из тугоплавкого материала вынимают, обеспечивая при этом возможность загрузки указанной камеры 6 твердым материалом покрытия, например, медью. Затем заглушку 11 возвращают на место, при этом заявляемая форма и материал заглушки 11 обеспечивают плотное прилегание ее к стенкам камеры 6, обеспечивая ее герметичность при плавлении материала покрытия изделия. Одновременно с этим в камеру 7 (фиг. 1. 2, 4) заправляют изделие, например стальную проволоку 17, на поверхность которой будут наносить покрытие. Для этого из разматывателя (на рис. не показан) на входе в устройство проволоку 17 через сквозной канал 15 (фиг. 1, 2) направляющей вставки 16 заводят в горизонтальный канал 14 (фиг. 4) вкладыша 13, выполненного из тугоплавкого материала, и далее проводят в полость камеры 7 нанесения покрытия через ее торцевые стенки, полсе чего через горизонтальный канал 14 (фиг. 1, 2) вкладыша 13 и канал 15 направляющей вставки 16 стальную проволоку 17 выводят из устройства и закрепляют на тянущем устройстве (на рис. не показано).
После этого включают индукционный нагреватель 4, который обеспечивает расплавление материала покрытия в камере 6 плавления.
Затем посредством двигателя 18 (фиг. 3) и механизма поворота 19 осуществляют плавный поворот в вертикальной плоскости на 180° силовой рамы 3 с жестко установленным в нем индукционным нагревателем 4 и размещенным двухкамерным металлоприемником. При этом камера 6 (фиг. 2) плавления материала покрытия при указанном угле поворота силовой рамы 3 будет располагаться над камерой 7 нанесения покрытия на изделие. Жидкий расплав материала покрытия из камеры 6 через сквозное щелевое отверстие 9, смещенное в сторону одной из общих боковых стенок камер 6 и 7, начнет поступать в полость камеры 7 нанесения покрытия с размещенной в ней обрабатываемой стальной проволокой 17, заполняя указанную полость. При этом заявляемая форма и размеры сквозного щелевого отверстия 9, а также его месторасположение обеспечат плавное скольжение расплава материала покрытия сплошным потоком по стенке 10 камеры 7, предотвращая тем самым конвективные завихрения как самого расплава, так и частиц шлака, находящихся в нем, что обеспечит эффективное осаждение их на дно камеры 7, а не на поверхность обрабатываемой стальной проволоки 17.
Протяжку стальной проволоки 17 (фиг. 1, 2, 4) начинают с помощью тянущего устройства после заполнения камеры 7 на одну треть объема жидким расплавом материала покрытия.
Таким образом, в процессе протяжки проволоки 17 через указанную камеру 7 обеспечивается равномерный объемный контакт поверхности проволоки 17 с однородным расплавом материала покрытия, находящимся вокруг нее в спокойном состоянии. Это предотвращает прилипание частиц шлака к поверхности обрабатываемой проволоки 17, обеспечивая однородный состав слоя покрытия, а, следовательно, повышает качество изделия.
Кроме того, вкладыши 13, выполненные из тугоплавкого материала и установленные с противоположны сторон камеры 7 с охватом горизонтального канала 14, позволяют за счет тугоплавких и прочных свойств материала обеспечить сохранность правильной формы их внутренней поверхности, что позволяет при входе обрабатываемой проволоки 17 в полость камеры 7 (фиг. 1, 2, 4) предотвратить тепловую деформацию (коробление) поверхности проволоки, что способствует качественному сцеплению последней с материалом покрытия, а на выходе из камеры 7 - произвести в горизонтальном канале 14 вкладыша 13 сглаживание наносимого на проволоку 17 поверхностного слоя материала покрытия, обеспечивая равнотолщинность последнего. Все это позволяет повысить качество наносимого на изделие покрытия.
Далее готовое изделие с нанесенным на него качественным биметаллическим покрытием по выходу из вкладыша 13 (фиг. 4) устройства и направляющей вставки 16 (фиг. 2) сматывают в бунты на тянущем устройстве (на фиг. не показано).
Одновременно с этим заявляемое устройство обеспечивает снижение потерь дорогостоящего материала покрытия в процессе его работы за счет полной бесперебойной подачи расплава жидкого материала покрытия из камеры 6 плавления в камеру 7 нанесения покрытия. Для пополнения указанной камеры 6 (фиг. 1) твердым материалом покрытия вначале производят поворот на 180 градусов силовой рамы 3, отключают индукционный нагреватель 4 и после остывания камер 6 и 7 устройства осуществляют вышеописанные действия по заполнению твердым материалом камеры 6. Кроме того, заявляемая конструкция устройства позволяет в любых аварийных ситуациях исключить потери дорогостоящего материала покрытия за счет того, что неиспользованный расплав, находящийся в процессе работы устройства в камере 7 нанесения покрытия, можно слить в камеру 6 плавления, где материал будет храниться без выведения его из устройства до следующего включения последнего. Для этого силовую раму 3 с находящимися в ней конструктивными узлами вновь поворачивают в вертикальной плоскости на 180°, обеспечивая при этом расположение камеры 7 (фиг. 1) над камерой 6, в результате чего жидкий материал покрытия через сквозное щелевидное отверстие 9 перетекает из камеры 7 в камеру 6.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемое устройство позволяет снизить расход дорогостоящего материала покрытия изделия при одновременном повышении качества последнего.