MD856Z - Procedeu de aluminizare a produselor din oţel din material nemagnetic şi metale colorate - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la domeniul metalurgiei, în special la tratarea chimicăşi termică ametalelor şi poate fi utilizată pentru aluminizarea produselor din oţel din material nemagnetic şi metale colorate.Procedeul de aluminizare a produselor din oţel din material nemagnetic şi metale colorate include prepararea şi amplasarea într-o ţeavă din material nemagnetic conductor, cu capetele ermetizate cu ajutorul unor garnituri de cauciuc, a unui amestec format din pulbere de aluminiu sau oxid de aluminiu şi bucăţi de sârmă din material feromagnetic moale, amplasarea coaxială cu interstiţiu în ţeavă, prin garnituri, a produsului de formă cilindrică de prelucrat, amplasarea ţevii în cavitatea unui inductor cu inducţia magnetică de 25…35 mT, conectarea ţevii la polul pozitiv al unei surse de curent continuu cu tensiunea de 40…90 V şi a produsului la polul negativ, printr-un contur RC.

Description

Invenţia se referă la domeniul metalurgiei, în special la tratarea chimică şi termică a metalelor şi poate fi utilizată pentru aluminizarea produselor din oţel din material nemagnetic şi metale colorate.

Este cunoscut procedeul de aluminizare a produselor din cupru, care include tratarea preventivă a produsului cu o suspensie de un anumit conţinut chimic cu o grosime a stratului de suspensie de 0,5…1 mm şi recoacerea ulterioară într-un mediu de pulbere de aluminiu săturat. Însă suprafaţa obţinută, săturată cu aluminiu, necesită o tratare termică suplimentară, care la rândul ei duce la pătrunderea difuzivă a atomilor de aluminiu în suprafaţa de cupru [1].

Dezavantajele acestui procedeu constau în grosimea redusă a stratului de aluminiu depus şi consumul mare de energie necesar pentru recoacere.

Este cunoscut de asemenea procedeul de aluminizare a produselor din cupru, care include tratarea preventivă a produsului cu o suspensie de oxid de fier 18…25%, clorură de staniu 45…55%, grafit 18…25% şi apă 18…25% cu o grosime a stratului de 0,5…1 mm, uscarea la aer în decurs de 1 oră şi recoacerea ulterioară într-un container ermetizat într-un mediu de pulbere de aluminiu. Recoacerea are loc într-o sobă încinsă la o temperatură de 700…750°C timp de 5 ore [2].

Dezavantajul acestui procedeu constă în dependenţa realizării acestuia de tehnologiile chimice.

Cea mai apropiată soluţie este procedeul de aluminizare a oţelurilor şi metalelor neferoase, care include tratarea preventivă a produsului cu o suspensie apoasă, precum şi recoacerea ulterioară într-un container ermetic ce conţine un mediu săturat din pulbere cu un anumit conţinut [3].

Dezavantajele acestui procedeu constau în consumul mare de energie la procesul de recoacere şi în alegerea componenţei pulberilor pentru fiecare metal sau aliaj în parte.

La dezavantajele soluţiilor menţionate se referă şi dependenţa realizării acestora de tehnologiile chimice, bazate în mare parte pe alegerea amestecurilor şi excluderea totală a metodelor electrofizice. Există metode electrofizice bazate pe alierea cu scântei electrice a suprafeţelor metalelor şi aliajelor cu electrod din aluminiu. Însă aceste metode sunt ineficiente în cazul prelucrării unor suprafeţe vaste şi deseori sunt comise scăpări în continuitatea prelucrării suprafeţei, iar aceasta se obţine în final neomogenă.

Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în aluminizarea produselor din oţel din material nemagnetic şi metale colorate fără tratare termică şi cu un consum mai mic de energie.

Procedeul de aluminizare a produselor din oţel din material nemagnetic şi metale colorate, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include prepararea şi amplasarea într-o ţeavă din material nemagnetic conductor, cu capetele ermetizate cu ajutorul unor garnituri de cauciuc, a unui amestec format din pulbere de aluminiu sau oxid de aluminiu şi bucăţi de sârmă din material feromagnetic moale, amplasarea coaxială cu interstiţiu în ţeavă, prin garnituri, a produsului de formă cilindrică de prelucrat, amplasarea ţevii în cavitatea unui inductor cu inducţia magnetică de 25…35 mT, conectarea ţevii la polul pozitiv al unei surse de curent continuu cu tensiunea de 40…90 V şi a produsului la polul negativ, printr-un contur RC. Lungimea bucăţilor de sârmă din material feromagnetic moale se selectează de 2…3 ori mai mică decât lăţimea interstiţiului. Totodată concentraţia bucăţilor de sârmă din material feromagnetic moale se selectează de 1…2,5% din volumul interstiţiului, iar concentraţia pulberii - de 0,5…1,5% din volumul interstiţiului. De asemenea sectoarele produsului, care nu necesită prelucrare, se acoperă cu un înveliş de cauciuc sau cu o peliculă dielectrică.

În cazul aluminizării suprafeţelor interioare ale produselor, de exemplu ţevilor, se montează o bară de metal din material nemagnetic, de un diametru mai mic, în interiorul ţevii, după care bara se conectează la polul pozitiv al sursei de curent continuu, iar produsul - la polul negativ al sursei.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-2, care reprezintă:

- fig. 1, schema dispozitivului de aluminizare a produselor din oţel din material nemagnetic şi metale colorate;

- fig. 2, produs din cupru, pe suprafaţa exterioară a căruia este depus un strat de aluminiu.

Dispozitivul de aluminizare a produselor din oţel din material nemagnetic şi metale colorate (fig. 1) include o sursă de curent alternativ 1, la care este conectat un inductor 2, care reprezintă statorul unui motor electric, o ţeavă 3 din material nemagnetic conductor, cu capetele ermetizate cu ajutorul unor garnituri de cauciuc 6, care formează o cameră 5, cu un amestec 8 format din pulbere de aluminiu sau oxid de aluminiu şi bucăţi de sârmă 7 din material feromagnetic moale, o sursă de curent continuu 9, conectată cu polul pozitiv la ţeava 3, iar cu polul negativ la produsul 4, printr-un contur RC, format din rezistenţa 10 şi condensatorul 11.

Procedeul se realizează în modul următor.

La conectarea inductorului 2, care creează un câmp electromagnetic, bucăţile de sârmă 7 şi pulberea 8 trec în stare de pseudofluidizare. La conectarea ţevii 3 la polul pozitiv al sursei 9 şi a produsului 4 la polul negativ, bucăţile de sârmă 7 şi pulberea 8 iniţiază descărcări electrice prin scântei, care conduc la formarea pe suprafaţa produsului 4 a unui strat dur din pulbere topită, grosimea căreia poate fi reglată. Procedeul nu necesită o tratare termică aparte a produsului 4, iar durata de prelucrare a unui sector cu lungimea de 10 cm nu depăşeşte 3…5 min. Luând în consideraţie posibilitatea deplasării produsului 4 cu lungime mare prin ţeava 3 cu garniturile 6, durata de prelucrare a 1 m de produs nu va depăşi 50 min. În cea mai apropiată soluţie timpul necesar numai pentru recoacerea produsului de prelucrat constituie 5 ore. La utilizarea produselor de prelucrat din oţeluri obişnuite, care se magnetizează în câmpul magnetic, fenomenul de fluidizare nu are loc şi bucăţile de sârmă 7 se lipesc de suprafaţa prelucrată fără niciun efect vădit.

Exemplul 1

În ţeava 3 prin garniturile 6 este introdus un produs din cupru 4, şi anume o ţeavă cu diametrul exterior de 10…15 mm. Camera 5 este umplută cu un amestec din bucăţi de sârmă 7 din material feromagnetic moale cu concentraţia de 1,5% şi pulbere de aluminiu cu concentraţia de 1%. La conectarea inductorului 2 la reţeaua de curent trifazat prin intermediul unui variator de tensiune şi crearea unui câmp electromagnetic rotativ în intervalul de 25…35 mT, tot amestecul din ţeava 3 trece în stare de pseudofluidizare, astfel fiind posibilă prelucrarea nu numai a produsului (ţevii) 4, dar şi a produselor, practic de orice altă formă complexă.

La conectarea sursei 9 prin intermediul rezistenţei 10, ce permite de a limita curentul şi a stabili o tensiune în intervalul de 40…90 V, în amestecul pseudofluidizat format din pulbere 8 de aluminiu sau oxid de aluminiu şi bucăţi de sârmă 7 din material feromagnetic moale, apar o mulţime de descărcări electrice prin scântei (durata impulsurilor de curent electric se estimează de 10-3s…3·10-3s) şi pe suprafaţa ţevii se depune un strat stabil de aluminiu (fig. 2). La o tensiune mai mare de 90 V se formează clastere din bucăţi de sârmă şi sporeşte posibilitatea de sudare a bucăţilor de sârmă între ele cu provocarea unui scurtcircuit. Utilizarea bucăţilor de sârmă cu o lungime comensurabilă cu interstiţiul dintre ţeava 3 şi produsul 4, contribuie nu la apariţia unor descărcări electrice efect corona, dar la un scurtcircuit simplu şi inutil din punct de vedere tehnologic. De aceea intervalul optim al geometriei bucăţilor de sârmă 7 poate fi considerat raportul dintre lungimea lor de 12…14 mm şi diametrul lor de 1…3 mm. Durata de prelucrare este apreciată în intervalul de 2…5 min.

Exemplul 2

În acest caz toţi parametrii coincid cu cei din exemplul 1, se modifică doar concentraţia bucăţilor de sârmă până la 10%. Efectul de pseudofluidizare nu apare. Doar la reducerea concentraţiei până la 3% apar primii indici de pseudofluidizare, iar la concentraţia bucăţilor de sârmă de 2,5%, efectul de pseudofluidizare se manifestă pe deplin.

Exemplul 3

Toţi parametrii coincid cu cei din exemplul 1, însă între piesa de prelucrat şi sursa de curent continuu 9, după rezistenţa electrică 10 este prevăzut condensatorul 11, care formează împreună cu rezistenţa un contur RC. Rezistenţa limitează mărimea curentului, iar prin variaţia capacităţii condensatorului C este posibilă reglarea energiei descărcării electrice, variind parametrii descărcării prin scântei şi starea suprafeţei prelucrate, inclusiv obţinând suprafeţe relativ netede şi foarte rugoase, însuşire importantă la depunerea catalizatorilor.

Toate exemplele prezentate se realizează în mediu gazos, inclusiv în aer, în lipsa umidităţii.

1. SU 1548265 A1 1990.03.07

2. SU 1747537 A1 1992.07.15

3. SU 199625 A1 1967.07.13

Claims (4)

1. Procedeu de aluminizare a produselor din oţel din material nemagnetic şi metale colorate, care include prepararea şi amplasarea într-o ţeavă din material nemagnetic conductor, cu capetele ermetizate cu ajutorul unor garnituri de cauciuc, a unui amestec format din pulbere de aluminiu sau oxid de aluminiu şi bucăţi de sârmă din material feromagnetic moale; amplasarea coaxială cu interstiţiu în ţeavă, prin garnituri, a produsului de formă cilindrică de prelucrat; amplasarea ţevii în cavitatea unui inductor cu inducţia magnetică de 25…35 mT; conectarea ţevii la polul pozitiv al unei surse de curent continuu cu tensiunea de 40…90 V şi a produsului la polul negativ, printr-un contur RC.

2. Procedeu, conform revendicării 1, în care lungimea bucăţilor de sârmă din material feromagnetic moale se selectează de 2…3 ori mai mică decât lăţimea interstiţiului.

3. Procedeu, conform revendicării 1, în care concentraţia bucăţilor de sârmă din material feromagnetic moale se selectează de 1…2,5% din volumul interstiţiului, iar concentraţia pulberii - de 0,5…1,5% din volumul interstiţiului.

4. Procedeu, conform revendicării 1, în care sectoarele produsului, care nu necesită prelucrare, se acoperă cu un înveliş de cauciuc sau cu o peliculă dielectrică.