Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ХРОМИРОВАНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к области электролитического нанесения металлических покрытий и может быть использовано для хромирования преимущественно длинномерных тел вращения, например, валов и штоков с уступами, коническими и выпуклыми или вогнутыми участками или другим неправильным профилем со смещением одной части профиля относительно другой, в частности, штоков гидроприводов силовых подъемных механизмов.

Известно устройство для нанесения покрытия на длинномерные изделия, содержащее проточную ванну-ячейку с крынкой, размещенный в ней анод, выполненный в виде профилей корытообразной формы, заполненных электродным материалом, рабочие поверхности которых размещены коаксиально изделию, систему подвода и отвода электролита, источник тока и токоподводы, при этом устройство снабжено механизмом поворота изделия относительно продольной оси и обоймами дугообразной формы, установленными в ванне-ячейке, причем профили анода смонтированы на внутренней поверхности обойм с возможностью установочного перемещения в радиальном направлении. См. Авторское свидетельство СССР №1203134, C25D 7/06, Устройство для нанесения покрытия на длинномерные изделия, заявленное 11.07.84.

Данное устройство выполнено по схеме горизонтального размещения и с полным погружением в электролит обрабатываемой детали, что требует значительного объема используемого электролита и больших габаритов ванны. Это способствует ухудшению экологических параметров окружающей среды за счет использования значительных объемов электролита.

Данная установка потребляет значительное количество энергии, что требует применения выпрямителей большой мощности. Это существенно сказывается на себестоимости изготовления установки.

К недостаткам устройства следует отнести также конструктивную сложность анодного узла, выполненного в виде дугообразных обойм, размещенных вдоль хромируемой детали с возможностью регулирования в радиальном направлении каждой обоймы. Такое выполнение дает возможность регулирования межэлектродного расстояния перед нанесением покрытия по длине изделия. Это устройство нельзя перенастроить на обработку изделий других типоразмеров, например, валов и штоков с уступами, коническими и выпуклыми или вогнутыми участками или другим неправильным профилем со смещением одной части профиля относительно другой.

Недостатком данного устройства является низкое качество покрытия, в частности, его неравномерность при хромирования длинномерных тел вращения, например, валов и штоков с уступами, коническими и выпуклыми или вогнутыми участками или другим неправильным профилем со смещением одной части профиля относительно другой. Это объясняется тем, что анод не имеет возможности в процессе нанесения покрытия на длинномерные валы и штоки с уступами и коническими и бочкообразными участками, перемещаться вдоль изделия копируя его контур, вследствие чего покрытие наносится неравномерно.

Наиболее близкой к изобретению, взятой заявителем в качестве прототипа, является установка для хромирования длинномерных изделий, содержащая проточную ванну с размещенным в ней анодом, системы подвода и отвода электролита, механизм вращения изделия, выпрямитель тока и токоподводы, систему вытяжной вентиляции, при этом ванна снабжена перегородками, образующими между собой камеру хромирования, а между собой и соседними стенками ванны - сливные камеры, причем наружные торцевые стенки ванны и перегородки имеют профильные вырезы, соосные изделию, а сливные камеры сообщены с системой отвода электролита, при этом перегородки ванны снабжены съемными заслонками, которые установлены в профильных вырезах перегородок и имеют профильные вырезы, расположенные коаксиально с изделием. При этом установка снабжена устройством для нагрева изделия перед хромированием, расположенным со стороны входа изделия в ванну, устройством для горизонтального перемещения ванны вдоль изделия, а ванна снабжена дополнительной перегородкой со съемной заслонкой с образованием дополнительной камеры в ванне со стороны выхода готового изделия и системой регулируемой подачи воды на изделие и ее отвода, образующими систему промывки готового изделия. См. Патент на изобретение РФ №2542198, C25D 7/06, C25D19/00. Устройство для хромирования длинномерных изделий, заявленное 22.11.2013.

Снабжение установки устройством для горизонтального перемещения ванны вдоль изделия позволяет хромировать изделия в процессе перемещения ванны вдоль изделия с заданной скоростью при значительно уменьшенных габаритах ванны и сниженном объеме используемого электролита. В результате происходит улучшение экологических параметров окружающей среды. При этом процесс происходит при небольшом количестве потребляемой энергии и применении выпрямителей небольшой мощности, что уменьшает себестоимость изготовления устройства. Снабжение установки системой промывки изделия, выполненной в виде дополнительной камеры в ванне со стороны выхода изделия, системой регулируемой подачи воды на изделие и ее отвода, образующими систему промывки готового изделия, обеспечивает промывку изделия после хромирования и одновременно восполняет объем электролита в процессе хромирования, который естественным способом уменьшается за счет испарения. Таким образом, химический состав электролита во время всего процесса постоянен, что немаловажно для качества покрытия. Вместе с тем, снабжение установки устройством для нагрева изделия, расположенным со стороны входа изделия в ванну, обеспечивает повышение качества покрытия в результате перемещении ванны вдоль изделия при любых режимах хромирования и соответственно при любых скоростях перемещения ванны вдоль изделия.

Таким образом, данная установка для хромирования длинномерных изделий обеспечивает получение качественного изделия большей длины при уменьшении объема используемого электролита и уменьшении габаритов ванны по отношению к длине обрабатываемого изделия, а также улучшение экологических параметров окружающей среды и уменьшение себестоимости изготовления устройства.

Недостатком этой установки, как и в случае с аналогом, является низкое качество покрытия, в частности, его неравномерность при хромирования длинномерных тел вращения, например, валов и штоков с уступами, коническими и выпуклыми или вогнутыми участками или другим неправильным профилем со смещением одной части профиля относительно другой. Это объясняется тем, что анод, размещенный в ванне, а именно в камере хромирования, перемещается вместе с ванной вдоль обрабатываемого изделия только в продольном направлении. В процессе нанесения покрытия на длинномерные валы и штоки с неправильным профилем анод не имеет возможности перемещаться в поперечном направлении относительно изделия и копировать его профиль для создания одинаково интенсивного обмена электролита в межэлектродной зоне. Вследствие этого расстояние от анода до наружной поверхности обрабатываемого изделия меняется в зависимости от изменения наружного контура изделия и покрытие наносится неравномерно. Это не дает возможности получить покрытие строго заданной толщины вдоль всей поверхности изделия.

Технической задачей, решаемой изобретением, является создание установки для хромирования длинномерных изделий, обеспечивающей повышение качества изделия при хромировании валов и штоков с уступами, коническими и выпуклыми или вогнутыми участками или другим неправильным профилем со смещением одной части профиля относительно другой, путем нанесения более равномерного покрытия.

Для решения данной технической задачи в известной установке для хромирования длинномерных изделий, содержащей проточную ванну, системы подвода и отвода электролита, механизм вращения изделия, выпрямитель тока и токоподводы, систему вытяжной вентиляции, при этом ванна снабжена перегородками, образующими между собой камеру хромирования, а между собой и соседними стенками ванны - сливные камеры, сообщенные с системой отвода электролита, при этом анод размещен в камере хромирования и установлен с возможностью горизонтального перемещения вдоль изделия, согласно изобретению анод закреплен на держателе, соединенном с подвижной частью механизма поперечного перемещения анода относительно изделия, при этом механизм поперечного перемещения анода закреплен на подвижной части механизма горизонтального перемещения, продольного относительно изделия, при этом указанные механизмы поперечного и продольного перемещения соединены с приводами перемещения анода, связанными с блоком программирования перемещения анода.

В частных случаях установка имеет следующие отличия.

Согласно изобретению анод выполнен составным из нескольких сегментов, каждый из которых закреплен на держателе, соединенном с подвижной частью механизма поперечного перемещения анода относительно изделия, при этом механизм поперечного перемещения анода закреплен на подвижной части механизма горизонтального перемещения, продольного относительно изделия, при этом указанные механизмы поперечного и продольного перемещения соединены с приводами перемещения анода, связанными с блоком программирования перемещения анода.

Согласно изобретению механизм поперечного перемещения анода относительно изделия выполнен в виде гидроцилиндра.

Согласно изобретению механизм поперечного перемещения анода относительно изделия выполнен в виде передачи винт-гайка.

Согласно изобретению механизм продольного перемещения относительно изделия выполнен в виде передачи винт-гайка.

Согласно изобретению механизм продольного перемещения относительно изделия выполнен в виде зубчатой рейки и шестерни.

Выполнение в установке анода, закрепленным на держателе, соединенном с подвижной частью механизма поперечного перемещения анода относительно изделия, а также выполнение механизма поперечного перемещения анода закрепленным на подвижной части механизма горизонтального перемещения, продольного относительно изделия, и соединение указанных механизмов поперечного и продольного перемещения с приводами перемещения анода, связанными с блоком программирования перемещения анода, позволяет аноду перемещаться в процессе нанесения покрытия соответственно программе, заложенной в блок программирования. Эта программа обеспечивает перемещение анода вдоль изделия в процессе нанесения покрытия с заданной скоростью при расположении анода на одном и том же расстоянии от изделия при переменном профиле изделия. При этом анод перемещается как вдоль изделия, так и поперек изделия при изменении профиля изделия, то есть копирует его контур. За счет этого обеспечивается одинаково интенсивный обмен электролита в межэлектродной среде при изменении профиля изделия и нанесение более равномерного покрытия строго одинакового по толщине вдоль всего изделия.

Выполнение анода составным из нескольких сегментов в частном случае исполнения установки, закрепление каждого сегмента на держателе, соединенном с подвижной частью механизма поперечного перемещения анода относительно изделия, закрепление механизма поперечного перемещения анода на подвижной части механизма горизонтального перемещения, продольного относительно изделия, соединение указанных механизмов поперечного и продольного перемещения с приводами перемещения анода, связанными с блоком программирования перемещения анода, позволяет более точно повторять профиль изделия при перемещении анода в процессе нанесении покрытия, что способствует более равномерному нанесению покрытия по всему изделию.

В одном из вариантов исполнения механизм поперечного перемещения анода относительно изделия выполнен в виде гидроцилиндра.

В одном из вариантов исполнения механизм поперечного перемещения анода относительно изделия выполнен в виде передачи винт-гайка.

В одном из вариантов исполнения механизм продольного перемещения относительно изделия выполнен в виде передачи винт-гайка.

В одном из вариантов исполнения механизм продольного перемещения относительно изделия выполнен в виде зубчатой рейки и шестерни.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена схема общего вида установки (вид сбоку).

Установка для хромирования длинномерных изделий содержит проточную ванну 1, системы подвода 2 электролита из бака 3 с электролитом и отвода 4 электролита в бак 3 с электролитом, механизм 5 вращения изделия 6, выпрямитель тока 7 и токоподводы соответственно 8, 9, 10, систему вытяжной вентиляции 11. Ванна 1 снабжена перегородками 12, 13, образующими между собой камеру 14 хромирования, а между собой и соседними стенками ванны 1 - сливные камеры 15, 16, сообщенные с системой отвода 4 электролита. Анод 17 размещен в камере 14 хромирования и установлен с возможностью горизонтального перемещения вдоль изделия 6. Анод 17 закреплен на держателе 18, соединенном с подвижной частью 19 механизма 20 поперечного перемещения анода 17 относительно изделия 6, а именно, со штоком 19 гидроцилиндра 20. Механизм 20 поперечного перемещения анода 17 закреплен на подвижной части 21 механизма 22 горизонтального перемещения, а именно, на гайке 21, установленной на винте 22. Механизмы 20 и 22 поперечного и продольного перемещений соединены с приводами 23, 24 перемещения анода 17, связанными с блоком 25 программирования перемещения анода 17. Ванна 1 может быть снабжена крышкой 26, установленной с возможностью откидывания. Наружные стенки ванны 1 выполнены из титана, а внутренние - из фторопласта, так как эти материалы являются устойчивыми к воздействию на них продуктов хромирования.

Устройство работает следующим образом.

Изделие 6, выполняющее роль катода, в виде тела вращения с неправильным профилем загружают в ванну 1 и соединяют механически с механизмом 5 вращения изделия 6. Из системы 2 подвода электролита в камеру 14 хромирования подают электролит до погружения вала изделия 2 наполовину, то есть до оси вращения изделия 6. Затем включают систему 11 вытяжной вентиляции, выпрямитель тока 7, механизм 5 вращения изделия 2. После чего включают механизмы 20 и 22 поперечного и продольного перемещений анода 17, соединенные с приводами 23, 24, связанными с блоком 25 программирования перемещения анода 17. Анод 17 перемещается вдоль изделия 6 с определенной скоростью в зависимости от заданных технологических режимов хромирования на строго заданном расстоянии от контура изделия 6 и повторяет контур изделия 6. После завершения процесса хромирования изделие 6 с нанесенным покрытием строго заданной толщины извлекают из ванны 1. Следует отметить, что при изменении диаметра изделия, изменяется и сила тока, подаваемого на анод 17. Сила тока программируется блоком управления выпрямителя (блок управления выпрямителя на чертеже не показан). При этом при увеличении диаметра изделия 6 ток увеличивается, а при уменьшении диаметра изделия 6 ток уменьшается, то есть плотность тока остается неизменной на весь период хромирования.

Реализация изобретения в объеме заявленных существенных признаков обеспечивает повышение качества изделия при хромировании валов и штоков с уступами, коническими и выпуклыми или вогнутыми участками или другим неправильным профилем со смещением одной части профиля относительно другой, путем нанесения более равномерного покрытия.