Спосіб нанесення цинкового покриття на дрібні сталеві деталі складного профілю

Изобретение относится к области обработки металлов немеханическими способами и может быть использовано при нанесении защитного покрытия в ваннах из расплава цинка. Известен способ нанесения цинкового покрытия на мелкие стальные детали сложного профиля, включающий погружение в расплав деталей с предварительно подготовленной поверхностью при помощи перфорированного контейнера, последующую выдержку в расплаве, извлечение из него и удаление излишков цинка с деталей при обеспечении непрерывного вращения контейнера в течение всего процесса нанесения покрытия. Данный способ позволяет наносить качественное цинковое покрытие на мелкие детали сложного профиля, у которых отсутствуют резьбовые участки. Однако при нанесении цинкового покрытия на мелкие детали с резьбовыми участками, на этих участках наблюдается утолщение покрытия, не позволяющее осуществить последующее свинчивание пары болт-гайка. Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа нанесения цинкового покрытия на стальные мелкие детали сложного профиля, имеющие резьбовые участки, обеспечивающие повышение равномерности нанесения цинкового покрытия заданной толщины. Поставленная техническая задача решена так, что в способе, включающем погружение в расплав деталей с предварительно подготовленной поверхностью при помощи перфорированного контейнера, последующую выдержку деталей в расплаве, извлечение из него и удаление излишков цинка с деталей при обеспечении непрерывного вращения контейнера в течение всего процесса нанесения покрытия согласно изобретению, на контейнер с деталями накладывают в вертикальной плоскости колебания, частоту которых устанавливают в зависимости от скорости вращения контейнера и температуры расплава в соответствии с выражением: где n - частота колебания контейнера с деталями, кол/мин; W - скорость вращения контейнера, об/мин; Т - температура расплава, °С; К - коэффициент, равный 100 кол.°С/об. Отличие предлагаемого способа от прототипа заключается в дополнительном наложении на вращающийся вокруг продольной оси контейнер указанных колебаний, частота которых соответствует приведенному математическому выражению. Техническим результатом от использования предложенного решения является получение равномерного покрытия на деталях сложного профиля, имеющего резьбовые участки. Это достигается тем, что на вращающийся контейнер с деталями процессе цинкования наложены в вертикальной плоскости колебательные движения, частота которых поставлена в зависимости от скорости вращения контейнера и температуры расплава соответствии с найденным выражением. Одновременно воздействие вращательного и колебательного движения тормозит рост железоцинковых соединений, чем и исключается возможность Зарастания профили резьбы цинком. Было установлено, что эффект получения равномерного покрытия на резьбовых участках ощутимо проявляется только в том случае, когда частота колебаний контейнера в вертикальной плоскости прямо пропорциональна скорости вращения контейнера вокруг своей продольной оси и обратно пропорциональна температура расплава в момент погружения в него контейнера. Приведенный коэффициент "К", позволяющий одновременно учитывать оба эти фактора в найденном математическом выражении, представлен в формуле. Нарушение указанной связи вращения и колебания контейнера приводит к повышению неравномерности нанесения покрытия по толщине. Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена установка, обеспечивающая нанесение цинкового покрытия в соответствии с предложенным способом, Установка состоит из ванны цинкования 1, центрифуги, в состав которой входит перфорированный контейнер 2, имеющий возможность крепления на вертикальной траверсе 3, связанной через редуктор 4 и 5 с двигателями 6 и 7. При этом между траверсой 3 и редуктором 5 установлен вибратор 8, а сама траверса 3 закреплена в подшипниковой опоре 9. Способ заключается в следующем. Стальные мелкие детали сложного профиля, имеющие резьбовые участки, обработанные в обезжиривающем и травильном растворах, промывают, флюсуют, засыпают в перфорированный контейнер 2, который погружают в расплав ванны цинкования 1. Затем перфорированный контейнер 2 с деталями приводят во вращение с заданной скоростью при помощи двигателя 6 через редуктор 4 и траверсу 3. Одновременно контейнеру 2 сообщают колебательные движения в вертикальной плоскости при помощи вибратора 8, приводимого в движение двигателем 7 через редуктор 5. При этом частоту колебаний контейнера 2 с изделиями устанавливают в зависимости от скорости вращения перфорированного контейнера 2 и от температуры расплава в соответствии с найденным выражением. После заданной выдержки изделий в расплаве оба движения контейнера 2 прекращают, останавливая двигатели 6 и 7, а затем контейнер перемещают в свободную металлическую емкость, где ему придают оба движения с той же скоростью и частотой. После удаления излишков цинка движение контейнера прекращают. Пример. Были проведены сравнительные испытания известного и предлагаемого способов. При этом были использованы болты №6, изготовленные из низкоуглеродистой стали 10. Детали обезжиривают в растворе, г/л: Температура раствора 60°С, продолжительность обезжиривания 20 мин. После обезжиривания стальные изделия промывали в проточной воде в течение 3 мин. Промытые изделия затем погружали в травильный раствор состава, г/л: Протравленные стальные изделия промывали и подвергали флюсованию в растворе состава, г/л: Офлюсованные стальные изделия пересыпают в перфорированный контейнер, а затем подвергают сушке при температуре 180°С в течение 5 мин. Подготовленные стальные изделия в дальнейшем цинковали известным и предлагаемым способами. Температура цинкования 450, 480, 510°С, скорость вращения контейнера составляла 1000, 900 и 800 об/мин, продолжительность цинкования 30 с. Используя предлагаемое выражение, рассчитывают частоту колебаний перфорированного контейнера. Приводим пример расчета частоты колебаний по предлагаемому математическому выражению. При температуре расплава цинка Т=450°С и скорости вращения конвейера W =1000 об/мин и K = 100 o C кол. , об. частота колебаний должна составлять: (см. табл., позиция №1). Если частота колебаний для данного случая установлена больше или меньше расчетного значения (см.табл. позиции №2 и 3), то равномерность покрытия ухудшается. Аналогичны рассчитаны позиции №№5, 9,13,17,21,25,29,33, которые соответствуют предлагаемому способу при других температурах расплава и других скоростях вращения контейнера (см.столбик 2 и 3 таблицы). Позиции №№6, 7, 10, 11, 14, 15. 18, 19, 22, 23, 26, 27, 30, 31, 34, 35 соответствуют тем случаям, когда частота колебаний заведомо выбиралась отличающей от расчетной (больше или меньше). Толщину покрытия определяют металлографическим и гравиметрическим способами. Усредненные результаты испытаний представлены в таблице. Результаты подтверждают наличие технического эффекта только в случаях №№1, 5, 9, 13, 17, 21, 25, 29, 33, т.е. когда частота колебаний контейнера с деталями соответствовала расчетным данным из найденного выражения. Видно, что при цинковании болтов предлагаемым способом отклонение толщины покрытия составляет 2,8 мкм, а известным - 11 мкм, т.е. равномерность полученного покрытия по предлагаемому способу в 4,1 раза выше, чем известного. Это обеспечивает хорошее свинчивание пары болт-гайка, тогда как болты с цинковым покрытием, полученным известным способом свинтить с гайками не удалось. При уменьшении количества колебаний контейнера с деталями ниже расчетной величины, толщина покрытия значительно увеличивалась и свинтить пару болтгайка также не удалось. Увеличение количества колебаний контейнера выше расчетной величины приводило к уменьшению толщины покрытия ниже заданной.