Редуцирование (слева) и прямое выдавливание (справа)

Технологические процессы изготовления стержневых крепёжных изделий включают в себя, кроме операций высадки головки, также и операции редуцирования и выдавливания, обрезки головки, накатки резьбы, образования фасок и др. Для каждого процесса известны размер исходного калиброванного металла, его механические свойства и конечные размеры изделмя.

Малая производителность однопозиционной холодной высадки болтов и др. изделий сложной формы привела к постепенному вытеснению этого процесса другими. Его можно рекомендрвать только для высадки заклёпок, гвоздей, болтов с уменьшенной головкой и с длиной стержня, меншей 5Æ, винтов и шурупов. Высадить за два удара в холодном состоянии шестигранную головку на болте не представляется возможным из-за больших напряжений инструмента и незаполнения металлом головки.

При многопозиционных процессах изготовления крепёжных изделий заготовка деформируется в нескольких матрицах (позициях). Эти процессы получили наибольшее распространение в специализированном производстве. Использование нескольких матриц позволяет производить многократное редуцирование и выдавливание, благодаря чему увнличивается Æ исходного металла, снижается степень деформации при высадке, появляется возможность обработки труднодеформируемых сталей. Двухпозиционные процессы холодной высадки осуществляются в двух вариантах – с тремя и четырьмя ударами. Двухпозиционные трёхударные операции включают следующие операции: Отрезку заготовки, Выдавливание стержня на первой позиции одним ударом, Высадку головки на второй позиции двумя ударами. Этим процессом целесообразно изготовлять стержневые изделия с большим отношением площадей головки и стержня (до 3), в частности, болты с большими фасонными головками, и изделия из труднодеформируемых сталей.

Четырёхударная двухпозиционная операция представляет собой комбинацию из двух двухуданых процессов, где участвуют четыре пуансона и две матрицы. На первой позиции производятся редуцирование заготовки и двухударная высадка головки, как и при однопозиционном двухуданом процессе с редуцированием. На второй позиции происходят второе редуцирование, окончательная высадка и обрезка головки. Такой процесс обладает рядом преимуществ при высадке неосесимметричных изделий из труднодеформируемых сталей.

Трёхпозиционная холодная высадка стержневых крепёжных изделий применяется швейцарской фирмой «Хатебур» для изготовления болтов размерами до М6. В этом процессе три матрицы и три пуансона. На каждой позиции заготовка обрабатывается одним ударом. На первой позиции производится редуцирование стержня, на второй – редуцирование части стершня, подвергаемой накатке, и высадка цилиндрической головки, на третьей – обрезка головки.

Наибольшее распространение в производстве болтов и винтов с наружным или внутренним шестиганником головки получил процесс четырёхпозиционной холодной высадки. Здесь тоже заготовка на каждой позиции получает один удар.

Четырёхпозиционной холодной высадкой, в частности, методом фирмы Waterbury – Farrel (USA), изготовляют гайки из круглого металла. При этом процессе Æ исходного металла составляет 0,75…0,82 размера «под ключ».

Способ японской фирмы «Сакамутa» также осуществляется в четыре прессовые операции. Они все объединены в одном автомате. Процесс позволяет изготовлять гайки из низкоуглеродистых сталей без промежуточного отжига и фосфатирования заготовки.

Задание.  Запроектировать машину для изготовления:

Контрольные вопросы.

1. Чем отличается высадка от редуцирования?

2. Какие операции выполняются при изготовлении крепёжных изделий?

3. Какова максимальная длина стержня-заготовки для однопозиционной высадки?

4. Какие изделия изготовляют трёх- и четырёхпозиционной высадкой?

Практическое занятие 7. Оборудование для производства электродов и порошковой проволоки

Технические сведения.

Технические характеристики основных типов оборудования для производства электродов и порошковой проволоки.

Оборудование для производства сухой шихты (дробилки, смесители).

Одна из первоначальных операций при производстве сварочных материало при необходимости – промывка поступивших кусковых минеральных компонентов и силикат-глыбы для очистки их от загрязнений и пустой породы. Это осуществляется, напр., в моечных машинах. При этом материал, загруженный контейнером, поступает в бункер, откуда питателем непрерывно направляется во вращающийся с частотой 22,3 об/мин горизонтальный моечный барабан, куда подаётся также и вода. В процессе промывки через отверстия в барабане удаляются куски, не требующие дробления. С другой строны барабана промытый материал выгружактся в контейнер.

Далее следует крупное дробление материало (гранита, мрамора, полевог и плавикового шпатов, магнезита, доломита и др. минералов, а также ферросплавов) до фракции размером не свыше 70 мм в щёковых дробилках СМ-741, СМ-11Б и др. Последующее среднее дробление до фракции размерм 3…5 мм осуществляется в сдвоенных щёковых дробилках. При этом подача и приём материала при дроблении производится контейнерами. Немолотую слюду (слюдяной скрап) для облегчения размола дробят в молотковой дробилке. Дроблёные сухие компоненты подают в контейнерах транспортёрами в размольное отделение к загрузочным устройствам мельниц, а влажные – к загрузочным устройствам сушильных учтановок.

Компоненты, проступившие на склад в упакованном виде, распаковывают на специальных установках, просеивают на вибрационном сите СМ-402 и далее питателем подают либо в контейнеры для последующей сушки, либо в приёмные бункера для пневматической транспортировки в бкнкера-разгрузители.

Дроблёные, зернистые и порошковые материалы подвергают сушке и прокалке, чтобы удалить влагу, отрицательно действующую на сварочно-технологические свойства электродов и усложняющую размол материалов, т.к., если они влажные, то забивают отверстия сит и налипают на шары и стенки мельниц. Материалы сушат во вращающихся наклонны барабанах непрерывного действия с обогревом природным газом. В одних барабанах (прямого обогрева) теплоноситель соприасается с просушиваемым материалом, а в других (косвенного обогрева) нет, т.к. теплоноситель заключён в трубы. В таких установках сушат в основном, порошковые компоненты. Из контейнеров зернистые и дроблёные компоненты ссыпаются в приёмные бункера сушильных барабанов, откуда питателями подаются во вращающиеся барабаны. Из них через приёмные устройства материалы поступоют в контейнеры, подаваемые затем к загрузочным устройствам мельниц.

Порошкообразные материалы после высушивания направляют в приёмные бункера, а из них пневмотранспортом в бункера-разгрузители развесного отделения. Т.о., для электродного покрытия каждого конкретного состава целесообразную степень измельчения следует выбирать, исходя из требований технологии изготовления и сварочных свойств электродов. Помол материала осуществляется в шаровых и вибрационных мельницах, находящихся в состав размольных линий или установок. В установке с шаровой мельницей дроблёный компонент попадает в загрузочную воронку и с помощью вибрационного питателя перемещается через полую цапфу во вращающийся барабан. В нём материал измельчатся перекатывающимися шарами и попадает в щели броневых плит барабана. Далее он просеивается через сита, установленные по граням барабана, а получившийся порошок затем поступает в кожух разгрузки и на воздушную сепарацию. Здесь от него отделяются крупные и мелкие фракции, а основной порошок через пропускной клапан направляется в бункер. Из бункера по пневмотранспортёру порошок поступает в бункер-разгрузитель. Регулировкой подачи количества материала на размол и изменением номеров сит получают материал заданной грануляции.

Дозировка и смешение компрнентов для получения шихты, согласно рецепту на изготовляемую марку электродов, производят в отделении взвешивания в автоматическом цикле по заданной программе.

В настроенной дозировочной линии каждый из компонентов из бункеров-разгрузителей (до 12 шт.) большой ёмкости через пропускные клапаны поступает в расположенные под ними бункера дозаторов и ковши автоматических взвешивающих устройств, которыми отвешиваются заданные по массе и числу отвесов порции для получения в соответствии с рецептом одноразовой загрузки (обычно 200 кг) смесителя составляющими шихты. Попадая из открывающихся донных створок ковшей на вибротранспортёр, находящийся под взвешивающим устройством дозировочной линии, материалы подаются через течку и вибропитатель в загрузочную цапфу барабанного смесителя. Перемещаясь в барабанном смесителе от меньшего основания к большему, захватываясь лопастями и ссыпаясь с них, материалы в течение 8…12 мин тщательно перемешиваются. При изменении направления вращения барабана шихта через разгрузочную улитку и другую цапфу со шнеком и далее через течку с шиберным затвором подаётся в бегунксвый смеситель, где смешивается с жидким стеклом и направляется на опрессовку электродов.

Несколько по другой схеме и в ином смесителе готовят и смешивают шихту для порошковой проволоки. Готовая шихта поступает в промежуточную тару, а из неё в контейнер, в которм направляется в линию для изготовления проволоки.

Оборудование для приготовления жидкого стекла.

Жидкое стекло представляет собой чаще всего комбинацию двух стёкол – натриевого и калиевого. Оно обладает свойсвами клейкости и вязкости, выполняет роль пластификатора обмазочной массы электродов, связующего компонета для порошков электрдного покрытия, обеспечивая его прочность и влагоустойчивость. Оно сочетает свойства полимеров и электролитов. Основные свойства жидкого стекла характеризуются модулем, плотностью и вязкостью. Плотность его, измеряемая ареометром, составалянт 1,4…1,5 кг/л. Вязкость жидкого стекла при 18…20ºС находится в пределах 600…1600 сП.

Смесители для приготовления обмазочной массы.

Обмазочную массу для покрытия электродов приготовляют в бегунквых смесителях, куда после подачи в них сухой шихты заливают из бака-мерника 50…75% от предусмотренного паспортом количества жидког стекла. После перемешивания в течение 2…3 мин добавляют остальнкю часть стекла. Готовую массу через открытый люк в днище смесителя выгружают для опрессовки в бадью на тележке, подаваемкю лебёдкой. Время перемешивания обмазочной массы обычно длится около 10 мин, а для электродов некоторых марок – до 20 мин.

Агрегаты для правки и резки сварочной проволоки на стержни.

Стержни для электродов получают из сварочной проволоки резкой её на линиях с правильно-отрезными станками И-6218, И-6220, ИАО-32 и др. На этих станках проволока, разматываясь с катушек большой вместимости или тяжёлых мотков, проходит через рихтовальные ролики и правильные барабаны, а по выходу из них рубится летучими или гильотинными ножницами и укладывается в бункер-накопитель. В правильном барабане, вращающемся со скоростью примерно 8000 об/мин, проволока с помощью «сухарей» многократно изгибается в различных плоскостях и вследствие остаточной пластической дефрмации выпрямляется.

На некоторых заводах правку, промывку и рубку сварочной проволоки на стержни производят на высокопроизводительных линия фирмы «Курто» (Швеция).

Поточные линии для изготовления электродов.

Стержни, выходя из правильно-отрзного станка, падают на транспортёр, затем в накопитель, а из него по мере необходимости загрузочным транспортёром – в бункер питатаеля стержней электродоизготавливающего агрегата. Поверхность стержней из легированных и высоколегированных сталей галтовкой и прмывкой очищают от волочильной смазки и др. загрязнений, если их используют для производства электродов специального назначения.

Агрегат обеспечивает автоматическую опрессовку электродов, прерываемую паузами, связанными с зарядкой или заменой цилиндра.

Сушильно-прокалочные печи.

Различают непрерывные конвейерные печи, на которых обрабатывается основная масса электродов, и методические периодического действия – для электродов специального назначения. Конвейерные сушильно-прокалочные печи бывают элктрические обычные ОКБ-463А (Б, К) и ОКБ-830, электрические индукционные ЗИНМ-108-06/60Н, а также газовые.

В индукционных электрических печах электроды продвигаются через индукторы с помощью спаренной бесконечной цепи, на которой закреплены деревянные или пластмассовые втулочки, удерживающие электроды с концов.   В газовой печи электроды из накопителя захватываются и транспортируются кассетами, которые быстрпходной цепью передаются на тихоходную и снимаются с неё по выходе из печи.

В обыкновенных электрических и газовых печах для равномерной просушки и прокалки электродов их обдувают с помощью вентиляторов соответственно газом и горячим воздухом. Время и температуру сушки и прокалки электродов каждой марки устанавливают в соответствии с паспортом. Они зависят от Æ электрода, толщины и состава покрытия. Общее время обработки в этих печах составляет 60…120 мин, а в электрических индукционных – 6…8 мин, температура сушки 50…90ºС, прокалки 180…220ºС для электродов с органическими составляющими и до 400ºС для электродов с основным покрытием. Электроды специального назначения ряда марок перед сушкой укладывают на рамки и сушат (подвыливают) до 24 ч на воздухе, а затем прокаливают.

Оборудование для подготовки ленты для порошковой проволоки.

Ленту, используемую для производства порошковой проволоки, очищают от смазки и наматывают в кассеты-катушки, располагаемые в технологической линии вместе с волочильным стаком. Иногда в цехе порошковой проволоки предусматривают оборудовани для продольной резки ленты на необходимую ширину. Рулоны ленты для её очистки и перемотки пропускают через очистную линию, в которой она очщается известью и войлочными барабанными протирами и наматывается в ручья кассеты. Для присоединения концов ленты встык в случае обрыва применяют сварочный аппарат. Заполненную лентой кассету подают к размоточному устройству линии волочения, где после выработки рулона его конец приваривают к концу последующего рулона на кассете.

Предложена схема очистки и намотки ленты не в кассеты, а в катушки большой вместимости (~700 кг) с одновременным привариванием концов перематываемых рулонов, что позволяет значительно повысить производительность оборудования волочильных линий.

Станы для волочения порошковой проволоки.

Промышленная технология производства порошковой проволоки состоит из одновременно осуществляемых операций формирования ленты в проволоку и дозирования её шихтой при промежуточном профиле, а также многократного волочения последнего с целью уплотнения шихты и получения проволоки необходимого Æ. Порошковую проволоку изготовляют на линии, состоящей из размоточного устройства для кассеты или катушки с лентой, формирующего устройства с двухроликовыми клетями (число их в соответствии со схемой калибровки зависит от конструкции порошковой проволоки) и питателями-дозаторами шихты прямоточного стана (четырёх- или шестикратного волочения) с автоматическим регулирование скоростей волочилных барабанав в соответствии с вытяжкой проволоки, и механизма съёма мотков с чистового барабана с помощью грейфера. Линия снабжена также сварочной машиной для сварки концов рулонов ленты, а также точильным и острильным станками.

Лента, разматывающаяся с кассеты или катушки, прохрдит через ролики ловителя концов в формирующее устройство, где в роликах с закрытыми калибрами формируются промежуточные профили и получается исходная проволочная заготовка для волочения.

В один из прмежуточных профилей (желобок) питателем засыпается дозированная струя шихты. В питатель шихта поступает из течки, а в неё – из установленного сверху контейнера. Состав шихты и коэффициент заполнения ею проволоки (отношение массы шихты в проволоке данной длины к массе этой проволоки, в %%) устанавливается паспортом на каждую марку проволоки. Коэффициент заполнения обычно составляет 20…50% ± 1,5…2%.

В специализированных цехах изготовляют порошковую проволоку на линиях с волочильными станами 4/250 и 6/250 со скоростью волочкния соответственно 100 и 200 м/мин. Мотки порошковой проволоки массой по 25 кг увязываются и упаковываются в герметические металлические банки по 2…3 мотка на закаточной упаковочной машине.

Характеристски таких линий:

Охлаждение барабанов и волок – водяное. Съём мотков проволоки производится поворотным краном-тельфером грузоподъёмностью 80…100 кгс. Кроме стана, линия содержит размотчное устройство с кассетой на пять рулонов ленты, шовную сварочную машину, профилегибочное устройство с питателями шихты, а также поворотный кран для установки кассет с лентой и контейнеров с шихтой. Производительность такой линии – 700…1200 кг в смену.

В новых, более производительных линиях предусматривается размотка ленты с болшегрузных катушек и намотка порошкоыой проволоки на катушки вместимостью 1 т или съём её моталкой. Упаковку мотков порошковой проволоки производят закаточным станком в металлические банки. Это также может выполняться автоматически.

Многие механизированные и автоматизированные линии по переработке компонентов связаны между собой пневмотранспортом.

Выбор оборудования и расчёт произво­дительности.

Задание.  Спроектируйте оборудовани (поточные линии) для:

Контрольные вопросы.

1. Каков процесс приготовления обмазочной шихты? Перечислите операции.

2. На каком оборудовании и как изготовляют сварочные стержни? Электроды?

3. Как изготовляют ленту для порошковой проволоки?

4. Как изготовляется порошковая проволока? На каком оборудовании?

5. Перечислите состав линий для изготовления порошковой проволоки.

Практическое занятие 8. Оборудова­ние для нанесения защитных и специальных покрытий

Теоретические сведения.

Технические характеристики основных типов оборудова­ния для нанесения защитных и специ­альных покрытий на метизы.

Ранее в метизной промышленности применялось только горячее и электролититческое (гальваническое) цинкование и горячее лужение проволоки. Потом было начато производство латунированной поволоки для металокорда с высокой адгезией к резине, а также для армирования бортов автопокрышек (бортовая проволока). Для автомобмльной промышленности начали изготовлять освинцованную ленту и омеднённую сварочную проволоку. Широко внедряется также горячее алюминирование проволоки, нанесение пластмассовых покрытий вихревым напылением и лакокрасочных – нанесение валками и др.

К операциям подготовки поверхности метизов перед нанесением покрытия относятся обезжиривание, травление или декапирование, флюсование и промывка.

Агрегаты для обезжиривания, химического и электрохимического травления, флюсования.

Обезжиривание ведут в подогретых электролитах, что повышает их электропроводимость и интенсивность воздейсивия на загрязнения.

Состав растворов для химического и электрохимического обезжиривания метизов:

Следующей после обезжиривания операцией подготовки повнрхности метизов перед нанесением покрытий является травление (или декапирование). Это необходимо для удаления с поверхности металла окислов, окалины и продуктов коррозии, мешающих получению качественных поерытий. Выбор способа травления (химического, электрохимического, биполярного) зависит от природы металла и размеров изделий, характера и толщины покрывающих его окислов, а также от вида дальнейшей переработки покрытого металла. Для травления метизов используют серную, соляную, иногда фосфорную, азотную, плавиковую, также смеси различных кислот. Выбор кислоты зависит от технических и экономических условий, но в основном при нанесении покрытий горячим способом используют соляную кислоту, а при электролитическом – серную.

При химическом травлении метизов повышение температуры и концентрации кислоты усиливает её активность. Для серной кислоты повышений температуры даёт больший эффект, чем повышение концентрации, а для соляной – наоборот, т.е. эффективность действия HCl  возрастает с повышеникм её концентрации. Для поточного травленмя металла исходная концетрация раствора H₂SO₄ должна быть в пределах 150…200 кг/м³.

Электрохимическое травление в метизном производстве применяют при обработке металла на конаейерах галванических установок и автоматах для крепёжных изделий. Для электрохимического травления используют проимущественно анодный процесс (анодное травление) в растворе H₂SO₄, при котором отсутствует процесс наводороживания металла, что особенно важно для изделий, имеющих развитую поверхность при малом объёме и работающих под нагркзкой. В некоторых случаях применяют катодное травление, при котором происходят восстановление и механический отрыв окислов с поверхности металла выделяющимся водородом. Этот процесс хотя и почти исключает перетрав металла, но опасен из-за наводороживания, вызывающего его хрупкость.

При подготовке поверхности проволоки и ленты на поточных агрегатах необходима тщательная промывка после щелочных и кислотных ванн. Промывка должна осуществляться проточной горячей и холодной водой определённой чистоты с применением щёточно-моечных машин (для ленты). Весьма эффективна каскадная промывка.

При нанесении металлических покрытий горячим способом заключительной операцией прдготовки поверхности метизов является флюсование. Для этого после травления и промывки металл погружают во флюсы различного состава. При грячем лужении и цинковании в качестве флюса чаще всего применяют комбинации хлористого цинка ZnCl₂ и хлористого аммония NH₄Cl. Флюсы при любом горячем способе нанесения покрытия играют положительную роль в том случае, если они содержат в своём составе ионы кроющего металла. Роль и назначение флюса для любого процесса грячего нанесения покрытия в слдующем:  1) Процесс всякого горячего нанесения металлических покрытий начинается во флюсе;  2) Горячее нанесение металлических покрытий можно осуществить толко в том случае, если металл основы и металл покрытия образуют между собой либо интерметаллические соединеня, либо твёрдые растворы;  3) Главными составляющими флюса должны быть соли металлов ванны или металлов, близких по свойствам к свойствам метпллического расплава.

Для флюсования при алюминировании проволоки применяют водный раствор фтористых и бромистых солей или комплексных соединений фторидов циркония или титана с щелочным мвталлом (натрием или калием).

Оборудование для горячего цинкования.

Цинковые покрытия широко используют для защиты стали и чугуна от коррозии, что объясняется прежде всего его весьма высоким электроотрицательным потенциалом (–0,76 В), относительно высоким содержанием в природе и малой стоимостью. Скорость коррозии цинка составляет, мкм/год :

Цинкование проволоки производится с получением у неё широкого диапазона свойств по различным технологическим схемам и на специальном оборудовании. Цинкование осуществляется г.о. горячим способом. Производство оцинкванной проволоки и канатов производится на специализированных предприятиях. Проволоку на агрегатах-комбайнах «отжиг-цинкование» перед цинкованием подвергают термической обработке в проходных муфельных элктрических или газовых печах, работающих с защитной атмосферой. Режимы нагрева в печах при горячем цинковании проволоки из низкоуглеродтстой стали:

После нагрева проволока охлаждается проточной холодной водой, травится в соляной кислоте, вновь промывается, флюсуется и цинкуется в ванне с расплавленным цинком при 460…490ºС. Пр выходу из ванны оцинкованная проволока обтирается асбестовым шнуром и наматывается на барабаны или катушки.

Специализированные цинковальные агрегаты для подготовки поверхности металла перед цинкованием имеют в своём составе ванны обезжиривания либо с расплавом солей (с последующим травлением), либо со щелочными растворами или начинаются непосредственно с травильных ванн увеличенной длины.   Патентированную заготовку цинкуют на агрегатах-комбайнах «патентирование – цинкование» или на специализированных цинковальных агрегатах. Имеется несколько типов агрегатов-комбайнов.

Параметры операций при горячем цинковании поволоки из среднеуглерод. сталей:

Стальную оцинкованную проволоку Æ до 1,5 мм повышенной прочности и с повышенной толщиной цинкового покрытия изготовляют волочением оцинкованной заготовки. При её цинковании с целью получкния утолщённого цинкового покрытия необходимо осуществить вертикальный безвибрационный выход поволоки из расплава:

Рис. Устройство для вертикального выхода цинкуемой проволоки

При этом в точке 2 благодаря наличию ролика 1 пружина работает на сжатие, что исключает вибрацию проволоки, которая предварительно проходит через погружающий вал 4 и направляющий ролик 3. Устройство должно быть массивным и закреплено на специальных опорах и фундаментах. При его применении должно быть исключено трение движущейся в расплавленном цинке о неподвижные утапливающие скобы. Вместо двух неподвижных скоб устанавливают в ванне один, подвергнутый алитированию, вращающийся погружающий вал из армко-железа или из стали 08кп. Длительность выдержки проволоки в расплаве цинка должна быть минимальной, а температура в ванной £470ºC. Для получения на проволоке цинкового покрытия повышенной толщины дополнительно к механизму вертикального выхода устанавливают камеру специальной конструкции, заполняемую защитным газом. Возможно горячее цинкование с вертикальным выходом фасонной проволоки для канатов закрытой конструкции.

Линии электролитического (гальванического) цинкования проволоки.

При электролитическом цинковании стали в покрытии не образуется, как при горячем цинковании – промежуточные хрупкие железо-цинковые слои. Поэтому слой цинкового покрытия отличается высокой степенью чистоты, обладает хорошей эластичностью и повышенной сцепляемостю с основным металлом. Электролитически нанесённое цинковое покрытие по сравнению с горяченанесённым обладает большой химической стойкостью, т.е. медленнее растворяется в кисротах и щелочах. Состав электролита и режимы электролиза определяют свойства цинкового осадка и стабильность процесса. Структура осаждаемого цинка, а также его равномерность распределения по сложнорельефной поверхности изделия-катода зависят главным образом от состава электролита и его рассеивающей способности.

Используются электролитические поточные агрегаты для одновременной обработки 12…24 ниток проволоки ÆÆ 0,5…1,5; 1,0…3,0 и 1,5…5,0 мм. На эти агрегатах последовательно осуществляются обезжиривание, травление, промывка, нанесение покрытия и последующая обработка проволоки. Агрегаты снабжены устройствами для фильтрации, перемешивания и подогрева электролитов. Важную роль для нормального ведения процесса и получения плотных осадков цинка играют системы катодного и анодного контактирования проволоки. На некоторых агрегатах кпнтактирование проволоки производится качающимися металлическими штангами, которые не могут обеспечить постоянства плотности и равномерности распределения тока. Лучшей системой контактирования является контакт вне электролита или в крайнем случае применение заизолированного контакта в электролите, не отвлекающего на себя ток. При постоянной работе агрегатов необходимо обеспечивать чистоту контактирующей системы.

Оцинкованную сетку изготовляют:  1) Из оцинкованной проволоки;  2) Из оцинкованной проволоки с последующим дополнительным цинкованием сетки в готовом полотне;  3) Цинкованием полотна сетки из неоцинкованной проволоки.  Движение сетки через ванны подготовки поверхности – прямолинейное, выход сетки из расплава цинка – вертикальный. Скорость движения сетки через агрегат – 2,4…4,5 м/мин.

Ленту цинкуют горячим и электролиническим способами на специализированном оборудовании.

Технология и оборудование для цинкования крепёжных изделий, обладающих весьма развитой прверхностью и более сложным профтлем, чем проволока или лента и отлисаются большей специфичностью. Резьбовые крепёжные изделия цинкуют в основном электролитическим способом. Однако изделия некоторых видов иногда цинкуют и горячим способом. Для повышения защитных свойств цинкового покрытия его подвергают пассивирования (хроматированию) в растворах хромовых солей. Нанесение блестящих цинковых покрытий на крепёжные изделия даёт возможность заменить им малопроизводительный дорогостоящий процесс никелирования. На резьбовые крепёжные изделия рекомендуются следующие толщины цинковых покрытий :

Оборудование для лужения, свинцевания, алюминирования, латунирования, меднения.

Лужением называется нанесение оловянных покрытий. Лужение также производят горячим и электролитическим способами. Применение лужения вызвано рядом преимуществ оловянного покрытия перед другими. Так, олово в определённых количествах (до 200 мг на 1 кг пищевого продукта) является нетоксичным металлом и служит вполне надёжной защитой против коррозии при хранении консервированных пищевых продуктов. Олово прочно удерживает на своей поверхности лаки, эмали, краски и масла. Оно пластично и улучшает способность стали к пайке. В проволочном производстве лужению пдвергают в основном бандажную, ремизную, кабелную, детонаторную и сеточную проволоку. Бандажную и ремизную проволоку при дальнейшем использовании подвергают пайке;  Лужёную кабельную проволоку используют для производства проводов в качестве упрлчняющих жил;  Из лужёной сеточной проволоки изготовляют сетки, используемые в пищевой промышленности. Проволоку лудят только горячим способом. При горячем лужении стали между нею и слоем олова возникает прочная связь благодаря образованию промежуточного слоя интерметаллической фазы Fe–Sn. Для образования беспористого, сплошного оловянного покрытия на излелии необходима абсолютно чистая от окислов и загрязнений поверхность изделия. Скорости прохождения проволоки через лудильный агрегат составляют:  Для кабельной 27…57, бандажной 9,5…37,5 и ремизной 7,7…35 м/мин.

Свинец – химически стойкий металл, не растворяющийся в растворах серной кислоты, а также в слабой соляной кислоте.

Свинцеванию подвергают изделия из чёрных металлов с целью защиты их от воздействия кмслот, серных и сернистых газов, горячих жидкостей и рентгеновских лучей. Свинцовые покрытия можно наносить горячим т электролитическим способами. Поскольку свинец и железо ни в жидком, ни в твёрдом состоянии не расиворяются друг в друге, для свинцевания стали в расплав свинца необходимо добавить олово, сурьму или висмут.

Агрегат для свинцевания узких лент состоит из размоточного устройства для 10-ти ниток ленты, сварочной машины, ванны для подготовки поверхности ленты к свинцеванию, печи-ванны горячего свинцевания с флюсовой коробкой, механизмов формирования покрытия с устройством для охлаждения лент и намоточно-вытяжного устройства. Ленту на агрегат свинцевания подают после отжига в зашитной атмосфере с практически чистой блестящей поверзностью. … Выход ленты из расплава вертикальный, через регулируемые ролики, которые формируют покрытие. Для обеспечения минималькой пористости покрытия (не более 8 пор на 1 см² поверхности ленты)фактическая толщина его должна быть 1,4…1,5 мкм; поверхность расплава покрывается бурой.

Широкую ленту свинцуют на агрегате, состоящем из размоточного устройства; сварочной машины; петлевого устройства; ванн химического и электрохимического обезжиривания, струйно-щёточной промывки и травления-флюсования; печи-ванны горячего свинцевания с флюсовой коробкой; жировой ванны для формирования покрытия с устройством для охлаждения полосы или роликовых регуляторов покрытия (при вертикальном выходе ленты из расплава); вытяжной станции и намоточного устройства. Одновременно обрабатывается только одна полоса. Скорость прохождения её через агрегат 2,5…5 м/мин. … Лента должна выходить из расплава вертикально с большой скоростью (примерно 20…30 м/мин) и и после жировой машины обдуваться через сопла горячим воздухом не более 200ºС. Сопла устанавливают под определённым углом к движущейся ленте.

Благодаря склонности алюминия к самопроизвольной пассивации в присутствии атмосферного или растворённого в воде кислорода и др. пассиваторов алюминиевого покрытия имеет в нескололько раз бОльшую коррозионнкю стойкость, чем цинковое. Алюминиевые покрытия наносят на металл горячим, электрофоретическим, электростатическим, вакуумным методами, а также методом напрессовывания порошка и др. Подготовка поверхности стального изделия при непрепывных прцессах нанесения алюминия осуществляется в основном тремя способами:  1) Обработкой с применением защитного газа или газов, обладающих травящими свойствами;  2) Образованием на поверхности изделия защитного слоя, не обладающего флюсующим действием;  3) Обработкой в водорастворимых или расплавленных флюсах. При производстве алюминированной проволоки применяют в основном третий способ – изделие предварительно флюсуют.

Технология производства прочной алюминированной проволоки (канатной) из низкоуглеродистых сталей предусматривает предартельное изготовление алюминированной патентированной заготовки и последующего волочения её на проволоку заданного Æ. В процессе алюминирования заготовки в одной ванне совершаются нагрев проволоки до аустенизации стали и нанесение алюминиевого покрытия. Этот процесс состоит из следующих основных операций:  Размотка проволоки;  Химическое или электрохимическое обезжиривание по обычным режимам;  Промывка в горячей воде;  Травление в растворе соляной кислоты с концентрацией 150…200 кг/м³;  Промывка в горячей воде (для ускорения высыхания поверхности);  Нагрев в течение 9 с и более до 850…870ºС во флюсовом расплаве;  Алюминирование в течение 9 с и более при 800…850ºС в ванне с расплавом;  Формирование алюминевого покрытия на воздухе;  Охлаждение проволоки в расплае селитры с температурой 480…530ºС;  Охлаждение воздухом и горячей водой;  Известкование при 85…95ºС;  Сушка горячим воздухом или газом при 100…170ºС и смотка в моток. Далее следует волочение патентированной и алюминированной заготовки на проволоку заданного Æ с применением своенных волок с единчными обжатиями не более 22%. Смазкой служит обычный сухой мыльный порошок.

Процесс латунирования проволоки был разработан и внедрён в производство при изготовлении проволоки, служащей для армирования резинотехнических изделий, г.о. автомобильных шин, а также конвейерных лент, клиновидных ремней, резиновых поручней эскалаторов и т.д. В этих изделиях латунированная проволока, обладающая высокой прочностью, используется в виде витых прядей или тонких канатов – металлокорда. К.т., её применяют и в невитом состоянии, напр., для прокладки бортовых колец автопокрышек, армирования рукавов высокого давления и пр. Латунное покоыти на проволоке при этом небходимо для повышения сцепления (адгезии) стали с резиной. Латунь, приводящая к высокой адгезии проволоки с резиной, должна содерщать в покрыти 60…70% Cu  и 30…35% Zn.

Электроитическое латунировани осуществляется гальванотермическим осуществляется галванотермичческим методом, который заключается сначала в последовательном электролитческом нанесении на проволоку слоёв меди и цинка, а затем а термической обработке покрытой проволоки с целью получения на ней латуни. Бортовую проволоку Æ 1,0 мм латунируют нп готовом размере и также на поточных гальванотермических агрегатах. Проволоку для металлокорда латунируют на 24-ниточных гальванотермических агрегатах ДГА-2, бортовую – на ДГА-3. … Для предупреждения переноса травильных растворов, цианистого электролита и воды из ванны в ванну быстро движущейся проволокой, предусмотрены обтиры, представляющие собой щётки из мелко нарезанных листов резины, плотно соединённых между собой. Ширина обтиров 150…200 мм.

Для волочения стальной проволоки исходную заготовку для неё часто меднят контактным способом погружением в раствор медного купороса. При этом медь служит в качестве подсмазочного слоя, снижающего силу волочения. Однако для повышения адгезии к резине (тощина 0,2…1,2 мкм) и электропроводности (толщина 15…120 мкм), улучшения сварочных и др. свойств, стальную проволоку или ленту покрывают медью, используя электролитический или металлугический способы. Металлургический способ нанесения меди на проволоку (получение биметаддической сталемедной проволоки) заключается, напр., в установке стального стержня в медный слиток и в последующей прокатке его или волочении, который обеспечивает высокую производительность и большую толщину медного покрытия. Однако этот способ имеет существенные недостатки: медь распределяется неравномерно по поперчному сечению проволоки,  характерн большой расход меди на единицу готовой продукции;  неизбежен процесс растворения железа в меди при её сварке со сталью и при этом резкое снижение электропроводности. К.т., сталемедная проволока, полученная металлургическим способом, имеет сравнительно низкую прочность. Для успешного и экономически целесообразного использования электролитического (галованического) способа производства биметаллической сталемедной проволоки и ленты применяют специализированные агрегаты – многониточные автоматизированные высокопроизводительные гальванические агрегаты DIA («Гальванотехник», Германия), на которых можно наносить на стальную проволоку медное покрытие толщиной до 500 мкм. На этих агрегатах проволока перемещается прямолинейно, что обеспечивается соответствующей конструкцией ванн – они двойные, состоят из внутренней и наружной, работают с переливом электролита, что является важнейшим условием применения высоких плотностей тока, которые достигаются при перекачке электролита из наружной ванны во внутреннюю. Относительно неболшой объём внутренней ванны в сочетании с воздушным барботжем растворов гарантирует хороший обмен электролита в количестве 12 м³/ч. Ванна оборудована электродной системой, а такжн скользяшими контактами для подачи катодного тока. Узел для очистки поверхности проволоки состоит из ванн кислотного и щелочного биполярного травления и устройств каскадной промывки. Проволока контактирует с помощью скользящих контактов, которые изолированы снаружи трубкой, что исключает осаждение на них металла. Для достижения высокой равномерности толщины покрытия по длине каждой нити проволоки необходимо обеспечить их контактирование вне электролита. Для интенсификации процесса нанесения меди на стальную проволоку и ленту предложены новые электролиты, позволяющие работать с более высокими плотностями тока, чем с известными сернркилыми. Такими электолитами являются, напр., кремнийфтористоводородные, борфтористые и др.

Оборудование для покрытия метизов полимерами.

К новым видам материалов, различных по свойстам, назначению, получаемых на основе синтеза органических веществ, относятся пластические массы (напр., в виде плёнок), резины, клеи, лаки и др. Оснава всех этих материалов – полимерные соединения (полимеры).

Полимерные покрытия наносят на изделия экструзией, вихревым напылением, электростатическим способом, окунанием в растворы полимеров, плакированием и пр. Наиболее примлемыми для нанесения покртий на проволоку и канаты явлвются экструзия и вихревое напыление.

Полимерное покрытие наносят на червячных прессах (шнековых экструдерах), в которых вращающийся шнек нагнетает, перемешиват и непрерывно выдавливает размягчённый материал через оформляющую головку (дорн). Экструдер представляет собой цилиндр с размещённым в нёи шнеком, оканчивающийся головкой, в которой происходит процесс наложения сля оболочки на изделие. Шнек имеет винтовую нарезку для подачи поломера в виде гранул от питательного бункера к выходной части цилиндра. Глубина винтовой нарезки шнека к выходной части постепенна убывает (для создания давления расплава). В полом цилиндре находятся три зоны нагрева и четвёртая зона – в головке. Для некоторых полимеров применяют ещё инструмент с обогреваемой матрицей – пятой зоной. Перпендикулярно к шнеку через головку на большой скорости протягивается проволока, подвергаемая покрытию. Масса выдавливается через головку на проходящую проволоку, обволакивая её. Для получения качественного покрытия и лучшей адгезии плёнки проволоку подогревают, а в головке создают вакуум. Поверхность проволоки должна быть чистой, шероховатой, без следов смазки и коррозии. Лучший способ подготовки поверхности проволки – фосфатирование и цинкование при готовом размере. Технология нанесения подимерного покрытия экструзией характеризуется особенностями распределения оптимальных температур по зонам цилиндра и головки; скоросными режимами работы шнека и протяжного механизма; способом охлаждения покрытия; подготовкой поверхности проволоки перед нанесением покрытия; предварительным нагреванием покрываемого сердечника; вакуумом; способом охлаждения шнека; толщиной покрытия и пр.     Применение поршкообразных компонентов (обычно в виде смол) вызвано лёгкостью перемещенем материала водушным потоком, равномерностью распределения материала по покрываемой поверхности, относително бвстрым размягчением и сплавлением порошка при нагреве с образованием монолитной плёнки. Наибольшее практическое применение для покрытия метизов порошкообразными полимерами получило вихревое напыление. Сущность его в том, что покрываемое изделие, нагретое выше температуры плавления (размягчения) полимера, погружают в слой порошка, находящийся во взвешенном состоянии. Взвешенный, или, иначе, псевдоожиженный (кипящий), слой обладает свойствами жидкости, свободно обволакивает помещённое в него изделие, и, попалая на нагретую поверхность, плавится и растекается, образуя равномерное покрытие. Взвешенный слой получается благодаря продуванию воздуха через специальную пористую перегородку камеры, на на кророй помещён порошок. Покрытие вихревым способом наносят на проволоку в потоке. Для спекания порошка необходимы повышенные температуры нагрева проволоки и дополнительный нагрев её после напыления с целью оплавлени порошка. Для удешевления произволства рационально наносить покрытие на несколоко проволок параллельно.  Сушествуют различные варианты вихревого нанесения покрытий на проволоку, ленту и сетку при вертикальном и горизонтальном прохождении через рабочую камеру. Метод вихревого напыления имеет некоторые преимущества по сравнению с методрм экструзии: простота оборудования и отсутствие необходимости в формующем инструменте; возможность получения покрытия различными материалами одновременно на большом количестве проволок; сравнительная дешевизна и малые габариты оборудования. Однако при вихревом напылении нельзя получить толстое покрытие за один приём ( > 0,1 мм), к.т., отмечается повышенная хрупкость покрытий, что связано с термической деструкцией полимера в момент плавления его на пожогретой металлической поверхности.

Наиболее широко применяемым полимерным материалом для нанесения его на метизы является полиэтилен высокого или низкого давления. Для нанесения полиэтиленового покрытия на сталоную проволоку и пряди используют, напр., поточные агрегаты.

Скорость вращения шнека у этих агрегатов плавная – от 0 до 100 об/мин. Обычно шнек работает со скоростью 15…25 об/мин. Æ шнека 90 мм, длина его рабочей части 15Æ. Шнек имеет постепенно убывающую глубину нарезки, что обеспечивает на выходе степень сжатия материала 1 : 3. Æ покрываемого изделия от 1 до 6 мм, толщина покрытия от 0,1 до 1 мм. Головка имеет устройство, обеспечивающее в ней вакуум до 700 мм.рт.ст. Она имеет две зоны обогрева. Непрерывная подача гранулированного материала в агегат осуществляется вибрационным питательным устройством. Количество подаваемой пластмассы можно регулировать в широких пределах – от 20 до 150 кг/ч. Регулировка скорости вытяжки плавная. Максимальная скорость вытяжки покрытого изделия 600 м/мин, а обычные рабочие скорости 70…120 м/мин. Покрытие наносят на проволоку Æ от 1 до 4 мм и пряди Æ до 6 мм.     Экструдеры выполняют всё более универсальными – переход от переработки одного термопласта к переработке другого сопровождается минимальой заменой отдельных деталей. Применяют агрегаты и других кконструкций.   Технологически параметры нанесения полиэтиленовых покрытий на проволоку и пряди и последовательность операций: 1) Подготовка поверхности: обезжиривание, цинкование или нанесение клеевого подслоя;  2) Преварительный подогрев изделия в печи до 400ºС перед нанесением покрытия;  3) Нанесение покрытия в экструдере при различных температурах зон:

(В числителе – для полиэтилена высокого давления, в знаменателе – низкого)

Охлаждение покрытия холодной водой, шнек экструдера не охлаждается.

Задание.  Запроектировать оборудование для:

Контрольные вопросы.

1. Какие операции обычно предшествуют нанесению покрытий на метизы?

2. Какими растворами производится обезжиривание?

3. Зачем металл флюсуют перед нанесением покрытий?

4. Какова роль цинковых покрытий?

5. Каковы параметры операций при горячем цинковании поволоки?

6. Как получают толстые цинковые покрытия?

7. Каким образом цинкуют металлические сетки и ленты? Крепёжные изделия?

8. Что такое «лужение»?

9. Как обрабатывают поверхность метизов при алюминировании?

10. Где применяется латунированная проволока?

11. Как и на каком оборудовании покрывают метизы полимерами?

= С.А. Кузнецов =