CS250487B1

CS250487B1 - Equipment for carrying out electrolytic and chemical surface treatment in cavities of machine parts, especially in cylinder bores of internal combustion engines

Info

Publication number: CS250487B1
Application number: CS926985A
Authority: CS
Inventors: Bohumil Vrhel
Original assignee: Bohumil Vrhel
Priority date: 1985-12-16
Filing date: 1985-12-16
Publication date: 1987-04-16

Abstract

Zařízení umožňuje sériovou výrobu elektrolyticky povrchově upravovaných dutin strojních součástí prováděnou ponorem do van s elektrolytem anebo při nuceném cirkulačním průtoku elektrolytu za použití vnitřní obrysové elektrody umístěné v každém upravovaném vývrtu. Uvedeného účelu se dosáhne tím, že sestává z pouzdra z elektricky izolujícího materiálu, do něhož je zasunuta součást a z elektrody umístěné v dutině součásti a zasouvatelné do pouzdra anebo s ním pevně spojené, přičemž pouzdro upevněné na nosné konstrukci je opatřené průtokovými otvory, ústícími do dutiny a přičemž součást a elektroda jsou při elektrolytických procesech připojeny k příslušným rozdílným pólům elektrovodivé armatury a navzájem izolovanými přípoji.The device enables serial production of electrolytically surface-treated cavities of machine components carried out by immersion in baths with electrolyte or with forced circulation of electrolyte using an internal contour electrode located in each treated bore. The stated purpose is achieved by the fact that it consists of a housing made of electrically insulating material, into which the component is inserted, and of an electrode located in the cavity of the component and insertable into the housing or firmly connected to it, wherein the housing mounted on the supporting structure is provided with flow openings opening into the cavity and wherein the component and the electrode are connected to the respective different poles of the electrically conductive armature and mutually insulated connections during electrolytic processes.

Description

Zařízení umožňuje sériovou výrobu elektrolyticky povrchově upravovaných dutin strojních součástí prováděnou ponorem do van s elektrolytem anebo při nuceném cirkulačním průtoku elektrolytu za použití vnitřní obrysové elektrody umístěné v každém upravovaném vývrtu. Uvedeného účelu se dosáhne tím, že sestává z pouzdra z elektricky izolujícího materiálu, do něhož je zasunuta součást a z elektrody umístěné v dutině součásti a zasouvatelné do pouzdra anebo s ním pevně spojené, přičemž pouzdro upevněné na nosné konstrukci je opatřené průtokovými otvory, ústícími do dutiny a přičemž součást a elektroda jsou při elektrolytických procesech připojeny k příslušným rozdílným pólům elektrovodivé armatury a navzájem izolovanými přípoji.The device allows serial production of electrolytically coated cavities of machine parts by immersion in electrolyte tubs or at a forced electrolyte circulation flow using an internal contour electrode located in each bore being treated. This is achieved by comprising a housing of electrically insulating material into which the component is inserted and an electrode disposed in the cavity of the component and retractable into or fixed to the housing, the housing mounted on the support structure having flow holes opening into the cavity and wherein the component and the electrode are connected to the respective different poles of the electro-conductive fitting and insulated connections in electrolytic processes.

OBR, 1FIG

Vynález se týká zařízení k provádění elektrolytických a s nimi souvisejících chemických povrchových úprav v dutinách strojních součástí, zejména ve vývrtech válců spalovacích motorů.The invention relates to an apparatus for carrying out electrolytic and related chemical coatings in cavities of machine parts, in particular in bores of cylinders for internal combustion engines.

Vývrty válců nebo dutiny strojních součástek mohou být elektrolyticky povrchově upravovány různými způsoby jako například tvrdým chromováním, selektivním leptáním, výstelkováním kompozitními povlaky na bázi niklu nebo kobaltu, tvrdým železením a podobně. S nimi související chemické úpravy mohou být čištění, moření, aktivace, chemické pokovování a podobně. Zvláště u válců z AI slitin elektrolyticky výstelkovaných ve vývrtu otěruvzdorným povlakem se dociluje vyšších kvalitativních i užitných hodnot výrobku.The bores of the rollers or cavities of the machine parts can be electrolytically surface treated in various ways such as hard chrome plating, selective etching, lining with nickel or cobalt-based composite coatings, hard ironing and the like. Related chemical treatments can be cleaning, pickling, activation, chemical plating and the like. Especially in the case of aluminum alloy rollers electrolytically lined in the bore by wear-resistant coating, higher product quality and performance values are achieved.

Elektrolytická povrchová úprava ve tvarově přesných rotačních dutinách vývrtů je podstatně složitější a náročnější než obvyklá galvanická úprava vnějších povrchů strojních součástek. Části zařízení, ale především vnější neupravované plochy součástí, které jsou vystaveny přímému styku s elektrolytem, musí být korozně odolné nebo ochráněné proti leptavým účinkům elektrolytu. Montáž součástí do přípravků a zařízení i její demontáž po skončení povrchové úpravy musí být pro obsluhu jednoduchá a snadná, aby mohla být prováděna tak rychle, jak to vyžaduje vytěžování a obsazování mechanizované nebo automatizované galvanické linky. Manipulační, polohovací a upínací prvky musí být spolehlivé. Vzájemné uspořádání upravované součásti, vnitřní elektrody, upínacích prvků i elektrických přívodů nesmí bránit pohybu a proudění elektrolytu v prostoru elektrolýzy.The electrolytic finish in the precision rotating boreholes of the bores is considerably more complex and demanding than the conventional galvanic finish of the outer surfaces of machine parts. Parts of the equipment, but in particular the external untreated surfaces of the parts which are in direct contact with the electrolyte, shall be corrosion resistant or protected against the corrosive effects of the electrolyte. The assembly of components in fixtures and equipment, as well as their disassembly after finishing, must be simple and easy for the operator to perform as quickly as required to extract and occupy a mechanized or automated galvanic line. Handling, positioning and clamping elements must be reliable. The mutual arrangement of the workpiece, the internal electrode, the clamping elements and the electrical connections must not hinder the movement and flow of the electrolyte in the electrolysis space.

Zvláštnost a technická náročnost upínacích přípravků a zařízení pro galvanické povrchové úpravy dutin součástí vyvolává současně i požadavky na zvláštní, atypické jednoúčelové, a proto investičně nákladné galvanické linky.The peculiarity and technical demands of the fixtures and devices for galvanic surface treatment of cavities of components also impose requirements for special, atypical single-purpose and therefore expensive investment galvanic lines.

Tó zatím hlavně omezuje využívání elektrolyticky výstelkovaných vývrtů jen na vybrané a nepočetné případy nebo na nízkosériové výrobky pro zvláštní nároky zhotovované pak jako kusová ruční výroba. Výroba řádově v tisícových a větších ročních sériích je zcela ojedinělá.In the meantime, this mainly restricts the use of electrolytically lined boreholes to selected and few cases or to low-volume products for special demands made as piece-by-hand manufacture. Production in the order of thousands and larger annual series is quite unique.

Nevýhody tohoto stavu a s tím pak související výrobně-ekonomické zábrany sériové výroby do značné míry odstraňuje zařízení k provádění elektrolytických povrchových úprav v dutinách strojních součástí, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z pouzdra z elektricky izolujícího materiálu, do něhož je zasunuta součást a z elektrody umístěné v dutině součásti a zasouvatelné do pouzdra anebo s ním pevně spojené, přičemž pouzdro upevněné na nosné konstrukci je opatřené průtokovými otvory ústícími do dutiny a přičemž součást a elektroda jsou při elektrolytických procesech připojeny k příslušným rozdílným pólům elektro4 vodivé armatury navzájem izolovanými přípoji.The disadvantages of this state and the associated production-economic barriers to mass production are largely eliminated by an electrolytic surface treatment device in the cavities of machine parts, which consists of a housing of electrically insulating material into which the component is inserted and an electrode positioned in the cavity of the component and retractable into the casing or fixed thereto, the casing mounted on the support structure having flow holes opening into the cavity, and wherein the component and electrode are connected to respective different poles of the electrically conductive armature by insulated connections.

Dalším znakem vynálezu může být to, že elektroda je připojena vodičem na příslušný pól elektrovodné armatury, přičemž součást je v elektrovodivém dotyku s nosnou konstrukcí.A further feature of the invention may be that the electrode is connected by a conductor to the respective pole of the electrically conducting fitting, the component being in electroconductive contact with the supporting structure.

Dalším znakem vynálezu může být to, že součást je v dotyku přímo anebo přes pohyblivou čelist s vodičem, přičemž elektroda je připojena na druhý pól elektrovodivé armatury.A further feature of the invention may be that the component is in contact directly or via the movable jaw with the conductor, the electrode being connected to the second pole of the electrically conductive fitting.

Dalším znakem vynálezu může být to, že součást zasunutá do pouzdra je vertikálně přitlačena .čelistí zakotvenou, anebo opřenou o silový člen.A further feature of the invention may be that the part inserted into the housing is vertically pressed by the jaw anchored or supported by the force member.

Dalším znakem vynálezu může být to, že k čelisti je připojen anebo mezi čelist a součást vložen zvon, který obklopuje shora a ze stran součást a přiléhá vzduchotěsně těsněním k součásti, mezi jejíž spodní částí a pouzdrem vzduchotěsně přiléhá těsnění.A further feature of the invention may be that a bell is attached to or between the jaw and the part, which surrounds the top and sides of the part and fits airtight with the gasket to the part between which the gasket is airtight.

Dalším znakem vynálezu může být to, že na horním konci elektrody a součásti je souose nasunuta centrážní objímka z elektricky izolujícího materiálu a opatřená průtokovými otvory.A further feature of the invention may be that a centering sleeve of electrically insulating material is provided coaxially at the upper end of the electrode and the component and provided with flow holes.

Zařízení podle vynálezu respektuje zvláštnosti technologie tohoto procesu i požadavky hospodárnosti a nízké manipulační pracnosti v podmínkách sériové až hromadné výroby. Řešení podle vynálezu nevyvolává náročné požadavky na konstrukci zvláštních galvanických linek. Pokud je k provedení elektrolytické povrchové úpravy dutin volen způsob ponorový na závěsu, pak základní rám, na němž je upevněna nosná konstrukce se zařízením, je přenášený závěsovým ráipem a výrobu lze provádět na typizovaných mechanizovaných nebo automatizovaných řadových galvanických linkách vybavených typizovanými dopravníky závěsných rámů.The device according to the invention respects the peculiarities of the technology of this process as well as the requirements of economy and low handling effort in conditions of serial to mass production. The solution according to the invention does not create demanding requirements for the construction of special galvanic lines. If the submerged hinge method is chosen to carry out the electrolytic cavity surface treatment, the base frame on which the supporting structure with the device is mounted is transmitted by the hinge rim and production can be performed on standardized mechanized or automated row galvanic lines equipped with standardized suspension frame conveyors.

Pokud je povrchová úprava dutin prováděna cirkulačním nuceným průtokem technologických kapalin vertikálně vzhůru upravovanou dutinou, pak základní rám, na němž je zařízení podle vynálezu upevněno je stacionární a k zařízení je připojen soubor nádrží, čerpadel a rozvodů kapalin. Z těchto hledisek snižuje zařízení podle vynálezu pořizovací náklady linek pro sériovou výrobu, snižuje i provozní náklady a tím vytváří výrobně-ekonomické podmínky k širšímu uplatnění elektrolytické povrchové úpravy dutin ve strojních součástech. Vede k zefektivnění výroby součástí vyšší jakosti a vyšší užitné hodnoty.If the surface treatment of the cavities is performed by a forced forced flow of process liquids vertically upwardly treated cavity, then the base frame on which the device according to the invention is mounted is stationary and a set of tanks, pumps and fluid distributions is connected to the device. In these aspects, the device according to the invention reduces the cost of series production lines, also reduces operating costs and thus creates manufacturing and economic conditions for a wider application of the electrolytic surface treatment of cavities in machine parts. It leads to more efficient production of components of higher quality and higher utility value.

Příklad provedení zařízení k provádění elektrolytických a chemických povrchových úprav v dutinách strojních součástí, zejména ve vývrtech válců spalovacích motorů podle vynálezu je znázorněn na přiložených výkresech, kde obr. 1 představuje schematický nákres zařízení, kde součást je v do250487 tyku pres pohyblivou čelist s vodičem a obr. 2 představuje schematický nákres zařízení, kde součást je v elektrovodném dotyku s nosnou konstrukcí.An exemplary embodiment of an apparatus for carrying out electrolytic and chemical surface treatments in cavities of machine parts, in particular in bores of internal combustion engine cylinders according to the invention, is shown in the accompanying drawings, wherein Fig. 1 is a schematic drawing of the apparatus wherein the component is up to 250487; Fig. 2 is a schematic diagram of a device where the component is in electrical contact with the support structure.

Jak vyplývá z obr. 1 je součást 1, například vzduchem chlazený válec motoru s dutinou 2 zasunut do pouzdra 4, které je zhotoveno z elektricky izolujícího materiálu. Dutina 2 je neprůchozí vývrt, opatřený pouze průtočným otvorem 20 pr-o zapalovací svíčku. Pouzdro 4 je opatřené průtokovými otvory 7 ústícími do dutiny 2 a je upevněno na nosné konstrukci 5. Elektroda 3 je svým čelním středícím osazením 21 zasunuta do pouzdra 4 a je s ním v tomto případě spojena. Elektricky je elektroda 3 připojena přes nosnou konstrukci 5 jako vodič na příslušný pól elektrovodivé armatury. Součást 1 přejímá elektrický proud z čelisti B jednak přímým čelním dotykem a duplicitně ještě kolíkem 13, který zde současně plní funkci polohového ustavení čelisti 6 vůči součásti 1. Čelist 6 je připojena pohyblivým vodičem 8 na druhý pól elektrovodivé armatury. Pohyblivá čelist 6 přitlačuje součást 1 shora a je spojená s vertikální tyčí 19 ovládanou silovým členem 18 upevněným na základním rámu 15. K čelisti 6 je připojen zvon 10, který obklopuje součást 1 shora a ze stran až do takové hloubky, že jeho spodní okraj je ve stejné výši nebo o něco výše než spodní okraj vtokového otvoru 22 pouzdra 4. Okraj horního otvoru zvonu 10 přiléhá vzduchotěsně těsněním 11 k suěásti 1, a ta přiléhá vzduchotěsně těsněním 12 k pouzdru 4. Tím je zajištěno, že pod zvonem 10 se pii ponoru zařízení zadrží vzduch, který zabrání přístupu elektrolytu pod zvon 10.As shown in FIG. 1, a component 1, for example an air-cooled engine cylinder with a cavity 2, is inserted into a housing 4 which is made of an electrically insulating material. The cavity 2 is a blind hole provided only with a spark plug opening 20. The housing 4 is provided with flow holes 7 opening into the cavity 2 and is fixed to the support structure 5. The electrode 3 is inserted into the housing 4 by its front centering shoulder 21 and in this case is connected to it. The electrode 3 is electrically connected via a supporting structure 5 as a conductor to the respective pole of the electro-conductive fitting. The component 1 receives the electric current from the jaw B by direct front contact and in duplicate by a pin 13, which at the same time performs the function of positioning the jaw 6 relative to the component 1. The jaw 6 is connected by a movable conductor 8 to the other pole of the electroconductive armature. The movable jaw 6 presses the component 1 from above and is connected to a vertical rod 19 operated by a power member 18 mounted on the base frame 15. A bell 10 is attached to the jaw 6 which surrounds the component 1 from above and from the sides to such a depth at the same height or slightly higher than the lower edge of the inlet opening 22 of the housing 4. The edge of the upper opening of the bell 10 abuts the seal 11 airtightly to the component 1, and it fits airtightly through the seal 12 to the housing 4. This ensures the device retains air to prevent the electrolyte from entering under the bell 10.

Na obr. 2 je součást 1, například válec motoru, jehož dutina 2 je průchozí vývrt. Součást 1 je zasunutá čelním osazením do pouzdra 4 z elektricky izolujícího materiálu, které má průtokové otvory 7 a je upevněno na nosné konstrukci 5. Elektroda 3 je zasouvatelná do pouzdra 4, ale není v něm upevněna, je vyjímatelná i během procesu, například při přípravných neelektrolytických chemických operacích, při nichž by jí hrozilo poškození. Elektroda 3 je zde připojena pohyblivým vodičem 18 na elektrovodivou tyč. Součást 1 může být v tomto případě s výhodou připojena přes nosnou konstrukci 5 jako vodič na druhý pól elektrovodivé armatury. Dotykovým prvkem na součást 1 je například pružinový kontakt 14. Součást 1 je svisle přitlaěována čelistí 6 ve tvaru mezikruží, která je spojena vertikální tyčí 19 se silovým členem 16 upevněným na základním rámu 15. Mezi čelist 6 a součást 1 je vložen anebo k čelisti 8 připojen okraj horního otvoru zvonu 10, jehož plášť obklopuje součást 1 shora a ze stran do takové hloubky, že jeho spodní okraj je ve stejné výši anebo o něco výše než je spodní okraj pouzdra 4. Horní okraj zvonu 10 přiléhá vzduchotěsně těsněním 11 k součásti 1 a ta přiléhá vzduchotěsně těsněním 12 k pouzdru 4. Tím je zajištěno, že pod zvonem 10 při ponoru zařízení se zadrží vzduch, který zabrání přístupu elektrolytu pod zvon 10. Do souosých vybrání centrážní objímky 9 z elektricky izolujícího materiálu, opatřené průtokovými otvory 17, jsou zasunuty horní konce elektrody 3 i součásti 1. Tím je zpřesněna souosost elektrody 3 i dutiny 2. Při vyjímání elektrody 3 se snímá též centrážní objímka 9.In Fig. 2 there is a component 1, for example an engine cylinder whose cavity 2 is a through bore. The component 1 is pushed into the housing 4 of electrically insulating material having flow holes 7 and fastened to the supporting structure 5. The electrode 3 is retractable into the housing 4 but is not fastened therein, it is removable even during the process, e.g. non-electrolytic chemical operations that could cause damage. The electrode 3 is here connected by a movable conductor 18 to the electroconductive rod. In this case, the component 1 can advantageously be connected via a supporting structure 5 as a conductor to the second pole of the electro-conductive fitting. The contact element on the component 1 is, for example, a spring contact 14. The component 1 is pressurized vertically by an annular jaw 6 which is connected by a vertical rod 19 to a power member 16 mounted on the base frame 15. Between the jaw 6 and component 1 is inserted or to the jaw 8 an edge of the upper opening of the bell 10, the casing of which surrounds the component 1 from above and from the sides to a depth such that its lower edge is at the same height or slightly higher than the lower edge of the sleeve 4. This ensures that air is retained beneath the bell 10 while immersing the device, which prevents the electrolyte from entering beneath the bell 10. The coaxial recesses of the centering sleeve 9 of electrically insulating material, provided with flow holes 17, are provided. The upper ends of the electrode 3 and the component 1 are inserted The electrode 3 and the cavity 2 are also removed.

Podle velikosti, tvaru a počtu povrchově upravovaných součástí mohou nastat požadavky, aby základní rám 15 měl na jedné nosné konstrukci 5 upevněno i několik pouzder 4 a nad nimi po jedné nebo více čelistí 8, takže zařízení je pak vícemístné a lze na něm povrchově upravovat více součástí 1 současně nebo lze u jedné součásti 1, například motorového bloku, upravovat současně několik dutin.Depending on the size, shape and number of surface-treated parts, there may be requirements for the base frame 15 to have several housings 4 mounted on one support structure 5 and one or more jaws 8 above them, so that the device is multi-seated and surface-treated. In the case of a component 1, for example a motor block, several cavities can be treated simultaneously.

Zařízení podle vynálezu nebrání tomu, aby bylo možné podpořit pohyb elektrolytu v prostoru elektrolýzy při ponorovém způsobu některými známými opatřeními používanými v galvanotechnice, jako je čeření elektrolytu pod závěsem pomocí vzduchu nebo proudem cirkulujícího elektrolytu z čerpadla, případně pravidelným pohybem celého rámu vzhůru a zpět.The device according to the invention does not prevent the electrolyte movement in the electrolysis area from being supported by some known measures used in electroplating, such as the electrolyte rinsing under air curtain or by circulating electrolyte flow from the pump, or by regularly moving the entire frame up and back.

Pokud je zařízení podle vynálezu použito pro cirkulačně průtokový způsob, lze na spodní otvor 22 pouzdra 4 připojovat přívody technologických kapalin. V některých případech rychlost proudění ovlivňuje průběh povrchově úpravného děje. Při cirkulačně průtokovém způsobu chrání zvon 10 součást 1 před poleptáním jako deštník.When the device according to the invention is used for the circulation flow method, process fluid inlets can be connected to the lower opening 22 of the housing 4. In some cases, the flow rate affects the course of the surface treatment process. In the circulation flow method, the bell 10 protects the component 1 from corrosion as an umbrella.

Claims

Apparatus for carrying out electrolytic and chemical coatings in cavities of machine parts, in particular in bores of internal combustion engine cylinders, characterized in that it comprises a housing (4j of electrically insulating material) for receiving a component (1j) and an electrode (3) disposed in the cavity (2j of the component (1j and retractable into the housing (4) or fixed thereto, the housing (4) mounted on the support structure (5) being provided with flow holes (7) opening into the cavity (2) and wherein the component (1) and The electrode (3) is connected to the respective different poles of the electrically conductive armature by means of insulated connections in the electrolytic processes.

Device according to claim 1, characterized in that the electrode (3) is connected by a conductor (18) to the respective pole of the electro-conductive fitting, the component (1j being in electroconductive contact with the support structure (5).

3. A device according to claim 1, characterized by

OF THE INVENTION, in that the component (1) is in contact directly or via the movable jaw (6) with the conductor (8), the electrode (3) being connected to the second pole of the electrically conductive fitting.

Device according to Claims 1 to 3, characterized in that the component (1) inserted into the housing (4) is pressed vertically by a jaw (6) anchored or supported by the force member (16).

Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that a bell (10) is attached to the jaw (6) or inserted between the jaw (6j and the component (1)), which surrounds the component (1) from above and from the sides and (11j) a gasket (12) is airtightly adjacent to the component (11j between the lower portion and the housing (4).

Device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that a centering sleeve (9) of electrically insulating material is provided coaxially at the upper end of the electrode (3) and the component (1) and provided with flow holes (17).

2 sheets of drawings