Спосіб виготовлення металевого кухонного посуду

1 Спосіб виготовлення металевого кухонного посуду, який включає попередню обробку поверхні для надання їй шорсткості і наступне нанесення металевого покриття електродуговим напиленням з використанням металу, що напилюють, у вигляді дроту, який відрізняється тим, що покриття наносять плазмовим напиленням, одночасно з яким додатково здійснюють механічне ущільнення Винахід відноситься до кухонного обладнання, а саме до способів виготовлення металевого кухонного посуду Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, що досягається, до способу, що заявляється, є спосіб виготовлення металевого кухонного посуду (див П США № 5735313 от 26 12 96, М кл 6 С23С 4/06, опубл 19 05 98), який включає попередню обробку поверхні для надання їй шорсткості і наступне нанесення металевого покриття електродуговим напиленням з використанням металу, що напилюють, у вигляді дроту Відомий спосіб передбачає нанесення стійкого до дряпання металопокриття на внутрішню поверхню посуду На металеве покриття далі наносять шар з полімерних матеріалів, який запобігає налипанню Металеве покриття одержують електродуговим розпиленням двох дротів при температурі дуги 4500-8000°С, тобто здійснюють так звану металізацію Один з дротів виконаний з нержавіючої сталі, а другий - з алюмінієвого сплаву Товщина цього покриття складає не менше 0,15 мм Відомий спосіб не забезпечує достатньо високу якість і тривкість одержаного з його викорис Зоя напиленого металу, при цьому наносять біметалеве покриття, внутрішній шар якого виконують з теплопровідного металу, а ЗОВНІШНІЙ шар - з нержавіючої сталі, причому покриття наносять на зовнішню поверхню донної частини посуду 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що механічне ущільнення напиленого металу здійснюють обробкою його обертовою металевою ЩІТКОЮ 3 Спосіб за п 1 , який відрізняється тим, що внутрішній шар біметалевого покриття виконують товщиною 3,5-6,0 мм з алюмінію 4 Спосіб за п 1 , який відрізняється тим, що внутрішній шар біметалевого покриття виконують товщиною 1,5-3,5 мм з МІДІ 5 Спосіб за п 1 , який відрізняється тим, що ЗОВНІШНІЙ шар біметалевого покриття виконують товщиною 1,0-2,0 мм танням посуду Це пояснюється таким Процес металізації при указаній температурі характеризується недостатньо високою швидкістю часток металу при зіткненні з поверхнею, яку обробляють, що обумовлює недостатню МІЦНІСТЬ зчеплення покриття з основою Крім того, металізація супроводжується частковим окисленням часток металу, який напилюють, що призводить до виникнення структурних неоднорідностей у покритті, появленню в ньому газових включень Указані фактори обумовлюють виникнення напружень в матеріалі покриття, що при подальшій експлуатації посуду призводить до порушень суцільності покриття, погіршенню теплорозподілення із-за високої пористості матеріалу покриття та дефектів, які виникли, і в цілому до зниження якості і тривкості посуду Ще більше ці недоліки характерні для посуду з металевим покриттям, нанесеним відомим способом на зовнішню поверхню донної частини Це пояснюється тим, що товщина ЗОВНІШНІХ ДОННИХ пок риттів, як правило, більше товщини внутрішніх Для формування покриттів необхідної товщини здійснюють неодноразове пошарове напилення металу При металізації на поверхні напиленого шару утворюється окисна плівка, що погіршує ад со 43724 гезію і МІЦНІСТЬ зчеплення наступного шару, який напилюють Таким чином, КІЛЬКІСТЬ дефектів і загальний напружений стан ЗОВНІШНІХ покриттів ще вищі, ніж у внутрішніх Крім того, металеве покриття, одержане відомим способом, має недостатньо високу теплорозподільну здатність, незважаючи на використання у складі металу, який напилюють, теплопровідного металу -алюмінієвого сплаву При одночасному електродуговому розпилянні дротів -з нержавіючої сталі та з алюмінієвого сплаву, утворюється складний сплав, який характеризується високою твердістю, СТІЙКІСТЮ до дряпання, але низькими теплорозподільними властивостями В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу виготовлення металевого кухонного посуду, в якому шляхом проведення додаткової операції і нових умов виконання відомих дій забезпечують підвищення МІЦНОСТІ зчеплення і зниження напружень у покритті при одночасному підвищенні його теплорозподільних властивостей і за рахунок цього досягають підвищення якості і тривкості посуду Поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення металевого кухонного способу, який включає попередню обробку поверхні для надання їй шорсткості і наступне нанесення металевого покриття електродуговим напиленням з використанням металу, який напилюють, у вигляді дроту, новим, згідно з винаходом, є те, що покриття наносять плазмовим напиленням, одночасно з яким додатково здійснюють механічне ущільнення напиленого металу, при цьому наносять біметалеве покриття, внутрішній шар якого виконують з теплопровідного металу, а ЗОВНІШНІЙ шар - з нержавіючої сталі, причому покриття наносять на зовнішню поверхню донної частини посуду Новим є також те, що механічне ущільнення напиленого металу здійснюють обробкою його обертовою металевою щіткою Новим є також те, що внутрішній шар біметалевого покриття виконують товщиною 3,5-6,0 мм з алюмінію Новим є також те, що внутрішній шар біметалевого покриття виконують товщиною 1,5-3,5 мм з МІДІ Новим є також те, що ЗОВНІШНІЙ шар біметалевого покриття виконують товщиною 1,0-2,0 мм Між сукупністю суттєвих ознак винаходу, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, є такий причиново-наслідковий зв'язок Уведення додаткової операції і нові умови виконання відомих дій, а саме - нанесення металевого покриття плазмовим напиленням, - одночасне з плазмовим напиленням покриття здійснення механічного ущільнення напиленого металу, - виконання покриття біметалевим, - виконання внутрішнього шару біметалевого покриття з теплопровідного металу, - виконання зовнішнього шару покриття з нержавіючої сталі, - нанесення покриття на зовнішню поверхню донної частини посуду у сукупності з відомими ознаками винаходу забезпечують підвищення МІЦ НОСТІ зчеплення і зниження напружень у покритті при одночасному підвищенні його теплорозподільних властивостей і за рахунок цього досягається підвищення якості і тривкості посуду При нанесенні металевого покриття на зовнішню поверхню донної частини посуду для досягнення необхідної товщини теплорозподільного покриття здійснюють неодноразове пошарове плазмове напилення металу з одночасним механічним ущільненням кожного напиленого шару Плазмове напилення відноситься до способів електродугового напилення з використанням спеціальної дуги (аргонової) і характеризується високою температурою дуги (12000-25000°С) та наявністю захисної атмосфери, що сприяє зниженню окислювання часток металу, який напилюють, під час нанесення покриття, підвищенню його структурної однорідності та, внаслідок цього, забезпечує зниження напружень у покритті До того ж, при плазмовому напиленні покриття частки металу, який напилюють, мають більш високу у порівнянні з процесом металізації швидкість при зіткненні з поверхнею, яку оброблюють, що зумовлює підвищення МІЦНОСТІ покриття Здійснення одночасно з плазмовим напиленням покриття його механічного ущільнення за рахунок високопластичного стану металу, обумовленого високою температурою дуги, забезпечує рівномірне розподілення металу по поверхні і виключає появлення газових включень у покритті, тобто знижує його пористість, а також сприяє підвищенню МІЦНОСТІ покриття внаслідок пластичної деформації металу Крім того, одночасне з плазмовим напиленням покриття механічне ущільнення напиленого шару покриття підвищує МІЦНІСТЬ зчеплення наступного шару, який напилюють, за рахунок видалення з попереднього шару часток металу з недостатньою адгезією і забезпечує релаксацію напружень, які виникли, у кожному напиленому шарі Зниження КІЛЬКОСТІ дефектів у покритті, підвищення його структурної однорідності і релаксація напружень у кожному напиленому шарі обумовлюють зниження загального напруженого стану покриття при одночасному підвищенні його теплорозподільних властивостей, за рахунок чого досягається підвищення якості та тривкості кухонного посуду Механічне ущільнення напиленого металу може бути здійснене прокаткою роликами, обробкою пелюстковим кругом з абразивного матеріалу та іншими способами Оптимальним видом механічного ущільнення є обробка напиленого металу обертовою металевою щіткою При такій обробці з поверхні напиленого шару видаляється окисна плівка, яка утворилася, що сприяє ліпшому зчепленню наступного шару металу, який напилюють, та, як наслідок, забезпечується одержання більш якісного покриття Виконання покриття біметалевим з внутрішнім шаром із теплопровідного металу і ЗОВНІШНІМ шаром з нержавіючої сталі забезпечує підвищення теплорозподільних властивостей покриття при одночасному підвищенні МІЦНОСТІ зчеплення і зниженні напружень у покритті Як теплопровідний метал можуть бути використані латунь, алюміній або мідь, теплопровід 43724 ності яких складають 189,0, 209,3 і 387 Вт/м К ВІДПОВІДНО Товщина внутрішнього шару біметалевого покриття, необхідна для забезпечення високих теплорозподільних властивостей, залежить від обраного теплопровідного металу та оптимальні її значення установлені експериментально При виконанні внутрішнього шару біметалевого покриття з алюмінію оптимальна товщина шару складає 3,5-6,0 мм При виконанні внутрішнього шару біметалевого покриття з МІДІ оптимальна товщина шару складає 1,5-3,5 мм, що пояснюється більш високою теплопровідністю МІДІ у порівнянні з алюмінієм Виконання зовнішнього шару біметалевого покриття з нержавіючої сталі забезпечує додаткове ущільнення і зміцнення внутрішнього шару покриття під час експлуатації посуду, а також підвищення МІЦНОСТІ зчеплення покриття з основою Це пояснюється більш високим коефіцієнтом термічного розширення теплопровідного металу у порівнянні з нержавіючою сталлю і більш високою твердістю та МІЦНІСТЮ останньої Крім того, ЗОВНІШНІЙ шар з нержавіючої сталі виконує декоративну функцію та запобігає окислюванню теплопровідного металу під час експлуатації посуду, що особливо актуально при виконанні внутрішнього шару покриття з МІДІ, яка при нагріванні на відкритому вогні сильно окислюється Заявлена товщина зовнішнього шару біметалевого покриття є необхідною і достатньою для виконання зазначених функцій та установлена експериментально При зниженні товщини шару з нержавіючої сталі нижче 1,0 мм МІЦНІСТЬ шару знижується, що може привести до порушення його суцільності під час експлуатації посуду під дією сил, обумовлених термічним розширенням теплопровідного металу Підвищення товщини зовнішнього шару вище 2,0 мм економічно недоцільне Таким чином, сукупність дій і умов їх виконання, що заявляється, забезпечує підвищення МІЦНОСТІ зчеплення і зниження напружень у покритті при одночасному підвищенні його теплорозподільних властивостей і за рахунок цього досягається підвищення якості і тривкості кухонного посуду Спосіб, що заявляється, реалізують таким чином Зовнішню поверхню донної частини стальної заготовки, одержаної методом штампування, піддають обробці для надання поверхні шорсткості Далі на очищену поверхню наносять біметалеве покриття методом плазмового напилення з використанням металу, який наносять, у вигляді дроту При цьому спочатку формують внутрішній шар покриття з теплопровідного металу (мідь, алюміній, латунь), а тоді ЗОВНІШНІЙ шар з нержавіючої сталі Покриття напилюють за декілька проходів, одночасно з плазмовим напиленням здійснюють механічне ущільнення кожного напиленого шару металу Механічне ущільнення може бути здійснено прокаткою роликами, обробкою пелюстковим кругом з абразивного матеріалу та іншими способами Оптимальною є обробка напиленого шару металу обертовою металевою щіткою При використанні як теплопровідний метал алюмінію наносять внутрішній шар біметалевого покриття товщиною 3,5-6,00 мм При використанні як теплопровідний метал МІДІ - товщиною 1,5-3,5 мм ЗОВНІШНІЙ шар біметалевого покриття з нержавіючої сталі виконують товщиною 1,0-2,0 мм Спосіб, що заявляється, було випробувано у промислових умовах при виготовленні каструль ємністю 2 л із сталі 12X18Н1 ОТ товщиною 0,5-0,8 мм Для плазмового напилення біметалевого покриття використовували плазмотрон прямої дії потужністю 25 кВт (струм плазмотрона - 160 А, напруга - 70 В, тиск плазмоутворюючого газу - 2,5 атм, тиск охолоджуючого газу - 5 атм) з використанням металу, який напилюють, у вигляді дроту Плазмотрон розміщували на відстані 60-90 мм від поверхні посуду, яку обробляють Засіб для механічного ущільнення металу розташовували так, щоб при переміщенні зовнішньої поверхні донної частини каструлі відносно плазмотрона засіб для механічного ущільнення (зокрема, обертова металева щітка) переміщувався по поверхні, яку оброблюють, по щойно напиленому шару металу Таким чином, за декілька проходів плазмоті засобу для механічного ущільнення формубіметалеве покриття з теплопровідного меі нержавіючої сталі За один прохід напилюшар металу товщиною 0,15 мм Заявленим способом було виготовлено дві ДОСЛІДНІ партії каструль В першій партії внутрішній шар покриття виконували з алюмінію товщиною 3,5-6,0 мм, а ЗОВНІШНІЙ - з нержавіючої сталі товщиною 1,0-2,0 мм У другій партії внутрішній шар покриття виконували із МІДІ ТОВЩИНОЮ 1,5-3,5 мм, а ЗОВНІШНІЙ шар - також з нержавіючої сталі товщиною 1,0-2,0 мм Одержаний заявленим способом посуд піддавали випробуванням згідно з ГОСТом 27002-86 "Посуда из коррозионно-стойкой стали" Випробування показали, що посуд, виготовлений способом, що заявляється, більш якісний та тривкий у порівнянні з прототипом, має більшу МІЦНІСТЬ зчеплення покриття з основою, низьку пористість матеріалу покриття (2,0-2,5%) та високі теплорозподільні властивості Був виготовлений також посуд з біметалевим покриттям на донній частині, товщина шарів якого відрізнялась від заявленої При зниженні товщини внутрішнього шару нижче заявленої погіршувалися теплорозподільні властивості покриття При зниженні товщини зовнішнього шару покриття нижче заявленої знижується МІЦНІСТЬ шару, під час випробувань спостерігалися порушення суцільності зовнішнього шару покриття Підвищення товщини шарів покриття, як внутрішнього, так і зовнішнього, вище заявленої економічно недоцільно, тому що не призводить до подальшого підвищення якості покриття рона вали талу вали 43724 Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3 43724