Способы и устройства для нанесения покрытий

Категория:
Покрытия литейных форм


Способы и устройства для нанесения покрытий

Способ нанесения покрытия должен обеспечивать равномерность слоя и его заданную толщину, достаточное сцепление с обрабатываемой поверхностью, высокую производительность и экономное расходование материалов. Учитывая, что в состав покрытий входят вещества, содержание которых в воздухе рабочих помещений строго ограничивается, принятый способ нанесения покрытий должен соответствовать требованиям охраны труда.

Нанесение сухих покрытий. Сухие противопригарные порошки (припылы) обычно наносят на форму, встряхивая над ее рабочей поверхностью матерчатый мешочек из редкой ткани, наполненной огнеупорным порошком. Чтобы припыл удерживался на стенках формы, его наносят тотчас же после удаления модели, пока поверхность формы еще не подсохла. Хорошо перед нанесением припыла форму сбрызнуть раствором сульфитно-дрожжевой бражки или патоки в воде.

Операция нанесения припыла связана с большим пылевыделе-нием. Чтобы исключить этот недостаток, предложено устройство позволяющее наносить припыл в замкнутом объеме с помощью сжатого воздуха.

В НИИсантехники разработан способ нанесения сухих противопригарных покрытий на поверхность стержней с помощью вибрации. Способ основан на использовании эффекта уменьшения сил трения при вибрации. Это дает возможность заполнить поры уплотненной смеси в поверхностном слое огнеупорным порошком, создав при этом противопригарный слой. Покрытие наносят в виб-рокипящем порошке на вибростенде. Глубина проникновения покрытия достигает 6,5 мм.

Для нанесения на поверхность керамических форм пиролити-ческого углерода в лаборатории технологии литейных процессов Челябинского политехнического института создана установка, включающая устройство для приготовления реакционной газовой среды, нагревательную печь и систему для подачи газа к форме. Перед нанесением покрытия вначале приготовляют реакционную смесь углеводородного газа (пропан-бутана, метана, ацетилена) с инертным газом-носителем (аргоном, гелием, азотом). Для этого газы, помещенные в баллоны, направляют в смеситель, контролируя их расход ротаметрами.

Рис. 1. Установка для покрытия форм пиро-литическим углеродом: 1 — печь; 2 — пневмо-цилиндр; 3 — нижний песочный затвор; 4—поддон; 5 — дверцы печи; 6 — керамическая форма; 7 — верхний песочный затвор; 8 — пустотелая плита; 9 — керамические формы; 10 — кран газовой смеси; 11 — пробка; 12 — плита; 13 — трубопровод газовой смеси; 14 — смеситель; 15 — ротаметр типа PC; 16 — баллон с углеводородным газом; 17 — баллон с газом-носителем

В зависимости от конфигурации обрабатываемых форм пиро-углерод наносят по двум вариантам. Для форм со сравнительно простыми очертаниями внутренней поверхности, которые позволяют создать равномерный газовый поток во всей полости, применяют вариант I. Формы устанавливают на плиту воронками вниз и засыпают пылевидным кварцем только на высоту литниковых чаш и в таком виде помещают в печь, где нагревают до 100—1100° С. Затем вводят газовую смесь непосредственно в полость формы, где и происходит пиролиз углеродсодержащего газа с отложением пироуглерода. После нанесения пироуглерода формы выталкивают из печи и охлаждают в потоке инертного газа до 500 °С.

Для форм со сложными очертаниями полости, где нельзя обеспечить равномерное омывание всей поверхности потоком газовой смеси, применяют полную пропитку пироуглеродом всей оболочки, подавая газовую смесь к раскаленной форме снаружи.

Прокаленные или сырые формы устанавливают на поддон воронками вниз и засыпают в кожухе на высоту 10—15 мм пылевидным кварцем, а затем на всю высоту кожуха крупнозернистой засыпкой из кокса, шамота или магнезита. Наложив плиту, содержимое кожуха нагревают в печи, 10 мин продувают инертным газом, а затем подают реакционную смесь газов для пропитывания формы пироуглеродом на всю толщину стенок. После окончания пропитывания формы выкатывают из печи и охлаждают до 500 °С в среде инертного газа.

Пироуглерод может быть нанесен и на поверхность огнеупорных порошков. Для этой цели в порошок снизу подают инертный газ для создания кипящего слоя, а после прогрева материала вводят углеродсодержащий газ. В результате пиролиза газа на поверхности зерен огнеупорного материала создается прочная оболочка из осажденного пироуглерода. Такой плакированный материал применяют вместо графита для изготовления литейных форм, заливаемых тугоплавкими металлами, например титаном и его сплавами.

Окраска кистями. Этот способ широко распространен при окраске разовых форм, подлежащих просушке, и прочных химически отверждаемых форм и стержней. Для окраски применяют малярные кисти и флейцы (ГОСТ 10597—70). Флейцами же замывают следы кисти на свежеокрашенной поверхности и перекрашивают еще горячие просушенные формы и стержни.

Формы сложной конфигурации с глубокими ребрами, к тому же обладающие низкой сырой прочностью (например, песчано-гли-нистые сырые), удобно окрашивать пеньковыми кистями (помач-ками). Последние изготовляют из длинных волокон пеньки. После распаривания в горячей воде и размолачивания волокон такие кисти хорошо впитывают краску, делаются мягкими и не разрушают поверхность сырой формы при окраске. Ручной окраской кистями можно наносить толстые слои покрытий и использовать краски высокой плотности.

Недостатками способа являются малая производительность окраски и трудность нанесения равномерного слоя покрытия. Кроме того, окраска сырых форм кистями требует особого навыка.

Окраска окунанием. Окраску окунанием применяют при нанесении противопригарных покрытий на стержни небольших размеров и массы. Достоинство процесса — быстрота окраски. Недостатки — ограниченность применения: только для окраски просушенных или химически отвержденных стержней небольших размеров водными красками.

Окраска пульверизацией. Нанесение покрытий пульвериза-зацией — весьма распространенный и эффективный способ, широко применяемый в литейном производстве. Отечественная промышленность выпускает серийно ряд пульверизаторов (краскораспылителей) различных марок для строительно-отделочных работ. Однако в силу различия свойств противопригарных красок (суспензий) и лакокрасочных покрытий только часть их находит применение в литейном производстве. На предприятиях наряду с некоторыми пульверизаторами серийного производства применяют различные конструкции распыляющих устройств, разработанные силами отдельных институтов и литейных цехов.

По принципу действия пульверизаторы разделяются на инжек-ционные и с принудительным поступлением краски под давлением. Пульверизаторы инжекционного действия имеют два канала, встречающиеся под углом, близким к прямому. Один канал (вертикальный) сообщается с краской, а второй (горизонтальный) — с сетью сжатого воздуха. Проходя над концом трубки, опущенной в краску, сжатый воздух создает в ней разрежение, которое заставляет краску подниматься из сосуда, расположенного под распылителем. Поступающая краска захватывается струей сжатого воздуха и выбрасывается из сопла пульверизатора на окрашиваемую поверхность. Подачу краски регулируют количеством поступающего воздуха из сети.

В пульверизаторах с принудительной подачей краски окрасочный материал поступает под давлением и сжатый воздух используется в устройстве только для распыления. При нажатии на курок пульверизатора вначале поступает сжатый воздух, а затем из специального красконагнетательного бака подается под давлением краска. Попадая в поток сжатого воздуха, краска распыляется.

Красконагнетательный бак представляет собой сварной сосуд с герметически закрывающейся крышкой. На крышке бака смонтированы редуктор с манометром для регулирования давления воздуха на краску, штуцер с краном для подачи краски в пульверизатор, заливная горловина и перемешивающее устройство.

В красконагнетательных устройствах малой емкости краску перемешивают лопастной мешалкой вручную, а в баках большой емкости для вращения мешалки применена пневматическая турбинка. Воздух от сети поступает к краскораспылителю и частично в бак. Вытесненная воздухом краска через фильтр с трубкой и двухходовой кран подается к краскораспылителю.

Рис. 2. Кружка-пульверизатор: 1 — корпус; 2 — труба; 3 — патрубок для подачи воздуха; 4 — ручка; 5 — заливная горловина

Рис. 3. Пульверизатор-пистолет: 1 — корпус; 2 упор рычага; 3 – клапан; 4 — пробка; 5 — стопор; 6 — сопло- 7 — рычаг; 8 — штуцер; Р —шланг; 10 — ввер-тыш; 11 — ось рычага

Рис. 4. Пульверизатор С-592:

Рис. 5. Красконагнетательный бак с ручным перемешиванием краски: 1 — бак; 2 — сменное ведро; 3 — фильтр; 4 — мешалка; 5 — крышка; 6 — двухходовой кран; 7 — рукоятка; 8—днаф-рагменный редуктор; 9 — накладная скоба с винтом

Рис. 6. Красконагнетательный бак с механическим перемешиванием краски: 1 — редуктор; 2 — пневмотурбина; 3 — крышка бака; 4 — смеситель; 5 — фильтр с трубкой; 6 — накидная скоба с винтом; 7 — корпус; 8 — мешалка

Преимущества окраски пульверизаторами: возможность на несения равномерного по толщине и свойствам слоя покрытия с ровной поверхностью; хорошее сцепление покрытия с окрашиваемой поверхностью благодаря механическому внедрению частиц огнеупорного материала в поверхностный слой уплотненной смеси; повышение производительности труда по сравнению с ручной окраской в 5—8 раз. Вместе с тем способ не лишен и существенных недостатков: увеличенный расход краски на 15—20%; загрязнение рабочего пространства частицами наполнителя и парами растворителя.

Рис. 7. Устройство для окраски глубоких форм

Рис. 8. Простейший переносной пульверизатор для нанесения пасты

Глубокие формы, например для литья изложниц, окрашивают специальными форсунками. На заводе «Запорожсталь» формы из ЖСС для изложниц окрашивают с помощью форсунки, закрепленной на телескопической штанге, обеспечивающей вертикальное перемещение в полости формы. Форсунка состоит из цилиндрического корпуса с крышкой, в которой тангенциально подведены патрубок для сжатого воздуха и патрубок для подачи краски. При работе форсунки потоки сжатого воздуха и краски смешиваются и готовая аэросмесь выходит через кольцевую щель между крышкой корпуса и рассекателем. Устройство обеспечивает хорошее распыление краски и равномерное ее нанесение на форму.

В поточном производстве целесообразно окрашивать формы в хорошо вентилируемых проходных камерах. Чтобы красочная пыль и пары огнеопасных растворителей не распространялись в рабочей зоне, камеры оборудуют вентилядионными установками.

Перед поступлением в вентиляционную систему воздух должен быть очищен от частиц краски, иначе они будут осаждаться в воздуховодах и вентиляторе. Для очистки отсасываемого воздуха применяют различные фильтры, в частности гидрофильтры. Если краска содержит огнеопасные растворители, то окрасочная камера должна быть изготовлена во взрывобезопасном исполнении. При использовании медленно испаряющихся растворителей для ускорения просушки на выходе из окрасочной камеры рекомендуют устанавливать воздушные калориферы.

В ЧССР запатентована окрасочная камера, дополненная установкой для регенерации использованной водной краски.

Для нанесения противопригарных паст, которые по сравнению с красками имеют несравненно большую вязкость и более крупное зерно наполнителя, разработаны пульверизаторы с верхней подачей пасты самотеком или под давлением сжатого воздуха. В связи с малой текучестью паст пульверизаторы имеют соответственно увеличенные сечения проводящих каналов.

Простейший переносной пульверизатор для нанесения пасты представляет собой цилиндрический резервуар, соединенный короткой горловиной (диаметр в свету 22 мм) непосредственно с трубкой-соплом.

Пульверизатор конструкции Уралмашзавода с верхним давлением сжатого воздуха предназначен для нанесения паст на крупные формы и стержни. Аппарат состоит из корпуса, крышки, рычага, накидного винта и системы подачи воздуха и пасты с запорной арматурой. Под давлением воздуха помещенная в корпус паста выжимается через пробковый кран и шланг к соплу . Для устойчивости подачи пасты предусмотрен подвод воздуха через краны к тройнику, в котором происходит насыщение пасты воздухом, что придает ей необходимую подвижность.

Пульверизатор для нанесения паст конструкции Уралмашзавода дополнен расположенными на крышке корпуса манометром и краном для спуска воздуха. На случай засорения нижней части аппарата предусмотрен продувочный патрубок.

Безвоздушное распыление. В установках безвоздушного распыления создается высокое гидравлическое давление порядка 100—160 кгс/см2. Под действием этого давления частицы краски вылетают из сопла аппарата с большой скоростью, встречают сопротивление окружающего воздуха, теряют приобретенную скорость и мягко осаждаются на окрашиваемую поверхность.

Отечественная промышленность выпускает ряд передвижных установок безвоздушного распыления лакокрасочных материалов (Факел-3, Веер-1, АБР-1). По плану СЭВ предприятие «Ково-Фи-ниш» в ЧССР производит установки ВИЗА-1.

Установка Факел-3 приводится в действие сжатым воздухом от заводской сети. Сжатый воздух поступает через редукционный клапан в цилиндр пневмодвигателя, который работает как мультипликатор, повышая давление краски до 160 кгс/см2.

Рис. 3. Пульверизатор с верхним давлением воздуха для нанесения паст

Это достигается тем, что полезная площадь поршня пневмодвига-теля в 40 раз больше площади плунжера насоса, подающего краску. Насос высокого давления засасывает краску из емкости и подает ее по шлангу к пистолету-краскораспылителю. Управление насосом автоматизировано. При нажатии на пусковой крючок краскораспылителя пневмодвигатель начинает работать. Когда пусковой крючок освобожден и подвод краски закрыт, поршни немедленно останавливаются, так как силы, действующие на поршни, выравниваются.

Безвоздушное распыление под высоким давлением по сравнению с окраской пульверизаторами обладает следующими преиму-

ществами: экономится около 10—15% краски благодаря снижению потерь при распылении (образование тумана); экономится растворитель, так как способ позволяет применять краски повышенной плотности; уменьшается загрязненность воздуха рабочих помещений вредными для здоровья и огнеопасными материалами.

Недостатком установок безвоздушного распыления является быстрый износ деталей насоса и пистолета-распылителя. Износ увеличивается по мере повышения твердости наполнителя краски. С целью уменьшения износа сопла и некоторые части насоса изготовляют из карбида вольфрама. Особое внимание надо обращать на тщательное процеживание краски. Для нормальной работы установки нужно процеживать краску на сито 0315 или 02, иначе забиваются фильтры и сопла.

Оборудование для газопламенного и плазменного нанесения покрытий. Для нанесения на чистую металлическую поверхность кокиля подслоя из тугоплавких металлов или ока-линостойких сплавов применяют электрические или газовые ме-таллизаторы.

На рис. 3 представлен элект-рометлллизатор мод. ЭМ-10-66, широко применяемый при металлообработке. Аппарат состоит из воздушной турбинки, редуктора, механизма подачи двух проволок-электродов и распределительной головки. Аппарат питается от сварочных преобразователей или выпрямителей. Возможно также питание металлизатора от источника переменного тока — трансформатора типа ТЭМ-300 и др. Ниже приведена техническая характеристика аппарата:

Рис. 2. Окрасочный аппарат Факел-3: 1 —краскоприемный патрубок; 2 — фильтр; 3 — манометр краски; 4 — распылительный пистолет; 5 — пневмодвигатель с насосом; 6 — каркас; 7— манометр сжатого воздуха; 8— флажок пускового разгрузочного крана; 9— редукционный клапан; 10 — шланг высокого давления

Рис. 3. Электрометаллизатор ЭМ-10-66

Для нанесения металлизационных покрытий из цинка, алюминия, стали, нихрома, молибдена и других металлов предназначена стационарная металлизационная газовая установка МГИ-5. Напыляемый материал, так же как и в металлизаторе ЭМ-10-66, применяют в виде проволоки. Программированная система пуска и остановки позволяет с высокой степенью механизации процесса использовать установку для нанесения покрытий на большие плоскости.

Для газопламенного напыления порошков тугоплавких материалов серийно выпускается установка УПН-5-61. Она предназначена для газопламенного нанесения покрытий из окиси алюминия и других порошковых материалов с температурой плавления до 2000 °С, обладающих удовлетворительной сыпучестью и не сгорающих в кислороде. Установка состоит из ручной распылительной газовой горелки и порошкового питателя.

Для плазменного напыления серийно выпускается установка УМГГ-4-64 (рис. 40). Установка предназначена для напыления порошковых тугоплавких материалов: вольфрама, двуокиси циркония, окиси алюминия. При наличии камеры с защитной атмосферой можно также напылять карбиды, бориды, силициды и другие соединения тугоплавких металлов.

Установка состоит из трех самостоятельных узлов: плазменной горелки, порошкового питателя и пульта управления. Для питания установки током используют два сварочных преобразователя ПСО-55 или полупроводниковые выпрямители ИПН-160/600.

Рис. 4. Стационарная газовая металлизационная установка МГИ-5

Рис. 5. Установка УМП-4-64 для плазменного напыления тугоплавких материалов

Для полного технологического комплекта установку УМП-4-64 необходимо дополнить пескоструйным аппаратом и установкой для получения порошка требуемой зернистости. Стоимость комплекта оборудования превышает затраты на приобретение газопламенной установки, однако качество получаемых покрытий оправдывает расходы в условиях массового и крупносерийного производства кокильного литья.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум