Агрегат для электрохимической очистки проволоки

 

1. АГРЕГАТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИ . ЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПРОВОЛОКИ, содержащий механизмы перемотки, узлы биполярг ной электролитно-кавитационной обработки с катодными и анодными секциями , устройства промывки и сушки, о тлич ающийс я тем, что, с целью повьшения качества очистки сварочной проволоки, он снабжен ванной для омыления, установленной перед устройством сушки, а анодные секции выполнены в виде электролитных плазмотронов , установленных перед каждой катодной электролитно-кавитационной секцией 2. Агрегат по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что ванна для омы (Л ления вьтолнена в виде камеры окуна .ния с боковыми окнами и системой рециркуляции раствора от насосаi

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Р1,,:-," - Й4с; 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° Ю

Ъю

1 (21) 3481695/22-02 (22) 33. 08,82 (46) 23,12.89.Бюа. У 47 (7l ) Славянский филиал Всесоюзного научно-исследов ательского и проектноконструкторского института металлургического машиностроения (72) В.И. Дунаевский, А.Я. Занин, П.М. Коваленко, А.Д, Шварцбурд и Н.М. Игнацевич (53) 621.357.8(088.8) (56) Семиколенных М.Н. и др. Электрохимическая очистка сварочной проволоки. "Сварочное производство", М., 1980, В 8, с. 30-31.

Авторское свидетельство СССР

У 863730, кл. С 25 F, 7/00, 1978.

Изобретение относится к метизной промышленности, в частности к оборудованию для обработки сварочных и .. наплавочных материалов, и может быть использовано для очистки и подготовки поверхности проволоки, применяемой в качестве электродного и присадочного материала при сварке Конструкций ответственного.назначения, например, в атомном и энергетическом машино." . строении.

Известна установка для электрохимической очистки проволоки, содержащая механизмы размотки и смотки проволоки, узел биполярной очистки с системой циркуляции электролита от

„„SU„„3093025 А 1 (511 4 С 25 F 7/00, В 23 К 35/00

2 (54)(57) 1. АГРЕТАТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИ. ЧЕСКОИ ОЧИСТКИ ПРОВОЛОКИ, содержащий механизмы, перемотки, узлы биполяр-, ной электролитно-кавитационной обработки с катодными и анодными секциями, устройства промывки и сушки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества очистки сварочной проволоки, он снабжен ванной для омыления, установленной перед устройством сушки, а анодные секции выполнены в виде электролитных плазмотронов, установленных перед каждой

- катодной электролитно-кавитационной секцией

2. Агрегат по и. 1, о т л и ч а — Q е ю шийся тем, что ванна для омыления выполнена в виде камеры окуна.ния с боковыми . окнами и системой рециркуляции раствора от насоса .,насоса, душирующее устройство для промывки проволоки водой и источник постоянного тока. Узел очистки выполнен в виде последовательно установленных двух-камер, соответственно катодной и анодной, поляризации проЪ волоки. Процесс очистки ведут при скорости движения проволоки 0,515 м/мин.

Преимуществами установки являются ее компактность и низкий вес техноло- . гических узлов, создание определен, ных условий для непрерывного обновления электролита в рабочей зоне, обеспечение стабилизации токоподвода к .! 093025 иэделию, достаточно надежная и простая транспортная линия.

Однако указанная установка имеет . ряд существенных недостатков, обусловливающих низкое качество очистки

1 поверхности проволоки и высокий уровень эксплуатационных затрат.

Наличие на поверхности очищенной проволоки окисной пленки - эакиси же- 10 леза, составляющей окалины в форме вюстита, определяет, низкое качество сварных швов при использовании проволоки в качестве присадочного и элек-, тродного материала. Отрицательное

1 влияние окисной пленки на прочностные и пластические свойства шва, особенно на его ударную вязкость, заключается в том, что находящийся в вюстите кислород при его pacTBope 0 нии в металле сварочной ванны образует с углеродом, серой и атомарным.. водородом газообразные продукты реакl ции, служащие причиной появления пор в металле шва и интенсификации разбрызгивания жидкого металла из эоны сварочной дуги. Попадание брызг на поверхность разделки кромок сварива-. емых деталей увеличивает возможность появления непроваров и шлаковых вклю- З0 чений в металле шва,. требует введения в технологический процесс сварки нежелательных дополнительных операций — зачистки поверхности деталей после сварки и удаления брызг с по- . верхности сопла горелки сварочного аппарата, Низкая скорость движения проволоки в технологической части установки обусловливает наряду с ограничением 4 производительности относительно большую длительность травильного процес-. са что вызывает местные перетравы проволоки, дополнительные потери основного металла, насыщение его водо- 45 родом, приводящим к возникновению травильной хрупкости.

-В связи с отсутствием в технологической части установки средств для сушки проволоки после ее промывки

50 водой: усугубляется возможность про-. никновения в сварочную ванну повышенного количества водорода из влаги на поверхности электродной проволоки.

Наличие в составе, электролита агрессивных кислотных компонентов пред- 5 определяют необходимость изготовления узлов установки в дорогостоящем коррозионностойком исполнении, обуслов4 ливает использовацне дополнительных устройств вентиляции и установок для нейтрализации сточных вод, создает неблагоприятные условия для охраны окружающей среды и обеспечения санитарно-гигиенических норм труда службы эксплуатации.

Перечисленные недостатки резко снижают уровень экономических показателей установки и, что самое, главное ограничивают ее использование для очистки электродной прецизионной проволоки, предназначенной для изготовления особо ответственных конструкций, например, наплавки коррозионностойких слоев на корпусах атомных .реакторов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является агрегат для электрохимической очистки проволоки, содержащий механизмы перемотки, узлы биполярной электролитно-кавитационной обработки с катодными и анодными секциями, устройства промывки и сушки.

Конструктивной особенностью данного агрегата является выполнение узла очистки в виде трехсекционного электролизера биполярной обработки с системой циркуляции электролита, при этом общая длина рабочей зоны катодных секций в 1,2-1,5 раза больше длины рабочей зоны анодных секций. В качестве электролита используется 577-ный водный раствор углекислого натрия.

Основной недостаток агрегата— наличие на поверхности очищенного изделия остаточного количества .окисl лов, вызывающих образование пористости сварных швов и ухудшение их механических и технологических свойств.

Цель изобретения — повышение качества очистки сварочной проволоки.

Поставленная цель достигается тем, что агрегат для электрохимической очистки проволоки, содержащий механизмы перемотки, узлы биполярной электролитно-кавитационной обработки с катодными и анодными секциями, уст.— ройства промывки и сушки, снабжен ванной для омыпения, установленной перед устройством сушки, а анодные секции выполнены в виде электролитных плазмотронов, установленных перед каждой катодной электролитно-кавитационной. секцией.

25 6

32, 33 и 34 для подключения циркуля-. ционных насосов 10, 14 и 17, и снабжены сквозными отверстиями 35 для пропуска проволоки через технологические узлы агрегата. Устройства для отжима растворов с поверхности проволоки, расположенные на выходе ее иэ каждого отсека, условно не показаны.

С целью сохранения и стабилизаций температурных характеристик рабочих растворов электролитный отсек 5..выполнен с .оребренным каркасом 36, а наружная поверхность водяного отсека

6 снабжена теплоизоляциониой прослойкой 37, выполненной, например, из стекловаты. Дпя сбора случайных утечек растворов, по периметру циркуляционного бака 4 смонтирован поддон 38. С целью избежания использования в агрегате вспомогательного оборудования для охлаждения электролита и специальных энергоносителей для разогрева воды и смазочной среды, электролитный и водяной отсеки циркуляционного бака выполнены смежными относительно друг друга, а отсек омыпения смонтирован внутри водяного отсека, в верхней его части. Такая конструкция циркуляционного бака позволяет производить охлаждение столба электролита (Н,) вследствие отбора его тепла водой (Н ), что одновре- . менно приводит к нагреву, последней, а также за счет теплоотдачи воды для нагрева смазочной среды (Н ) .

Агрегат работает следующим образом.

В соответствующие отсеки циркуляционного бака 4 заливают электролит, воду и мыльную смазку. Предназначен-. ную для очистки бухту устанавливают на механизм перемотки и в стыкосварочном аппарате 2 производят соединение переднего конца проволоки с задним концом предшествующей бухты в непрерывную нить. Включают циркуляционные насосы 10, 14, 17 и производят подачу .рабочих растворов. Посредством регулирующей запорной арматуры (вентилей) 12 устанавливают необходимую интенсивность прокачки электролита через секции 21 и 22, Электроды 23 и 24 подключают соответственно к положительному и отрицательному полюсам источника тока 9;

Включают устройство сушки 18 и привод намоточного аппарата 20. Очищен-.

5 10930

Кроме того, ванна для омыления вы" полнена в виде камеры окунания с боковыми окнами и системой рециркуляции раствора от насоса.

На фиг. 1 изображена схема агре5 гата для элеКтрохимической очистки проволоки (вдоль движения проволоки); на фиг. 2 — узел очистки (один биполярный блок), продольный разрез; на фиг. 3 — поперечный разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 — взаимное расположение элементов затвора, разрез Б-Б; на фиг. 3; на фиг. 5 — циркуляционный бак. 15

Агрегат содержит механизм 1 перемотки, стыкосварочный аппарат 2, обеспечивающий непрерывность техпроцесса, двухплоскостное роликоправильное устройство 3 для рихтовки проволоки, 20 циркуляционный бак 4 с индивидуально предназначенными для каждого из рабочих растворов отсеками 5-7, узел биполярной очистки 8 с источником постоянного тока 9, насос 10 для подачи 25 электролита в узел очистки 8, коллектор 11 распределения электролита с трубопроводами и регулирующей арматурой 12, камера 13 предварительной промывки с насосом 14 подачи воды, каме-. 30 ра 15 водовоздушной промывки, ванна

16 для омылення с насосом 17 подачи смазочной среды, устройство сушки 18 с источником электрического нагрева

19, намоточный аппарат 20 с механиз- . мом рядной укладки витков на кассеты (последние условно не показаны).

Узел биполярной очистки 8 состоит из двух блоков биполярной обработки,. каждый,из которых содержит секцию 21 40 электролитно-кавитационной очистки и секцию 22 электролитно-плазменной очистки, расположенные с зазором од-. на относительной другой. Секции бипо-. лярного блока соответственно запол- . 45 иены рабочими электродами 23 и 24 и имеют боковые окна 25,и 26 для перелива электролита и со стороны входа и выхода проволоки содержат цилиндри-.ческий затвор 27 и вертикальную щель 50

28 с дуговыми направляющими 29. Дпя крепления секции 2.1 и 22 снабжены кронштейнами 30, которые опираются на изоляторы 31. Секции 21 и 22 биполярных блоков, камеры 13 и 15 про-. 55 мывки и ванна 16 для омыпения смон- тированы в верхней части циркуляционного бака 4, Отсеки бака 4 содержат соответствующие заборные патрубки

1093025 ную проволоку сматывают до бунта необходимого развеса . на барабане намоточного аппарата, откуда цеховым транспортным средством убирают на склад готовой продукции.

Очистку проволоки в узле очистки

8 ведут при температуре электролита

50-60 С за время обработки 1 с ° Рекомендуемое рабочее напряжение источни" 10 ка тока 9 составляет 150-170 В. В качестве .электролита в агрегате применяют 10-12Х-ный водный раствор сульфата натрия. Промывка проволоки от следов электролита происходит по 15 .каскадной схеме следующим. образом.

Чистую воду подают только в камеру .

15 окончательной промывки и сливают затем в отсек 6. С целью интенсификации процессов промьдки в камеру 20

l5 одновременно с водой подают сжатый воздух. Слившуюся после окончательной промывки воду используют вторично на стадии предварительной промывки проволоки, для чего воду от отсека 6 насосом 14 подают при постоянной циркуляции.в струйную камеру 13. По мере загрязнения вода через постоянный перелив в отсеке 6 уходит на цеховые очистные сооружения, 30

В качестве смазочной среды используют мыпьную эмульсию, которую наносят в ванне 16 погружением проволоки в 1,5Х-ный водный раствор литиево- 35

ro или калиевого мыпа с температурой

60+5 С. Сушку смазочного покрытия осуществляют нагревом проволоки до

200-250 С проходящим током при ее движении через роликовые контактирую" 40 щие элементы устройства сушки 18 ° На-.. несение мыпьной эмульсии на поверхность сварочной проволоки предохраняет ее от коррозии, исключает слипание витков, уменьшает усилие протя- «5 гивания через направляющие каналы подающих механизмов сварочных установок, Помимо этого, нанесение небольmoro количества солей щелочных металлов приводит к активированию про волоки и устойчивому горению сварочной дуги.

При прохождении секций биполярHbDI блок ов 11p oB o JIQK a поочередно IIopвергается двум режимам обработки: электролитно-кавитационному в секции 21 (катодная поляризация проволоки); электролитно-ппазменному в секции

22 (анодная поляризация проволоки).

При прохождении током диссоциированного сульфата натрия, в катодной секции происходит взрывообразное разрушение и удаление с поверхности прово.-. локи пленки масляных загрязнений вследствие обильного выделения пузырьков водорода и гидродинамических. явлений,,имеющих место при кавитации электролита. Являющийся флотационноактивным агентом водород фпотирует масло в верхнюю периферийную область катодной секции, где оно в виде. пенного продукта удаляется через постоянный перелив в окно 25. Наряду с удалением масляных загрязнений, катодная секция выполняет функцию токоподводящей ячейки относительно анодной секции 22, главное назначение которой — удаление образовавшейся после катодной очистки пассивирующей окисной .пленки на поверхности проволоки. Процесс электролитноплазменной обработки отличается лока1тизацией энергии электрического поля в зоне обработки иэделия и возникновением электрического разряда импульсного характера.на границе раздела металл-электролит. Разрядные явления сопровождаются образованием вокруг изделия устойчивого газового слоя, вызванного ионизацией атомов, особенно в присутствии легкоионизируемых атомов щелочных металлов, Благодаря высокой температуре анодного процесса (t>1200 С) исключено появление в газовой оболочке примесей балластирующих газов азота, двуокиси углерода, кислорода, водяного пара, а .следовательно, и образование на поверхности изделия окисной пленки.

Как показали исследования, электролитно-плазменный процесс в анодном режиме в водном растворе Nag SOq харйктеризуется пульсацией напряжения в зоне очистки. Такая пульсация эффективна для полного удаления окисной пленки.

Эти особенности электролитно-плазменной обработки являются положительным моментом, так как согласуются с требованиями, предъявляемыми к качеству очистки сварочной проволоки, особенно прецизионной.

Исследования по очистке поверхности сварочной проволоки показали, что создание наиболее оптимальных

1093025

10 режимов обработки обеспечивается двумя биполярными блоками, при этом. геометрические параметры электродов . и межэлектродного расстояния каждой .из секций блока должны удовлетворять условию:

Ь„-(2,5-4)Ь„;

ДА (2 3 э 5)ЬК1 где Ек u Lq — соответственно длины электродов катодной и анодной секций;

ДА и 1I,K — соответственно межэлектродные расстояния в анодной и катодной сек- 5 циях.

В процеСсе работы агрегата в секциях биполярных блоков происходит интенсивный нагрев электролита проходящим током, что обусловливает необхо- 20 димость его непрерывного охлаждения для поддержания заданных служебных характеристик.

Благодаря предложенной конструкции бака эффект охлаждения электролита 25 дополнительно усиливается в результат те.отбора его температуры оребрением г на наружной поверхности электролитI ного отсека. Наличие в водяном отсеке теплоизоляционного слоя стабилизирует условия поддержания заданных температур промывной воды и мыпьной эмульсии, а также предохраняет их от охлаждения окружающей средой.

Номенклатура обрабатываемой в аг- 35 регате проволоки отличается большим разнообразием марок и диаметров. Это. вызывает необходимость частой пере- заправки проволоки в узле очистки при переходе с одного сортамента на дру- 40 гой, при этом длительность и степень сложности заправочной операции в определенной мере регламентируют эксплуатационную надежность и производительность агрегата в целом. Наличие 45 в каждой из секций узла очистки от-. крытой вверх щели с вертикальным ци- линдрическим затвором для пропуска проволоки и выполнение электродов с параболической формой сечения, обес- 5р печивает надежную, достаточно простую и удобную заправку проволоки в агрегате.

Таким образом, технико-экономическая эффективность предлагаемого агрегата достигается следующим: выполнение узла очистки в виде чередующихся секций обработки в электролитно-кавитационном и электролит-6 но-плазменном режимах обеспечивает высокую степень очистки поверхности проволоки от масляных загрязнений, окисной пленки и газообразных примесей; что имеет важное значение для получения высококачественных сварных соединений; использование устройства водовоз-, душной промывки при каскадной схеме циркуляции воды, интенсифицирует процесс промывки поверхности проволоки от шламовых загрязнений и следов

Ф электролита, а также сокращает расход промывочной воды; нанесение на поверхность проволоки мыльной эмульсии повышает корроэионную стойкость проволоки вследствие пассивирующего действия Смазочной среды, приводит к активированию проволоки, исключает ее поломки при прохождении направляющих трактов сварочных установок, уменьшает усилие про- . тягивания подающих механизмов; выполнение сушильного устройства в виде компактного узла электроконтактного нагрева наряду с обеспечением высокого качества сушки проволоки от влаги и удаления диффундировавшего в металл водорода, позволяет сократить габариты и вес агрегата, в результате исключения иэ его состава традиционных громоздких сушильных усФ тановок с паровыми или газовыми калориферами; применение в агрегате нейтрального электролита исключает использование в составе вспомогательного оборудования дорогостоящих установок нейтрализации сточных вод, дополнительных . вентиляционных систем, уменьшает расход химикатов, создает благоприятные условия для охраны окружающей среды и обеспечения санитарно-гигиенических норм труда. обслуживающего персонала; за счет укаэанной конструкции циркуляционного бака исключается необходимость применения в агрегате специальных энергоносителей для раэогрева и охлаждения технологических растворов, обеспечивается стабилизация их температурных характеристик; наличие в узле очистки затворов для заправки и пропуска проволоки, снижает время заправочных операций и увеличивает эксплуатационную надежность агрегата.!

093025

1093025

Техред M.Õîäàíè÷

Корректор М. Пожо

Редактор

Заказ 8262 Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбийат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1,01