UA70981C2 - Спосіб латунювання стального дроту - Google Patents

Abstract

Винахід відноситься до машинобудування, зокрема – до способів нанесення гальванічного покриття з складом латуні на сталевий дріт, і може бути використаний в метизній промисловості при виробництві латуньованих стальних кордових дротів. Спосіб латунювання стального дроту, що включає гальванічне покриття дроту міддю, потім цинком, з наступним його нагріванням електричними розрядами, які утворюються між гальванічним покриттям дроту, що рухається, і n допоміжними електродами, на кожний з яких подається струм I 10 –3 A, де n 1. Для нагрівання шару покриття з метою утворення покриття складу латуні можливо також використання одного кільцеподібного допоміжного електрода, через який протягується дріт та який обхоплюється трубчастим магнітом, або використання двох допоміжних електродів, до яких підключена симетрична змінна напруга і між якими запалений електричний розряд таким чином, щоб він замикався через поверхню дроту, а дріт виконано ізольованим або заземленим. Винахід забезпечує поверхневу термічну та електричну обробку попередньо нанесеного гальванічного металевого мідно-цинкового покриття з можливістю керування режимами обробок і збільшенням швидкості та економічності їх.

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до галузей техніки, пов'язаних з нанесенням покриттів на металічні та неметалічні 2 поверхні, зокрема гальванічних покриттів, з наступною обробкою їх тепловими та сильними електричними полями. Перш за все може використовуватись в метизній промисловості при виробництві латунованих стальних кордових дротів.

Відомий спосіб термічної обробки деталей з гальванічним покриттям нікелем |1| являє собою нагрівання деталей до певної температури Т з трьома-ч-отирма витримками при певних Т в процесі цього нагрівання. 70 Загальний час обробки деталей становить більше 8-10 годин, що є суттєвим недоліком Через малу продуктивність способу.

Відомий також спосіб термічної обробки стальних деталей з гальванічним покриттям цинком (21) полягає у пропусканні високочастотного струму частотою 1-5-15кГц через деталь. Нагрівання ведуть приблизно протягом години і термообробку повторюють двічі. Цим способом можуть оброблятись деталі товщиною 0,5-2мм таз 12 покриттям цинком 3-15мкм. Недоліком є необхідність застосування дорогих ВЧ джерел енергії, тільки певна форма і обмежений розмір деталей., великий час обробки деталей.

За відомим способом термічного відпалювання паладієво-нікелевого електроосадженого покриття |З) термообробку провадять прискореним методом: нагрівання по меншій мірі гальванопокритої частини до

Тт-600-8007С ведуть протягом 1-30с і такий же час витримують нагрів. Стверджується, що загальний час термообробки достатній для відпалення нанесеного покриття для відвернення розтріскування його при формуванні виробу, але досить малий, щоб металева основа втратила свої пружні властивості. Одначе засоби вказаного прискореного нагрівання не вказуються і час нагрівання є значним.

Найближчим до способу, що пропонується, є електрохімічний спосіб покриття стального дроту латунню |41) (прототип), що в теперішній час використовується у виробництві. За в казаним способом нагрівання дроту разом с 22 з подвійним покриттям, виконаним гальванічно спочатку міддю, після - цинком, провадиться в електропечі Го) протягом 20-30с. За цей час проходить взаємодифузія Си і 7п і покриття перетворюється в латунне. Недоліками є те, що об'ємний нагрів дроту до високої температури призводить до погіршення висхідних якостей сталі, нагрів дроту в електропечі - до значних витрат електроенергії на цей процес і час нагрівання значний.

Задачею винаходу є створення способу латунювання стального дроту, за яким, завдяки використанню -- електричних розрядів для термічної і електричної обробки нанесеного перед тим гальванічного мідно-цинкового с покриття з певним вкюченням цих розрядів та керуванням ними, досягається збереження високих висхідних якостей дроту після обробки, збільшення швидкості та економічності обробки покриття в процесі латунювання. о

Поставлена задача вирішується завдяки тому, що за способом, що пропонується, дріт гальванічно о покривається міддю, потім цинком, лапі між гальванічним покриттям дроту, який рухається, і п допоміжних електродів запалюється п електричних розрядів зі струмом І»107. А кожний, де п»1. -

Для подальшого збільшення ефективності способу, допоміжному електроду надається форма кільця навколо дроту, з допомогою магнітного поля створюється боковий тиск на канал розряду у напрямі, поперечному напрямку руху дроту, Який забезпечує обіговий рух каналу розряду навколо дроту. « 20 Для подальшого збільшення ефективності латунювання при використанні / змінної напруги, до двох з допоміжних електродів підключають симетричну змінну напругу, запалюють між ними розряд таким чином, щоб с він замикався через поверхню дроту, при цьому дріт залишають ізольованим або заземляють. :з» Досягнення позитивного результату пов'язано з тим, що приелектродна область каналу разряду має високу температуру та сильне електричне поле, що сумісно діють на покриття дроту. Оскільки зона дії приелектродної області на покритті (електродна пляма) переміщується на поверхні, то час і інтенсивність дії розряду на -1 що покриття легко регулюються швидкістю переміщення та потужністю розряду. При цьому не прогрівається вся товща (по перерізу) дроту і через це зберігаються властивості, які були йому надані перед латунюванням, та (ав) скорочується час обробки покриття. Завдяки тому, що з допомогою розряду електроенергія вводиться с безпосередньо в зону фізичного процесу дифузійного перетворення покриття в латунь, тобто в зону його обробки, не прогрівається весь дріт і відсутня енергоємна електропіч, досягається економія електроенергії. (ог) 50 Все це призводить до суттєвого зменшення витрат на процес обробки поверхні. ще При певній швидкості руху розряду відносно дроту його електродна пляма може не охоплювати весь периметр дроту. В цьому випадку навколо дроту ставлять ще допоміжні електроди і запалюють розряди.

Запобігають цьому надаючи кільцевої форми допоміжному електроду і накладаючи поздовжнє до дроту магнітне поле, яке при взаємодії зі струмом розряду, створює на його канал боковий тиск, що змушує канал оббігати навколо дроту. Зняття при цьому потреби в інших допоміжних розрядах призводить до подальшого підвищення (Ф) економічності способу, що пропонується.

ГФ Подальше підвищення економічності досягається і завдяки підключенню розряду до покриття через два допоміжні електроди від джерела зі змінною симетричною напругою (без заземлення), оскільки при цьому використовується також тільки один розряд, який охоплює провід з двох боків і завдяки більшій бо електропровідності гальванопокриття порівняно зі сталлю, особливо при високій частоті (через скін-ефект), струм протікає по поверхні дроту, тобто по гальванопокриттю, забезпечуючи його прогрів. Крім того, оскільки при симетричній напрузі струми і потенціальні поля замикаються в межах дії розряду і не виносяться вздовж дроту, то відпадає необхідність у організацій захисних заземлення або ізоляції, коли вони не потрібні за загальною технологією обробки дроту або інших виробів, що також здешевлює спосіб. б5 До позитивних якостей способу, що пропонується, відноситься також те, що він може застосовуватись для обробки будь-яких інших гальванопокриттів, інших видів електропровідних покрить та інших виробів.

Порівняльний аналіз з відомими технічними рішеннями показує, що спосіб латунювання стального дроту, який пропонується, відрізняється від схожих рішень латунювання принципово іншим засобом термообробки покриття та дією сильного електричного поля в сукупності з засобами та методами застосування цих діючих фізичних факторів, що дозволяє досягти вказаного вище позитивного результату. На основі викладеного вище можна зробити висновок, що сукупність суттєвих ознак, викладена у формулі винаходу, є необхідною і достатньою для досягнення нового технічного результату, що забезпечується цим винаходом.

На фіг.1-4 показані схеми пристроїв, з допомогою яких можна реалізувати спосіб, що пропонується. 70 На фіг.1 позицією 1 представлено провід з гальванопокриттям, 2, З - допоміжні електроди, З - варіант розміщення допоміжного електрода З або третій електрод, 4, 5 - канали електричних розрядів, стрілка показує напрям можливого руху дроту.

На фіг.2 поз.1 - поперечний переріз дроту з покриттям, 2, З - допоміжні електроди, 4, 5 - канали електричних розрядів між електродами 2, З і покриттям дроту, б - джерело постійного струму, 7 - 7/5 обмежувально-роздільні резистори.

На фіг.3 поз.1 - дріт з покриттям, 2 - допоміжний електрод з формою кільця навколо дроту, З - канал електричного розряду, 4 - трубчастий магніт, 5 - магнітна силова лінія, б - джерело постійного струму, стрілка показує напрям можливого руху дроту.

На фіг.4 поз.1-поперечний переріз дроту з покриттям, 2, З-допоміжні електроди, 4,4" - дві частини каналу 2о електричного розряду між електродами 2 і З, 5 - джерело симетричної змінної напруги, 6 - половина сумарної величини обмежувального комплексного реактивного опору розряду: 1/2.7, 7 - трансформатор (варіант джерела змінної напруги 5).

Робота по латунюванню стального дроту за способом, що пропонується, провадиться так. Попередньо підготований стальний дріт спочатку гальванічно покривають міддю, після - цинком. Далі промитий і висушений с дріт з покриттям 1, фіг.1, протягують мимо попередньо встановленого допоміжного електрода 2, або більшої їх кількості, наприклад, двох: 2 і З, фіг.1, чи трьох: 2, З, 3 і т.д.. Електроди також попередньо підключають і) до джерела струму 6, фіг.2, через обмежувально-роздільні резистори 7. З початком руху дроту між допоміжними електродами, наприклад 2 і З, і покриттям дроту 1 запалюють розряди 4, 5, фіг.1 і 2. В місцях контакту розряду з поверхнею дроту, тобто в електродній плямі розряду, сумісно діє висока температура і сильне «-- електричне поле приелектродної зони розряду. Завдяки цьому прискорюється взаємодифузія міді і цинку в гальванопокритті, воно перетворюється в латунь, і через підвищену дифузію покращується його адгезія до сталі. со

Залежно від часу дії розряду на покриття та величини його струму (потужності) під електродною плямою в Ф латунь перетворюється більша чи менша зона покриття. Наприклад, при струмі розряду ЗОМА і дії його протягом близько 0,1с утворюється пляма латуні діаметром 0,8мм. Тобто для перетворення в латунь покриття дроту - діаметром мм і відповідно з периметром З,14мм потрібно протягувати його з швидкістю 1Омм/с між чотирма ї- дугами з вказаним струмом, розташованими навколо дроту в перпендикулярній до нього площині з кутами 90" між їх осями (як на фіг.2, якщо добавити ще вертикальну пару електродів). Допоміжні електроди можна не обов'язково розташовувати в одній площині, а можна розносити їх вздовж дроту, як наприклад 2 і 3 на фіг.1.

Збільшення швидкості обробки легко досягається збільшенням потужності дуг. «

В описаних умовах прогрівається тільки покриття і частково поверхня дроту, що межує з покриттям, а 8 с серцевина дроту не встигає прогріватися і завдяки цьому дріт після латунювання зберігає свої властивості, й надані йому попередньою обробкою. «» В тому випадку, коли наскрізне прогрівання дроту (по всьому перерізу) не обмежується технологічними вимогами, утворення латуні можна виконувати одним розрядом підвищеної потужності з одного допоміжного електрода, наприклад, 2 за фіг.1, 2. -І Подальша ефективність обробки одним каналом розряду досягається коли допоміжному електроду придають форму кільця. При цьому дріт 1 пропускають скрізь кільцевидий електрод 2, фіг.3, який розміщують в зоні о постійного трубчастого магніту (або електромагніта) 4 так, щоб його магнітні силові лінії 5, що паралельні

Те) дроту, перетинали канал розряду 3, який горить між електродом 2 і покриттям дроту 1. Від взаємодії магнітного 5р поля і струму розряду виникає бокова сила, яка тисне на канал розряду у поперечному до дроту напрямі і канал бо безперервно робить обіговий рух навколо дроту. На поверхні залишається смуга обробленого покриття у вигляді - М латунної спіралі. Регулюючи силу струму розряду і величину магнітного поля, крок спіралі роблять рівним ширині обробленого сліду і тим самим забезпечується суцільна обробка поверхні. Покриття обробляється при цьому без прогріву серцевини дроту.

Подальше збільшення економічної ефективності обробки одним каналом розряду при використанні змінної напруги досягається підключенням джерела симетричної змінної напруги до двох допоміжних електродів 2, 3, іФ) фіг.4. Для симетрії в кожне плече джерела енергії 5 включають половину обмежувального комплексного ко реактивного опору 6. Запалюють розряд так, щоб канал розряду 4, 4" замикався через дріт 1, що обробляється.

В даному випадку 4 і 4" - один канал розряду, що поділений дротом на дві частини, на відміну від фіг.1, 2, де бо кожен з каналів 4, 5 є незалежним розрядом. Позитивна якість роботи за фіг.4 - у більш простому джерелі живлення 5, яке при малих частотах, наприклад, може бути просто трансформатором 7. На високих частотах (сотні КГЦ, МГц) обробка є ще більш ефективною, оскільки струм між обома частинами каналу розряду 4 і 4 завдяки скін-ефекту буде обтікати дріт його поверхнею, нагріваючи її і не заглиблюючись у тіло дроту. Через це досягається обробка тільки поверхні дроту, тільки в каналі одного розряду і без прогріву серцевини виробу. 65 Крім того, оскільки при симетричній напрузі струми і потенціальні поля замикаються в межах дії розряду і не виносяться вздовж дроту, то відпадає необхідність у організацій захисних заземлення або ізоляції, коли вони не потрібні за загальною технологією обробки дроту або інших виробів, що також здешевлює спосіб.

Приклад. Практичне відпрацювання способу, що пропонується, проводилось нагальванопокритих кордових дротах Харцизького сталедротоканатного заводу з діаметрами в межах 0,8-1,25мм. Робота велась за схемою фіг.3. Досягнутий мінімальний час утворення латуні на поверхні склав 4-10 Зо. Тобто за цей час покриття перетворюється на латунь такої ж якості, як і латунь, на одержання якої на заводі витрачається 20-30с при значних витратах електроенергії в електропечі. Звідси видно, що швидкість процесу утворення латуні запропонованим способом збільшується у 5-10 разів. Розрахована економічність обробки за рахунок економії електроенергії зростає у 6-7 разів.

Таким чином, на відміну від прототипу, за способом, що пропонується, включенням одного чи більше електричних розрядів певної енергії між допоміжними електродами і покриттям, що обробляється, та певною організацією цих розрядів, досягається значне прискорення обробки покриття, покращується якість дроту за рахунок збереження його властивостей, заданих йому до обробки, та суттєво підвищується економічність процесу за рахунок зменшення витрат електроенергії на обробку.

Література 1. С.А.Новиков, А.А.Лухвич, Г.А.Бабаеєва, Способ термической обработки деталей с гальваническими никелевьми покрьїтиями. /Авт. свид. СССР Мо1474182, МКИ С255/50, Бюл. Мо15, 23.04.89. 2. В.С.Кагерманьян, О.Н.Родин, Способ термической обработки стальньїх деталей с гальваническим цинковьїм покрьітием. /Авт. свид. СССР Мо1157143, МКИ С255/50,Бюл. Мо19, 23.05.85. 3. Способ термического отжига сплавов палладия. /Пат. США Мо5180482, МКИ С255/50, РЖ Изобр. стран мира, М., 1994, Вьп.50, Мов. 4. Л.А.Красильников, И.К.Льісков, С.Ф.Бобьілева, Н.В.Соколов и др., Злектрохимический способ покрьїтия стальной проволоки латунью. /Авт. свид. СССР Мо150727 Кл.48ва, бо, Бюл. изобр. 1962, Мо19, с.52. 5. Н.В.Соколов и др. Усовершенствованиеє процессов производства вьісокопрочной стальной СМ латунированной проволоки. /Сталь, 1964, Мов, с.756-759. (5) «- 2 415 З о ші ща ' Ме.

І Ї ниваттаннй Ї нина ший де Я ЩО Шо о м. . зі г шкі --- -

З. П , « дю - А 2 с й з ' - Фіг. (ав) о Н бо 2 4 З 3 - | ш--Нит ій ' тла, шт о Її з 7 6 7 бо фіг б5 ее | . 5 я и ! ше -

Чи, тйт 7лшлчк БининТТннннНтттТинш " що 5 одн ди пн й чин

Фіг 1 75 4 43,

РЕ ши

Шак шніх с 4 (8) «- с (22) 7 | «в) | м | і -

ФігА « - с

Claims (1)

Формула винаходу . и?

1. Спосіб латунювання стального дроту, що включає в себе гальванічне покриття дроту міддю, потім цинком, з наступним його нагріванням, який відрізняється тим, що між гальванічним покриттям дроту, який рухається, і -і п допоміжних електродів запалюються п електричних розрядів зі струмом І 510А кожний, де п 1.

о 2. Спосіб латунювання стального дроту за п. 1, який відрізняється тим, що допоміжному електроду надається форма кільця навколо дроту, з допомогою магнітного поля створюється боковий тиск на канал розряду у іс), напрямі, поперечному напрямку руху дроту, який забезпечує обертовий рух каналу розряду навколо дроту. со 50 3. Спосіб латунювання стального дроту за п. 1, який відрізняється тим, що до двох допоміжних електродів підключають симетричну змінну напругу, запалюють між ними розряд таким чином, щоб він замикався через "6 поверхню дроту, при цьому дріт залишають ізольованим або заземляють. Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2004, М 11, 15.11.2004. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і о науки України. іме) 60 б5