PL223508B1 - Sposób podgrzewania podłoża metalicznego podczas natryskiwania na zimno oraz układ do realizacji tego sposobu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób podgrzewania podłoża metalicznego podczas natryskiwania na zimno oraz układ do realizacji tego sposobu.

Natryskiwanie cieplne na zimno jest techniką nakładania powłok o strukturze porowatej, zatrzymującej materiał smarny, na przedmioty ulegające zużyciu ściernemu, korozyjnemu, erozji i kawitacji. W procesie tym temperatura natryskiwanych przedmiotów nie przekracza 300-350°C, przy czym w przypadku aluminium wynosi około 200°C, co zapewnia brak odkształceń lub innych zmian metalurgicznych. Natryskiwanie cieplne na zimno jest zalecane głównie do nakładania powłok na przedmioty obrotowe o średnicy 10-100 mm, wykonane ze stali niskowęglowych i niskostopowych, żeliwa, stali odpornych na korozję, stopów niklu. Stosunkowo niskie temperatury natryskiwania umożliwiają też nakładanie powłok na przedmioty z brązu i miedzi, a także na pewne gatunki tworzyw sztucznych.

Natryskiwane przedmioty po odpowiednim przygotowaniu obrabianej powierzchni są podgrzewane do temperatury w okolicach 100°C-150°C w celu usunięcia wilgoci i zmniejszenia odkształceń. Następnie natryskuje się warstwę spajającą na przykład z aluminku niklu o grubości 0,1-0,2 mm, a po jej ułożeniu dalsze warstwy o grubości 0,2-0,4 mm, aż do uzyskania powłoki o wymaganej grubości.

Znane i powszechnie stosowane są ultradźwiękowe urządzenia technologiczne zbudowane z generatora drgań, układu akustycznego to jest przetwornika ultradźwiękowego i koncentratora oraz mocowanego do koncentratora narzędzia. Elementy te zabudowane są w zależnej od przeznaczenia konstrukcji. Generator ultradźwiękowy jest to urządzenie elektroniczne wytwarzające napięcie o częstotliwości ultradźwiękowej służące do zasilania przetwornika. Warunkiem przekazania mocy z generatora do narzędzia poprzez układ akustyczny jest dopasowanie impedancji generatora do impedancji obciążenia. Przetwornik ultradźwiękowy jest elementem, w którym następuje zmiana drgań elektrycznych o częstotliwości ultradźwiękowej na drgania mechaniczne o podobnej częstotliwości. Koncentratory zwane również falowodami są elementami, których zadaniem jest przekazanie energii drgań od czoła przetwornika do narzędzia, zwiększenie amplitudy drgań, dopasowanie impedancji obciążenia do impedancji generatora i umożliwienie zamocowania układu akustycznego w sposób nie powodujący tłumienia drgań ani ich przenoszenia na pozostałą część konstrukcji urządzenia. Spełnienie tych funkcji wymaga, aby koncentratory wykonane były z materiałów o dobrych właściwościach akustyc znych. Ultradźwiękowe urządzenia technologiczne znajdują zastosowanie przy zgrzewaniu, lutowaniu, spawaniu, cięciu drążeniu nitowaniu osadzaniu czy wtapianiu.

Znane jest z opisu polskiego wynalazku PL 172732 ultradźwiękowe urządzenie udarowe, w którym do dwóch płaskich powierzchni dwóch cylindrycznych elementów piezoelektrycznych, złączonych podstawami poprzez płytkę przewodzącą tak, że te elementy piezoelektryczne mają przeciwne zwroty polaryzacji, są przyłączone dwa gniazda, będące siedliskami wymiennych ostrzy udarowych. Urządzenie znajduje zastosowanie przy wykończeniowych pracach rzeźbiarskich, przy znakowaniu sam ochodów i do grawerowania.

Znany jest z europejskiego zgłoszenia patentowego EP0007558 sposób zgrzewania ultradźwiękowego materiału ułożonego w warstwy. Materiał prowadzony jest poziomo poprzez rolkę z napędem lub bez napędu, która służy jednocześnie jako kowadełko dla sonotrody ultradźwiękowego urządzenia zgrzewającego. Sonotroda jest ustawiona ukośnie względem pionu i działa na zgrzewane warstwy materiału w taki sposób, że są one przesuwane do przodu w żądanym kierunku transportu.

Znana jest z polskiego opisu wynalazku PL 168190 głowica ultradźwiękowa, składająca się ze sztywnej, cylindrycznej, dźwiękochłonnej obudowy zawierającej czynny element stykowy z powierzchnią badanego obiektu, pośredniczący w transmisji fali dźwiękowej, sprzężony poprzez wypełniające obudowę medium pośredniczące, mające mały współczynnik odkształcalności postaciowej, z wyprowadzonym z obudowy koncentratorem - falowodem, dołączonym do głowicy nadawczo - odbiorczej ultradźwiękowej, gdzie do głowicy mającej wyprowadzony z niej koncentrator - falowód, dołączona jest przyssawka elastyczna, wewnątrz której usytuowana jest sprzęgająca stopa osadzona we wnętrzu magnetycznego pierścienia i dołączona do emitującego końca koncentratora - falowodu, przy czym sprzęgająca stopa mająca kształt kielicha, jest wypełniona kulkami wykonanymi z materiału ferromagnetycznego o znacznej twardości, a do przyssawki dołączona jest próżniowa pompa za pomocą pneumatycznego przewodu o dużej zdolności przepływu.

Znana jest z polskiego zgłoszenia patentowego PL 287139 głowica ultradźwiękowa składająca się z dwóch płytek piezoceramicznych o jednakowej średnicy i różnej grubości rozdzielonych metal ową, zwłaszcza miedzianą przekładką stanowiącą elektrodę, ze stalowej nakładki i falowodu zakończoPL 223 508 B1 nego końcówką wyjściową o średnicach większych niż średnica płytek piezoceramicznych, skręconych za pomocą śruby ściskającej z króćcem do nałożenia przewodu elastycznego, sprężającej jednocześnie jedną lub dwie uszczelki osadzone dla zmniejszenia tłumienia drgań głowicy w pobliżu jej węzła drgań, a służące do zabezpieczenia będących pod napięciem płytek piezoceramicznych przed zalaniem cieczą przepływającą osiowym otworem przelotowym wykonanym w śrubie ściskającej, falowodzie i nakładce wyjściowej.

Sposób podgrzewania podłoża metalicznego podczas natryskiwania na zimno według wynalazku charakteryzuje się tym, iż najpierw przeznaczone do natryskiwania metaliczne podłoże zgrzewa się tarciowo z nagwintowanym prętem, następnie tenże nagwintowany pręt łączy się poprzez wkręcenie z koncentratorem drgań zespolonym z piezoelektrycznym przetwornikiem ultradźwiękowym, generującym ultradźwiękowe fale podłużne, które wytwarzają powodujące przyrost temperatury w połączeniu śrubowym tarcie.

Podgrzewanie się metalicznego podłoża w rozwiązaniu według wynalazku występuje na skutek pojawienia się tarcia na luzach rzędu nano/mikrometrów połączenia śrubowego.

Układ do podgrzewania podłoża metalicznego podczas natryskiwania na zimno według wynalazku charakteryzuje się tym, iż utworzony jest z podłoża metalicznego zespolonego trwale z nagwintowanym prętem wkręconym w utworzone na jednym końcu koncentratora drgań gniazdo, przy czym drugi koniec koncentratora drgań zespolony jest z usytuowanym w podstawie stabilizującej piezoelektrycznym przetwornikiem ultradźwiękowym złączonym z generatorem ultradźwiękowym.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest znacznie szybsze podgrzanie podłoża metalicznego aniżeli przy użyciu konwencjonalnych metod na przykład przy pomocy palnika, grzałki czy oporowo.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia połączenie śrubowe koncentratora drgań z podłożem metalicznym, fig. 2 układ do podgrzewania podłoża metalicznego w widoku aksonometryczny m a fig. 3 podłoże metaliczne z zamocowanym do niego gwintowanym pętem w widoku aksonometrycznym.

Układ do podgrzewania podłoża metalicznego podczas natryskiwania na zimno w przykładzie wykonania według wynalazku utworzony jest z podłoża metalicznego 1 zespolonego trwale poprzez tarciowe zgrzanie z nagwintowanym prętem 2 wkręconym momentem wynoszącym do 20 Nm w utworzone na jednym końcu koncentratora drgań 3 gniazdo, przy czym drugi koniec koncentratora drgań 3 zespolony jest z usytuowanym w podstawie stabilizującej 4 piezoelektrycznym przetwornikiem ultradźwiękowym 5 złączonym z generatorem ultradźwiękowym 6. Korzystnie piezoelektrycznym przetwornikiem ultradźwiękowym 5 steruje sterowany komputerowo generator ultradźwiękowy 6 ze zwrotnym sprzężeniem mającym na celu utrzymanie układu w rezonansie. Korzystnie nagwintowany pręt 2 wraz z koncentratorem drgań 3 zamontowane są współosiowo. Korzystnie w zgrzaniu oś nagwintowanego pręta 2 powinna być prostopadła do obrabianej powierzchni.

Sposób podgrzewania podłoża metalicznego podczas natryskiwania na zimno w przykładzie realizacji według wynalazku polega na tym, iż najpierw przeznaczone do natryskiwania metaliczne podłoże 1 o kołowym kształcie od strony przeciwległej do strony obrabianej zgrzewa się tarciowo z nagwintowanym prętem 2. Korzystnie w takim zgrzaniu oś nagwintowanego pręta 2 jest prostopadła do obrabianej powierzchni. Następnie gwintowany pręt 2 wkręca się momentem wynoszącym do 20 Nm do gniazda usytuowanego na końcu koncentratora drgań 3 zespolonego z umiejscowionym w podstawie stabilizacyjnej 4 piezoelektrycznym przetwornikiem ultradźwiękowym 5 zasilanym generatorem ultradźwiękowym 6. Korzystnie nagwintowany pręt 2 wraz z koncentratorem drgań 3 zamontowane są współosiowo. Zasilany z generatora ultradźwiękowego 6 piezoelektryczny przetwornik ultradźwiękowy 5 generuje fale podłużne, które na luzach rzędu nano/mikrometrów połączenia śrubowego generują drgania ultradźwiękowe wytwarzające tarcie powodujące skokowy wzrost temperatury obrabianego podłoża metalicznego 1.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób podgrzewania podłoża metalicznego podczas natryskiwania na zimno znamienny tym, że najpierw przeznaczone do natryskiwania podłoże metaliczne (1) zgrzewa się tarciowo z nagwintowanym prętem (2), następnie tenże nagwintowany pręt (2) łączy się poprzez wkręcenie z koncentratorem drgań (3) zespolonym z piezoelektrycznym przetwornikiem ultradźwiękowym (5), generującym ultradźwiękowe fale podłużne, które wytwarzają powodujące przyrost temperatury w połączeniu śrubowym tarcie.

2. Układ do podgrzewania podłoża metalicznego podczas natryskiwania na zimno znamienny tym, że utworzony jest z podłoża metalicznego (1) zespolonego trwale z nagwintowanym prętem (2) wkręconym w utworzone na jednym końcu koncentratora drgań (3) gniazdo, przy czym drugi koniec koncentratora drgań (3) zespolony jest z usytuowanym w podstawie stabilizującej (4) piezoelektrycznym przetwornikiem ultradźwiękowym (5) złączonym z generatorem ultradźwiękowym (6).