Спосіб отримання на трубах покрить з розплаву цинку, алюмінію та їх сплавів

Изобретение относится к области обработки металлов немеханическими способами и может быть использовано при нанесении на стальные трубы диаметром (1/2-3) "покрытий из расплава, например, цинка или алюмоцинка. Известен способ получения покрытия на трубах из расплава, при котором осуществляют подготовку поверхности труб, флюсуют, сушат, погружают в расплав цинка, а затем при извлечении из расплава продувают [1]. Недостатком этого способа является получение неравномерного цинкового покрытия на внутренней поверхности труб. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения покрытия на трубах из расплава, при котором после подготовки поверхности трубы флюсуют, сушат, погружают в расплав, выдерживают в нем, извлекают из расплава, причем в процессе извлечения обдувают снаружи, и после извлечения из расплава продувают полость трубы перегретым (180°С) паром [2]. Недостатком этого способа является образование неравномерного покрытия с наплывами на внутренней поверхности труб за счет возникновения перепада температур по длине трубы при продувке ее паром. Кроме того, использование данного способа приводит к большому расходу энергии на испарение воды и ее перегрев. Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения на трубах покрытия ис расплавов, путем последовательного проведения операций подготовки поверхности труб для обработки расплавом, в результате чего обеспечивается сплошное, главное, равномерное покрытие на внутренней поверхности труб, что позволяет повысит:, качество обрабатываемой поверхности, ,„ также снизить энергозатраты при нанесении покрытия. Поставленная задача решена тем, что в способе, включающем подготовку поверхности, флюсование, сушку, нанесение покрытия из расплава, обдувку и продувку полости труб, причем перед продувкой вращающиеся трубы подогревают газовым факелом, давление которого составляет 0,001-0,003 МПа, а продувку осуществляют сжатым воздухом, величину давления которого определяют из уравнения: где Ρ - давление сжатого воздуха, МПа, d - диаметр продуваемых труб, мм, 10 - числовой коэффициент, МПа-мм, 0,1 - числовой коэффициент, МПа. В предлагаемом способе вместо перегретого пара в предложенном способе использован сжатый воздух. Данная замена стала возможной только при наличии в способе операции по дополнительному подогреву вращающихся труб перед продувкой. При этом условием достижения указанного технического результата является соблюдение заявляемых параметров как дополнительного нагрева, так и самой продувки. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Стальные трубы обезжиривают, травят, промывают, флюсуют, погружают в расплав, выдерживают в нем и извлекая из расплава обдувают снаружи сжатым воздухом, затем трубы начинают вращаться со скоростью 6 об/мин и подогревают факелом газовой горелки, давление которого составляет 0,001-0,003 МПа, а затем продувают сжатым воздухом, величина давления которого соответствует уравнению (1). Для проведения экспериментов были изготовлены образцы-патрубки диаметром (1/2-3) длиной 500 мм. Перед нанесением покрытия образцы обезжиривают в растворе следующего состава, г/л: тринатрийфосфат 120 эмульгатор синтанол 2 Температура раствора 60°С, продолжительность обезжиривания 10 мин. Промывку после обезжиривания проводят при комнатной температуре в протоке холодной воды в течение 2 мин. Травление в обоих случаях проводят при комнатной температуре в растворе следующего состава, г/л: соляная кислота - 120, ингибитор ПКУМ-1 (продукт конденсации на основе уротропина). Продолжительность травления 20 мин. Промывку после травления проводят в холодной воде в течение 5 мин. Флюсование проводят в растворе, состава, г/л: хлористый цинк - 550, хлористый аммоний - 100, эмульгатор - 1, езда до 1 л. Сушку офлюсованных образцов проводят при температуре 180°С в течение 2 мин. Цинкование образцов патрубков осуществляют в расплаве цинка при температуре 460°С в течение 1 мин, а алюмоцинкование - в расплаве содержащего 55% алюминия, 43% цинка и микродобавки при температуре 620 С в течение 30 сек. После нанесения покрытия патрубки обдувают воздухом, а затем часть образцов устанавливают на стенд, где осуществляют их вращение и подогревают факелом газовых горелок, а затем продувают потоком сжатого воздуха, другую часть продувают потоком перегретого пара. Данные экспериментов и их результат представлены в таблице. При диаметре условного прохода продуваемых труб d=15 мм и числовых коэффициентах 10 МПа мм и 0,1 МПа, давление сжатого воздуха должно составить: Аналогично рассчитаны поз.3 и 4, которые соответствуют предлагаемому способу при других диаметрах труб. Позицию № 5, 6, 7, 8 соответствуют тем случаям, когда давление сжатого воздуха на продуве заведомо произвольно выбирается отличным от расчетной величины (больше, меньше). Результаты подтверждают наличие технического эффекта только в случаях 2, 3, 4, то есть когда давление сжатого воздуха соответствует расчетным данным из найденного выражения. Видно, что при предлагаемом способе обработки покрытий (№№ 2,3,4), нанесенных из расплава, на внутренней поверхности труб наблюдается сплошное, равномерное, гладкое покрытие. Толщина покрытия колеблется от 58 до 61 мм. То есть отклонение в толщине покрытия, полученного по предлагаемому способу, составляет 3 мкм. При известном способе обработке покрытия (№ 1) на внутренней поверхности покрываемой трубы наблюдаются наплывы. На отдельных участках толщина цинкового покрытия колеблется от 62 до 112 мкм, а на образцах с алюмоцинковым покрытием толщина покрытия колеблятся от 58 до 80 мкм. То есть отклонение толщины покрытия, полученного по известному способу, составляет 22 мкм. Это на 19 мкм больше, чем отклонение толщины покрытия, полученного по предлагаемому способу. При продувке труб сжатым воздухом, давлением 0,85 МПа (№ 5), выходящего за предлагаемые пределы, расплав сдуваете» потоком воздуха и покрытие воспроизводит профиль шероховатого металла. При продувке труб давлением 0,15 МПа (№ 6) на внутренней поверхности трубы наблюдаются наплывы. При обработке труб газовым факелом давлением 0.0005 МПа (№ 7) на внутренней поверхности трубы наблюдаются наплывы, а при повышении давления газового факела до 0,004 МПа (№ 8) на наружной поверхности трубы наблюдается оплавление цинка. При этом было установлено, что количество тепла, расходуемое на газовый подогрев одной трубы длиной 7 м при ее продувке составляет 2,63 ккал, а при продувке трубы паров, перегретым до 180°С, количество расходуемого тепла составляет 4,4 ккал, что в 1,67 раз больше, чем при использовании предлагаемого способа.