Спосіб нанесення покриття на поверхні металевих виробів і пристрій для його здійснення

Запропоновані винаходи відносяться до технології та обладнання для нанесення полімерного тонкошарового покриття різного функціонального призначення на поверхні металевих виробів і могуть бути використаними у будь яких галузях народного господарства. В науці і техніці широко відома значна номенклатура газо-полум'яного, тепло-променевого, струминевого способів нанесення тонкошарового покриття на поверхні металевих виробів, так у підручнику "Оборудование цехов по нанесению полимерных покрытий", М., Ма шиностроение, 1980, в якому у розділі "Оборудование для струйного напыления порошковых материалов" наведений спосіб газо-полум'яного напилювання, який полягає у нанесенні полімерів у вигляді порошків пальником автогенного типу. Частини порошкового матеріалу, нагріті у полум'ї пальника до 130° С і вище у розплавленому вигляді стиснутим повітрям наносять на нагріту поверхню. Остаточне оплавлення покриття відбувається у полум'ї того ж пальника. До недоліків описаного способу відносяться: - нерівномірність товщини покриття, - зниження якості покриття через часткове розкладання полімеру. В науці і техніці широко відома значна номенклатура пристроїв для газо-полум'яного, тепло-променевого, струминевого нанесення тонкошарового захисного покриття на поверхні металевих виробів, у тому ж джерелі наведений опис промислової установки типу УПН-4Л для газо-полум'яного напилювання порошкових матеріалів, яка складається з живильного бачка, розпилювального пальника, повітряної системи, балона з ацетиленом. У центрі мундштука пальника розміщено сопло для подачі повітряно-порошкової суміші. До недоліків описаного пристрою відносяться: - мала номенклатура компонентів сумішей придатних для нанесення на даному пристрої; - низька продуктивність пристрою; - велика кількість шкідливих газів, що виділяються. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого способу являється, вибраний у якості його прототипу струминевий спосіб нанесення покриття, наведений у книзі "Применение полимерных материалов в качестве покрытия, М., Химия, 1988" у розділі "Струйное напыление", який, включає операції підготовки поверхні виробу, приготування суміші, нанесення суміші на нагріту до температури плавлення суміші поверхню обертового виробу осьовою поступально-зворотною подачею розпилювача і термообробку. В якості прототипу пристрою для здійснення способу, що заявляється, вибраного заявником із аналогів за рядом суттєвих ознак, схожих з ознаками пропонованого, належить прийняти пристрій для здійснення викладеного струминевого способу. Відомий пристрій включає електричну камеру, механізм обертання з елементами кріплення виробу, живильник та розпилювач повітряно-порошкової суміші. Основними недоліками обох прототипів, незважаючи на високі експлуатаційні показники (висока надійність і продуктивність, простота, виключається небезпека перегріву), є тр уднощі одержання покриття рівномірної товщини та стабільних показників якості. В основу винаходів поставлена задача удосконалення способу нанесення покриття на поверхні металевих виробів і пристрою для здійснення способу забезпеченням рівномірної товщини та стабільності показників якості покриття, що дозволяє подовжити термін експлуатації покриття з встановленими технічними характеристиками. Поставлена задача удосконалення способу нанесення покриття на поверхні металевих виробів заснованому на підготовці поверхні виробу, приготуванні суміші, нанесенні суміші на нагріту до температури плавлення суміші обертову поверхню виробу, термообробці, відповідно до патенту, що заявляється, вирішується тим, що під час приготування і нанесення, суміш вібрують з частотою (50-100) Гц і амплітудою (0,25-1,0)мм у горизонтальній і вертикальній площині, нанесення здійснюють струменем повітряно-порошкової суміші щільністю (1,4-1,8) грам на кубічний сантиметр дискретною осьовою поступально-зворотною подачею розпилювача відповідно співвісному обертанню виробу при регульованих параметрах витрати повітрі-носія, швидкості подачі розпилювача і обертання виробу, а перед зворотним рухом розпилювач повільно зупиняють. Поставлена задача удосконалення пристрою для здійснення способу нанесення покриття на поверхні металевих виробів, що включає електричну камеру, механізм обертання з елементами кріплення виробу, живильник та розпилювач повітряно-порошкової суміші, відповідно до патенту, що заявляється, вирішується тим, що електричну камеру споряджено елементами кріплення виробу у вигляді консолей з хомутами, живильник додатково споряджено вібратором горизонтальних коливань, а розпилювач обладнано гвинтовою кінематичною парою. Для доказу причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю суттєви х ознак способу, що заявляється та технічним результатом, заявник наводить наступне. Під час приготування і нанесення, суміш вібрують з частотою (50-100)Гц і амплітудою (0,25-1,0)мм у горизонтальній і вертикальній площині, нанесення здійснюють струменем повітряно-порошкової суміші щільністю (1,4-1,8) грам на кубічний сантиметр дискретною осьовою поступально-зворотною подачею розпилювача відповідно співвісному обертанню виробу при регульованих параметрах витрати повітря-носія, швидкості подачі розпилювача і обертання виробу, а перед зворотним рухом розпилювач повільно зупиняють. Це удосконалює спосіб нанесення покриття через отримання покриття рівномірної товщини та стабільних приймальних показників, що істотно підвищує функціональні можливості способу. Для доказу причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю суттєви х ознак пристрію, що заявляється та технічним результатом, заявник наводить наступне. Електричну камеру споряджено елементами кріплення виробу у вигляді консолей з хомутами, живильник додатково споряджено вібратором горизонтальних коливань, а розпилювач обладнано гвинтовою кінематичною парою. Це удосконалює пристрій для здійснення способу через отримання покриття рівномірної товщини та стабільних приймальних показників, що істотно підвищує функціональні можливості пристрію. Для доказу можливості промислового використання і пояснення прикладу конкретного виконання запропонованого способу нанесення покриття на поверхні металевих виробів повітряним розпилюванням сухої суміші, наводяться відповідні операції із розробленого технологічного процесу нанесення покриття на внутрішній поверхні циліндричної ємкості, у наступній послідовності: підготовку поверхні виконують обезжирюванням нефрасом С2/120 по ТУ 38.401-67-108-92 або бензином Б-95/130 по ГОСТ 1012-72 з подальшим зашкурюванням шліфувальною шкіркою по ГОСТ 5009-82 або ГОСТ 6456-82 з зернистістю (40-60) одиниць і осушенням стислим повітрям з точкою роси не вище мінус 55 °С по ГОСТ 17433-80; приготування суміші виконують змішанням компонентів з певним їх масовим співвідношенням до досягнення суміші щільністю (1,4-1,8) грам на кубічний сантиметр; встановлюють витрати повітря-носія (80-120) грам за хвилину; встановлюють швидкість обертання виробу (200-250) обертів за хвилину; підігрівають ємкість до температури плавлення суміші (125-135)°С; встановлюють осьову поступально-зворотну подачу розпилювача (100-900)мм; встановлюють швидкість подачі розпилювача (0,05-0,5) метрів за хвилину; наносять перший шар порошкової суміші на внутрішню циліндричну поверхню ємкості поступальним рухом розпилювача; роблять зупинку розпилювача протягом (6-20) секунд і наносять порошкову суміш на дно ємкості; наносять другий шар порошкової суміші зворотним рухом розпилювача; підібраною кількістю проходів (під одним проходом розуміють один поступально-зворотний хід з однією зупинкою) домагаються виготовлення потрібної товщини покриття; термообробку нанесеного покриття виконують у електричній камері при заданому режимі (нагрів до потрібної температури, витримка, охолодження). Для пояснення суті пристрою для здійснення способу, що заявляється, доказу можливості використання, подаються креслення, на яких наводиться приклад конкретного виконання. На фіг. 1 зображена схема пристрою для здійснення способу нанесення покриття на поверхні металевих виробів, який складається з живильника 1 розпилювача 2 у вигляді штанги з наконечником і гвинтовою кінематичною парою, електричної камери 3, консолей з хомутами 4 кріплення ємкості, механізму обертання ємкості 5. Робота пристрою полягає у наступному. Заздалегідь приготовлені компоненти суміші у заданій пропорції, перемішують і засипають у бункер живильника, які через перфоровану перегородку під дією коливань горизонтального вібратора просіваються на обертову платформу. Де під дією вертикального вібратора суміш спушується, скребком зсипається з платформи і підхоплюється стислим повітрям у розпилювач, витрати стислого повітря регулюють за допомогою ротаметру РМ-ГС/1,6. За допомогою кінематичної пари "гвинтгайка" розпилювач поступально переміщується через герметичний отвір у камері аксіальне обертовій ємкості і наносить шар повітряно-порошкової суміші на її внутрішню поверхню. Ємкість закріплена на консолях механізму обертання за допомогою хомутів усередині, електричної камери, обертається з заданою швидкістю і постійно підігріється до температури плавлення суміші електричними нагрівачами, які розміщені у нижній частині камери. При підході до дна ємкості, розпилювач зупиняють і наносять покриття на його поверхню. Після цього зворотним рухом розпилювача наносять наступний шар повітряно-порошкової суміші. Зміною положення кінцевих вимикачів встановлюють необхідну програму поступально-зворотної осьової подачі розпилювача з зупинками для нанесення покриття на дно ємкості, тривалість зупинки розпилювача залежить від радіусу дна ємкості. Суміш наносять до потрібної товщини покриття за декілька проходів розпилювача. Після нанесення потрібної товщини покриття, подачу порошкової суміші припиняють і камеру переводять до режиму термообробки. Параметри нанесення покриття підбирають опитним шляхом у р учному режимі. Описаний спосіб нанесення покриття і пристрій для його виконання пройшли перевірку на двох типорозмірах ємкостей, показали позитивні результати і дозволяють: отримати покриття рівномірної товщини; отримати стабільні показники покриття (зміст смоли, ступінь поліконденсації, об'ємна вага, міцність приклею покриття до металевої поверхні); зменшити непродуктивні витрати дефіцитних компонентів покриття та енергоресурсів при одержанні покриття за рахунок суттєвого зменшення браку.