RU2243290C1

RU2243290C1 - Device for application of metal coats on surfaces of metal articles

Info

Publication number: RU2243290C1
Application number: RU2003132020/02A
Authority: RU
Inventors: Михаил Александрович Леванцевич (BY); Михаил Александрович Леванцевич; Наталь Николаевна Максимченко (BY); Наталья Николаевна Максимченко; Владимир Иосифович Адашкевич (BY); Владимир Иосифович Адашкевич; Алексей Алексеевич Лукашик (BY); Алексей Алексеевич Лукашик; Виктор Григорьевич Зольников (BY); Виктор Григорьевич Зольников
Original assignee: Институт механики и надежности машин Национальной академии наук Беларуси
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2004-12-27

Abstract

FIELD: metallurgy; device for application of metal coats on surfaces of metal articles.

SUBSTANCE: proposed device includes metal brush with rotation drive and bar made form material of coat and pressed to brush at angle of 5-10 deg. to tangent at point of contact. Bar is mounted by suspension rigidly connected with two plane-parallel plates and is connected with pusher which is linked with motor-reduction gear. Plates of suspension are provided with force-measuring sensors connected with bar feed control unit which includes analog-to-digital converter, digital setter for setting the level of signal showing degree of deformation of plane-parallel plates; control unit is also provided with digital comparator and stepping electric motor drive. Thus, feed of bar is regulated depending on its wear by measurement of radial component of friction force arising at point of contact of brush and bar. As a result, continuous coat of smooth thickness is obtained.

EFFECT: enhanced efficiency.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий на металлические изделия, например металлические листы, валки прокатных. станов, штоки гидроцилиндров и др.The invention relates to the field of applying metal coatings to metal products, for example, metal sheets, rolling rolls. mills, hydraulic cylinder rods, etc.

Известно устройство для нанесения покрытий на поверхность, содержащее металлическую щетку с приводом вращения и прижатыми к ней брусками из различных материалов покрытия, расположенными в порядке возрастания температуры плавления металлов брусков последовательно друг за другом по направлению вращения щетки (а.с. №1446194, кл. С 23 С 26/00, опубл. 1988). Недостатком известного устройства является то, что оно обеспечивает возможность получения за один проход только тонкого, толщиной 2-4 мкм, неравномерного и не сплошного покрытия.A device for coating on a surface containing a metal brush with a rotation drive and pressed against it by bars of various coating materials, arranged in order of increasing melting temperature of the metals of the bars sequentially one after another in the direction of rotation of the brush (AS No. 1446194, class. C 23 C 26/00, publ. 1988). A disadvantage of the known device is that it provides the ability to receive in one pass only a thin, 2-4 microns thick, uneven and not continuous coating.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для нанесения металлического покрытия на поверхность металлических изделий, содержащее металлическую щетку с приводом вращения и прижатый к ней под углом брусок из материала покрытия (а.с. №2008367, кл. С 23 С 26/00, опубл. 1994).Closest to the technical nature of the claimed device is a device for applying a metal coating to the surface of metal products, containing a metal brush with a rotary drive and pressed to it at an angle a block of coating material (A.S. No. 20088367, class C 23 C 26 / 00, publ. 1994).

Известное устройство обеспечивает возможность получения за один проход толстого, до 40 мкм, покрытия. Однако недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет получить равномерное, одинаковой толщины, сплошное покрытие на деталях, имеющих большую площадь покрываемой поверхности, например валки прокатных станов, направляющие станков, металлические листы и др., поскольку отсутствует контроль за расходом материала бруска в процессе нанесения покрытия и возможность осуществления регулируемой подачи бруска из материала покрытия в зону контакта со щеткой в соответствии с количеством унесенного материала.The known device provides the possibility of obtaining in one pass a thick, up to 40 microns, coating. However, the disadvantage of this device is that it does not allow to obtain a uniform, uniform thickness, continuous coating on parts having a large surface area, for example, rolls of rolling mills, machine guides, metal sheets, etc., since there is no control over the consumption of bar material in the coating process and the possibility of an adjustable supply of the bar from the coating material into the contact zone with the brush in accordance with the amount of material carried away.

В результате интенсивного износа бруска, обусловленного отрывом и переносом частичек материала ворсом щетки в зону покрываемой поверхности, объем переносимого материала, зависящий от длины дуги контакта и глубины внедрения ворса щетки в материал покрытия, при неизменной величине сближения бруска с ворсом щетки, в разные промежутки времени не одинаков. Это является основной причиной формирования не равномерного по толщине и не сплошного покрытия. В известном устройстве имеется винт для подачи бруска в зону контакта со щеткой, с помощью которого можно компенсировать износ бруска. Однако отсутствие контроля за расходом материала покрытия в процессе его нанесения на поверхность детали не позволяет произвести своевременную подачу бруска в зону контакта со щеткой для компенсации его износа.As a result of intensive wear of the bar due to the separation and transfer of particles of material by the brush pile into the area of the surface to be coated, the amount of material transferred, depending on the length of the contact arc and the depth of penetration of the brush pile into the coating material, at a constant approach of the bar to the brush pile at different time intervals not the same. This is the main reason for the formation of not uniform in thickness and not continuous coating. In the known device there is a screw for feeding the bar into the area of contact with the brush, with which you can compensate for the wear of the bar. However, the lack of control over the consumption of the coating material in the process of applying it to the surface of the part does not allow timely supply of the bar to the brush contact zone to compensate for its wear.

Задачей изобретения является получение сплошного, равномерного по толщине металлического покрытия на поверхности металлических изделий.The objective of the invention is to obtain a continuous, uniform in thickness of the metal coating on the surface of metal products.

Поставленная задача решена в устройстве для нанесения металлического покрытия на металлическую поверхность, содержащем металлическую щетку с приводом вращения и прижатый к щетке под углом 5-10° к касательной в точке касания брусок из материала покрытия, причем брусок установлен на подвеске, жестко связанной с двумя плоскопараллельными пластинами, и соединен с толкателем, который связан с мотор-редуктором, а пластины подвески оснащены силоизмерительными датчиками, связанными с устройством управления подачей бруска, состоящим из аналого-цифрового преобразователя, цифрового задатчика уровня сигнала величины деформации плоскопараллельных пластин, цифрового компаратора и шагового электропривода, причем датчики, посредством аналого-цифрового преобразователя, связаны с компаратором, один вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, второй - с выходом цифрового задатчика уровня сигнала величины деформации пластин подвески, а выход компаратора соединен с шаговым электроприводом, связанным с мотор-редуктором.The problem is solved in a device for applying a metal coating to a metal surface, containing a metal brush with a rotation drive and pressed against the brush at an angle of 5-10 ° to the tangent at the point of contact of a block of coating material, and the block is mounted on a suspension rigidly connected to two plane-parallel plates, and connected to the pusher, which is connected to the gear motor, and the suspension plate is equipped with force sensors associated with the bar feed control device, consisting of analog a digital converter, a digital level gauge for the level of deformation of plane-parallel plates, a digital comparator and a stepper electric drive, and the sensors, by means of an analog-to-digital converter, are connected to a comparator, one input of which is connected to the output of an analog-to-digital converter, the second to the output of a digital level gauge the signal of the magnitude of the deformation of the suspension plates, and the output of the comparator is connected to a step electric drive connected to the gear motor.

Таким образом обеспечивается регулируемая подача бруска в зависимости от его износа, фиксируемого посредством измерения радиальной составляющей силы трения, возникающей в зоне контакта ворса щетки и бруска из материала покрытия. По мере износа бруска, обусловленного отрывом и переносом частиц материала ворсом щетки, происходит уменьшение длины дуги контакта и глубины внедрения ворса в материал бруска. Это является причиной уменьшения радиальной составляющей силы трения в зоне контакта бруска со щеткой, что, в свою очередь, ведет к формированию неравномерного, не сплошного покрытия. Регистрация изменения радиальной составляющей силы трения по уменьшению деформации (прогиба) плоскопараллельных пластин позволяет определить момент, когда значение силы трения в зоне контакта бруска со щеткой выйдет за заданные пределы, с тем, чтобы осуществить автоматическую подачу бруска до тех пор, пока значение сигнала деформации пластин не достигнет максимального значения, установленного задатчиком системы регулирования. В результате величина натяга между ворсом щетки и бруском материала покрытия остается постоянной, что обеспечивает получение равномерного по толщине покрытия.This ensures a controlled supply of the bar depending on its wear, which is recorded by measuring the radial component of the friction force that arises in the contact zone between the brush bristle and the bar from the coating material. As the bar deteriorates due to the separation and transfer of material particles by the brush pile, the length of the contact arc and the penetration depth of the pile into the bar material decrease. This is the reason for the decrease in the radial component of the friction force in the area of contact of the bar with the brush, which, in turn, leads to the formation of an uneven, not continuous coating. Registration of changes in the radial component of the friction force to reduce the deformation (deflection) of plane-parallel plates allows you to determine the moment when the value of the friction force in the zone of contact of the bar with the brush goes beyond the specified limits in order to automatically feed the bar until the value of the plate deformation signal will not reach the maximum value set by the controller of the control system. As a result, the amount of interference between the bristles of the brush and the bar of the coating material remains constant, which ensures a uniform coating thickness.

Жесткость пластин упругой подвески подбирают с учетом вида наносимого материала, а также конструктивных (диаметр и ширина щетки, диаметр и вылет ворса и др.) и технологических (скорость скольжения, величина сближения бруска к оси щетки, число оборотов детали и др.) параметров при нанесении покрытия. Оптимальное значение величины прогиба пластин, при действии максимальной радиальной составляющей силы трения, не должно превышать 0,01-0,03 мм.The stiffness of the plates of the elastic suspension is selected taking into account the type of material being applied, as well as the design parameters (sliding speed, amount of rapprochement of the bar to the axis of the brush, the number of revolutions of the part, etc.) and the design parameters (diameter and width of the brush, diameter and reach of the pile, etc.) coating application. The optimal value of the deflection of the plates, under the action of the maximum radial component of the friction force, should not exceed 0.01-0.03 mm.

На чертеже представлено заявляемое устройство для нанесения металлического покрытия на металлическую поверхность.The drawing shows the inventive device for applying a metal coating on a metal surface.

Устройство включает в себя металлическую щетку 1 с приводом вращения (не показан), которая прижата своей периферией к обрабатываемой поверхности 2 в точке 3. В точке 4 брусок 5 из металла покрытия прижат к щетке 1. Со стороны щетки 1 брусок 5 прижат подпружиненными упорами 6 к основанию подвески 7, соединенной с помощью двух плоскопараллельных пластин 8 с основанием 9. Конец бруска 5 закреплен в держателе 10, шарнирно соединенном с винтовым толкателем 11, который имеет возможность возвратно-поступательного перемещения при вращении гайки-шестерни 12, соединенной посредством зубчатого колеса 13 с выходным валом мотор-редуктора 14, смонтированного на основании 15. На пластинах 8 подвески 7 закреплены измерительные датчики 16, регистрирующие величину деформации подвески 7 от радиальной составляющей силы трения, возникающей в результате скольжения ворса щетки 1 по поверхности бруска 5. Сигналы с датчиков 16 поступают на вход системы регулирования подачи бруска 5, содержащей аналого-цифровой преобразователь 17, цифровой задатчик 18 уровня сигнала величины деформации подвески 7, цифровой компаратор 19 и шаговый электропривод 20.The device includes a metal brush 1 with a rotation drive (not shown), which is pressed by its periphery to the surface 2 to be machined at point 3. At point 4, a block 5 of the coating metal is pressed against the brush 1. On the side of the brush 1, the block 5 is pressed by spring-loaded stops 6 to the base of the suspension 7, connected by two plane-parallel plates 8 with the base 9. The end of the bar 5 is fixed in the holder 10, pivotally connected to the screw pusher 11, which has the ability to reciprocate when rotating the gear nut 12, connected by means of a gear wheel 13 to the output shaft of the gear motor 14 mounted on the base 15. On the plates 8 of the suspension 7 are mounted measuring sensors 16 that record the magnitude of the deformation of the suspension 7 from the radial component of the frictional force resulting from the sliding of the brush 1 on the surface of the bar 5 The signals from the sensors 16 are fed to the input of the control system for the supply of the bar 5, containing an analog-to-digital converter 17, a digital adjuster 18 of the signal level of the strain value of the suspension 7, a digital comp p 19 and stepper drive 20.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Брусок 5 из материала покрытия устанавливают на основании подвески 7 и закрепляют в держателе 10. Подпружиненные упоры 6 прижимают брусок 5 к подвеске 7. Основание 9, на котором смонтированы подвеска 7 с бруском 5, закрепляют таким образом, чтобы обеспечить установку бруска 5 под углом 5-10° к касательной, проведенной в точке касания щетки 1 и бруска 5. Посредством вращения гайки-шестерни 12 в корпусе 9 и перемещения винтового толкателя 11 устанавливают необходимую (зависящую от материала бруска 5) величину сближения бруска 5 и щетки 1. Включают привод вращения щетки 1. При вращении щетки 1 ее ворс, касаясь бруска 5 в зоне 4, срезает материал бруска 5, захватывает его и переносит на обрабатываемую поверхность 2, в место касания последней со щеткой 1, фopмиpуя покрытие. В результате трения ворса щетки 1 по поверхности бруска 5 возникает сила трения, величина тангенциальной и радиальной составляющих которой зависит от длины дуги контакта и глубины внедрения ворса щетки 1 в материал бруска 5, т.е. от величины сближения ворса щетки 1 и бруска 5. Радиальная составляющая силы трения вызывает деформацию (прогиб) пластин 8 подвески 7, которая регистрируется датчиками 16. С помощью задатчика 18 в компараторе 19 устанавливаются предельные значения уровней сигналов, соответствующие максимальному и минимальному значениям радиальной составляющей силы трения, т.е. максимальной и минимальной деформации пластин 8 подвески 7, при которой обеспечивается формирование равномерного сплошного покрытия. По мере износа бруска 5, обусловленного отрывом и переносом материала бруска 5 ворсом щетки 1 и соответствующим уменьшением длины дуги контакта и глубины внедрения ворса в материал бруска 5, радиальная составляющая силы трения в зоне контакта бруска 5 со щеткой 1 уменьшается. Соответственно уменьшается деформация (прогиб) плоскопараллельных пластин 8. Снижение деформации регистрируют датчики 16, сигнал от которых, посредством аналого-цифрового преобразователя 17, поступает на компаратор 19, где сравнивается с предельным минимальным сигналом, установленным задатчиком 18. Если сигнал с датчиков 16 ниже уровня заданного сигнала, компаратор 19 подает сигнал на шаговый электропривод 20, который включает вращение вала мотор-редуктора 14, шестерен 12, 13. При этом винтовой толкатель 11 перемещает брусок 5 в зону контакта со щеткой 1 до тех пор, пока значение сигнала деформации пластин 8 не достигнет максимального значения, установленного задатчиком 18.A bar 5 of the coating material is mounted on the base of the suspension 7 and fixed in the holder 10. The spring-loaded stops 6 press the bar 5 against the suspension 7. The base 9, on which the suspension 7 with the bar 5 is mounted, is fixed so that the bar 5 is mounted at an angle of 5 -10 ° to the tangent drawn at the point of contact of the brush 1 and the bar 5. By rotating the gear nut 12 in the housing 9 and moving the screw pusher 11, the necessary (depending on the material of the bar 5) approximation value of the bar 5 and the brush 1. Turn on the drive brush rotation 1. When the brush 1 is rotated, its pile, touching the bar 5 in zone 4, cuts off the material of the bar 5, grabs it and transfers it onto the treated surface 2, in the place where it touches the brush 1, forming a coating. As a result of friction of the pile of the brush 1 over the surface of the bar 5, a friction force arises, the value of the tangential and radial components of which depends on the length of the contact arc and the depth of penetration of the pile of the brush 1 into the material of the bar 5, i.e. from the approximation of the bristle brush 1 and bar 5 approaching. The radial component of the friction force causes deformation (deflection) of the plates 8 of the suspension 7, which is detected by the sensors 16. Using the adjuster 18 in the comparator 19, limit values of signal levels corresponding to the maximum and minimum values of the radial component of the force are set friction, i.e. maximum and minimum deformation of the plates 8 of the suspension 7, which ensures the formation of a uniform continuous coating. As the bar 5 deteriorates due to tearing and transfer of the bar material 5 with the brush pile 1 and a corresponding decrease in the length of the contact arc and the depth of penetration of the pile into the bar material 5, the radial component of the friction force in the contact zone of the bar 5 with the brush 1 decreases. Correspondingly, deformation (deflection) of plane-parallel plates is reduced 8. Sensors 16 record the deformation reduction, the signal from which, by means of an analog-to-digital converter 17, is fed to comparator 19, where it is compared with the maximum minimum signal set by master 18. If the signal from sensors 16 is lower than the level of a given signal, the comparator 19 provides a signal to the stepper electric drive 20, which includes the rotation of the shaft of the gear motor 14, gears 12, 13. In this case, the screw pusher 11 moves the block 5 into the contact zone with the brush 1 until the value of the deformation signal of the plates 8 reaches the maximum value set by the setter 18.

Таким образом предлагаемое изобретение позволяет осуществлять автоматическую подачу бруска из материала покрытия в зону контакта его со щеткой, обеспечивая тем самым формирование сплошного равномерного по толщине покрытия.Thus, the present invention allows automatic feeding of the bar from the coating material into the zone of contact with the brush, thereby ensuring the formation of a continuous coating uniform in thickness.

Claims

A device for applying metal coatings to the surface of metal products, containing a metal brush with a rotation drive and pressed against the brush at an angle of 5-10 ° to the tangent at the point of contact, a block of coating material, characterized in that the block is mounted on a suspension rigidly connected to two plane-parallel plates, and connected to the pusher, which is connected to the gear motor, and the suspension plate is equipped with load cells associated with a bar feed control device consisting of analog-digital of a converter, a digital level gauge for the strain value of plane-parallel plates, a digital comparator and a stepper electric drive, the sensors being connected via an analog-to-digital converter to a comparator, one input of which is connected to the output of an analog-to-digital converter, and the second to the output of a digital level gauge of the strain value suspension plates, and the output of the comparator is connected to a step electric drive connected to the gear motor.