Способ нанесения металлических покрытий

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при нанесении металлических покрытий на изделия из электропроводящих материалов. Цель изобретения - снижение энергозатрат и расширение технологических возможностей. Подключают источник питания к изделию и наплавочному прутку. В процессе прохождения электрического тока обеспечивается выделение тепла Пельтье. Изделие и наплавочный пруток приводят в соприкосновение и пропускают постоянный электрический ток оптимальной плотности. Одновременно включают привод и осуществляют вращательно-поступательное движение изделия. Металл прутка, расплавляясь в контакте, наносится на изделие. Оптимальную плотность тока вычисляют по формуле, 1 з.п. ф-лы, 1 ил. с SS (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 В 23 К 20/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4035810/23-27 (22) 02. 01. 86 (46) 07.06. 88. Бюл, У 21 (71) Уральский научно-исследовательский институт трубной промьппленности (72) В. Н. Александров, А, Г. Тюрин, О.Ю. Ясенева, В. В. Самойлов и И.Г.Бауэр. (53) 621. 791. 763 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 320362, кл. В 23 К 20/00, 1957 ° (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ПОКРЫТИЙ (57) Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при нанесении металлических

„.SU 140 2 А1 покрытий на изделия из электропроводящих материалов. Цель изобретения снижение энергозатрат и расширение технологических воэможностей. Под-. ключают источник питания к изделию и наплавочному прутку. В пропессе прохождения электрического тока обеспечивается выделение тепла Пельтье.

Изделие и наплавочный пруток приводят в соприкосновение и пропускают постоянный электрический ток оптимальной плотности. Одновременно включают привод и осуществляют вращательно-поступательное движение изделия. Металл прутка, расплавляясь в контакте, наносится на изделие.

Оптимальную плотность тока вычисляют по формуле ° 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1400823

С N 1 иэ

П +w П + 43(pq + О» ) -- 1 С С1Т р» т (1) 1 D

20(pn +pèç ) где D

Т

С

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при нанесении металлических покрытий на изделия из электропроводящих материалов.

Цель изобретения — снижение энергозатрат и расширение технологических возможностей.

На чертеже представлены графики ! распределения температуры, плотно сти тока и джоулева тепла в зоне контакта.

Один из полюсов источника постоянного тока присоединяют к прутку из металла покрытия, а другой — с помощью контактных щеток к изделию. плотность тока, А/м коэффициент Пельтье, В; толщина наносимого покрытия, м; удельное сопротивление металла покрытия, Ом м; удельное сопротивление материала изделия, Ом м; масса изделия, покрываемого в единицу времени,

m — масса металла покрытия, расходуемого в единицу времени кг/с;

dT — градиент температуры;

Т вЂ” начальная температура металла покрытия, К; п

С вЂ” теплоемкость металла поР крытия, Дж/кг-град; и

hH — удельная теплота плавления пл металла покрытия, Дж/кг;

S — площадь контакта металла покрытия и покрываемого из г делия, м

В результате математической обработки экспериментальных данных установлено, что, если при упрощенном тепловом балансе без учета потерь

50 5

При этом подключение источника питания осуществляют так,что обеспечивается выделение тепла Пельтье. Затем иэделие и пруток из металла покрытия приводят в соприкосновение и подают электрический ток оптимальной плотности. Включают привод и осуществляют относительное перемещение изделия и наплавочного прутка. При пропускании электрическаro тока на границе изделия и наплавочного прутка происходит расплавление последнего и на изделие наносят металлическое покрытие. Температуру на границе иэделия металл-покрытия контролируют термопарой. Оптимальную плотность тока определяют из формулы

Т1

+ — — С 1Т+ — =ЬН

S „, Р пл

1 тепла эа счет явления теплапроводности праварьировать параметр Р,по физическому смыслу удвоенная величина которого является расстоянием между токоподвадами, та при значении параметра 8 па величине, соизмери— мой с толщиной покрытия, формула (1) позволяет оценить оптимальную плотность тока для нанесения покрытия.

Пример. На стальные стержни диаметром 20 мм наносят алюминиевые покрытия толщиной 50 мкм. Отрицательный полюс источника тока подключают к стальному стержню, а положитель-. ный — к алюминиевому прутку. Алюминиевый пруток устанавливают в зажим перпендикулярно движению стального стержня. Затем стальной стержень и пруток из металла покрытия приводят в соприкосновение и включают постоянный электрический ток необходимой плотности. Одновременно с включением электрического тока осуществляют враг щательно поступательное перемещение стального стержня,При пропускании электрического тока на границе стального стержня и алюминиевого прутка происходит раз огре в qo начала плавле ния алюминиевого прутка, а стальной стер— жень покрывается равным слоем алюминия заданной толщины.

Оптимальную платность тока определяют с помощью формулы (1). Исходные для расчета данные следующие:

- 3

П = 2,8 10 В (направление тока от3 1400823

4 железа к алюминию) р 8 = 8 7 х

-8 F 8 ют вблизи контакта стержня с прутх 1О Ом м; /)др = 2,5 ° 10 Ом м; ком из наплавляемого металла покры—

Ср = (7,39 10 + 11,5.10 Т)х

-2 — 5 тия . Энергетические затраты ра ссчитх 4, 19 10 Дж/кг; С ррах (17,8 ° 10 + тывают по формуле У = U I, + 1, 9.10 Т) -4, 19 10 Дж/кг; hH„„ При плотности тока Р=18,5 10 А/м г — 400 кДж/кг. и площади контакта 1 см падение на—

При площади контакта металла по— пряжения в зоне контакта составляет крытия и покрываемого изделия S

z потре ляемая энергия — 1 сМ толщине покРытиЯ О = 50 х 1О = 9 3 кВт

6 M ш х 10 м = 2,47 кг/м и ——

S С $ / .

Фо р мул а из о бр е т е н ия

= О, 85 кг/м с.

Приняв, что Т, = Т = 293 К вЂ” исходные температуры изделия и металла покрытия равны, а Т = 933 К— температура плавления алюминия, получают D = 185 А/мм .. т .

«П + П+ 4F(Pa+Psy ) „С ЙТ + — - С dT + ЬНад

Q ю У йа7р. +р., 7

dT

Т, плотность тока, А/м

Ф. коэффициент Пельтье, В; толщина наносимого покры- 40 тия, м; где D

Р градиент температуры; начальная температура изТаа удельное сопротивление металла покрытия, Ом ° м; из

45 С и

Ср удельное сопротивление металла изделия, Ом м; масса металла изделия, лов крываемого в единицу времени, кг/с; п

ЬН„„

50 масса металла покрытия, расходуемого в единицу времени, кг/с;

Дополнительное тепло Пельтье, вы деляемое на поверхности контакта

$ = 1 см на 1 с, составляет 100 Дж.

Подвод постоянного тока к стержню и прутку из материала покрытия осуществляют с помощью прижимных контактов. При этом компенсация тепловых потерь происходит за счет тепла, выделяющегося при прохождении тока через участок стержня, находящийся между токоподводами. С помощью амперметра контролируют величину тока.

Величину падения напряжения измеря1, Способ нанесения металлических

15 покрытий, при котором наплавочный пруток приводят в контакт с наплавля— емой поверхностью, осуществляют его относительное перемещение, через зо— ну контакта пропускают электрический

20 ток и формируют покрытие, о т л и— чающий с я тем, что, с целью снижения энергозатрат и расширения технологических возможностей, в зоне контакта пропускают постоянный электрический ток в направлении, обеспечивающем выделение тепла Пельтье, и нагревают до температуры начала плавления контактной поверхности наплавочного прутка.

30 2. Способ по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что оптимальную плотность тока определяют из формулы делия, к; температура плавления металла покрытия, К; начальная температура металла покрытия, К; теплоемкость материала изделия, Дж/кг град; теплоемкость материала покрытия Дж/кГ градр удельная теплота плавления металла покрытия Дж/кг; площадь контакта металла покрытия и покрываемого изделия, м

1400823

Составитель Н. Тютченкова

Редактор М. Бланар Техред М. Ходанич Корректор Л.Пилипенко

Заказ 2753/1б Тираж 921 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4