Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
1497.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
33.6 Mб
Скачать

кое травление. Способ восстановления

протравленного

металла

(до 50 ч при

окислов несколько дороже по сравне­

20° С,

1,5—3 ч

при

125—150° С)

или

нию с описанными, но при его исполь­

кратковременную

выдержку

(30—15

зовании

сокращается время

процесса,

мин при

250—300° С),

используя для

ликвидируются

потери

металла, улуч­

нагрева вентиляторные печи или ваку­

шаются

условия труда.

 

 

 

 

умные сушила.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При травлении часть металла ра­

 

8.3.1. Травление окалины

 

створяется в кислоте, потери могут

Химическое

травление

металлов

достигать 2—3 %. Для снижения по­

терь металла, уменьшения травильной

обычно производят в водных растворах

хрупкости и расхода кислоты, улучше­

10—20 %-ной серной или 20 %-ной со­

ния условий труда в травильные ван­

ляной кислоты при температуре 40—

ны

добавляют

специальные

присадки

80° С. Для удаления окалины

с поко­

(ингибиторы)

органического

проис­

вок и литых деталей чаще применяют

хождения,

содержащие

 

в

составе

10—12 %-ные водные растворы серной

азот, серу, кислород. Защитное дейст­

кислоты,

учитывая,

что она

дешева,

вие ингибиторов связано с их адсорб­

доступна по сравнению с другими ки­

цией на поверхности чистого металла

слотами,

относительно

меньше расхо­

и

торможением

анодного

 

процесса

дуется и позволяет регулировать интен­

растворения

железа.

Наиболее

рас­

сивность травления, не загрязняет ат­

пространенными

являются: для

раст­

мосферу цеха.

 

 

 

 

поверх­

воров

серной кислоты

ЧМ

(тяжелые

Окалина,

покрывающая

 

фракции

хинолиновых

оснований),

ность сталей с особыми физическими

ПБ-5 (продукт конденсации бензила-

свойствами

(нержавеющих,

окалино­

мина),

каталин

(алкилбензилпириди-

стойких и др.), трудно растворима, по­

нийхлорид);

для

растворов

соляной

этому при их травлении используют бо­

кислоты БА-6 (продукт конденсации

лее концентрированные

растворы

или

бензиламина

с

альдегидом),

катапин,

смесь соляной и азотной кислот. Ско­

ПБ-5 и др. Присадки, адсорбируясь на

рость

растворения

окалины

нержаве­

поверхности

металла,

снижают

поло*

ющей стали азотной кислотой макси­

жительный

потенциал

и

облегчают

мальна

при

концентрации

последней

адсорбцию органических

катионов.

6—8 %; растворы с большим содержа­

 

Ингибиторы

добавляются

в

коли­

нием

кислоты

сильно

разъедают ме­

чествах 0,1—0,2 % от объема травиль­

талл.

 

 

 

 

 

 

 

 

сво­

ного раствора. При этом потери ме­

Механизм процесса травления

талла снижаются до 1—1,5 %, на 25—

дится

к

последовательному

растворе­

35 %

сокращается

расход

кислоты,

нию

окислов под

действием

кислот.

уменьшается

выделение

ее

паров и

На конечной стадии окислы растворя­

устраняется опасность перетравить ме­

ются по реакциям:

 

 

 

 

 

талл. Срок

действия

присадок 100—

 

F e0+ H 2S04= F e S 0 4+ H 20;

 

150 ч, возможная температура нагрева

 

FeO +

2НС1 =

FeCl2 +

Н20.

 

травильной

ванны

60—70 °С. Продол­

 

 

жительность травления зависит от сос­

Под

действием

растворов

серной

тава металла, характера

и

структуры

кислоты

значительная

часть

 

окалины

окалины и обычно равна 30—60 мин.

отрывается

от

поверхности

металла

В случае травления в серной кислоте

водородом, образующимся в результа­

легированных

сталей

процесс удале­

те реакции железа с кислотой, прони­

ния окалины ускоряется, если в ванну

кающей через трещины й поры в ока­

ввести 3—5 %

NaCl. При этом, вслед­

лине:

^

 

 

 

FeS04 +

Н2.

 

ствие образования хлорид-ионов,

рез­

 

Fe + H2S04 =

 

ко уменьшаются скорость растворения

Водород, переходя из атомарного со­

чистого

металла

и

количество погло­

стояния в молекулярное, создает зна­

щенного

металлом

водорода.

 

 

чительное давление, под действием ко­

 

В процессе

травления

концентра­

торого и отрывается окалина. Вместе

цию железа в растворе постоянно

с тем водород, проникая в металл, рез­

контролируют и если она достигает

ко снижает его Пластические свойства

10—15 %, то раствор заменяют новым.

и вызывает так называемую травиль­

 

При травлении в растворах серной

ную хрупкость. Для удаления водоро­

кислоты

горячекатаной

полосы в них

да применяют

Длительную

выдержку

непрерывно увеличивается

концентра­

ция сернокислого железа, в результате

растворах серной кислоты с окисли­

чего

активность

процесса уменьшает­

тельными добавками

азотной кислоты,

ся и железо

в

значительной

степени

хромового

ангидрида

или

хромпика.

растворяется. Поэтому

при

непрерыв­

При травлении в смеси серной и азот­

ном процессе травления тонкой ленты

ной

кислот

выделяются

токсичные

применяют растворы соляной кислоты,

окислы азота. Поэтому для труднора­

что позволяет улучшить качество по­

створимых медных сплавов лучше при­

верхности, уменьшить время травления

менять

электрохимическое

 

анодное

и увеличить скорость движения поло­

травление, используя

протяжные ван­

сы до 250 мм/мин и выше. Травление

ны и агрегаты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в растворах соляной кислоты протека­

Для титановых сплавов лучшие ре­

ет главным образом вследствие хими­

зультаты удаления окалины дает ще­

ческого

растворения

окислов

железа.

лочно-кислотное травление. В этом

При нагреве травильного раствора вы­

случае

металл

сначала

обрабатывает­

ше 50—40 °С хлористый водород уле­

ся в 80—70 %-ном расплаве едких ще­

тучивается, что ведет к значительным

лочей (NaOH, КОН) с добавкой окис­

потерям кислоты. С повышением кон­

лителей (NaN03, KN03) при темпера­

центрации последней до 20—25 %

турах

250—400 °С

в

течение

 

20—40

процесс травления улучшается.

 

(нер­

мин. Затем для удаления образующих­

Высоколегированные

стали

ся титанатов проводят травление в го­

жавеющие, жаростойкие и др.)

 

травят

рячем 15—30 %-ном водном растворе

в растворах азотной кислоты с добав­

серной

кислоты с

 

выдержкой

 

10—15

лением

фторидов и хлоридов

(напри­

мин. При использовании такого трав­

мер, 2—3 % HF). Часто перед травле­

ления получается высокое качество по­

нием окалину предварительно разрых­

верхности,

наблюдается

резкое умень­

ляют в растворе 8%-ной HN03 или в

шение содержания

кислорода

и водо­

других составах.

 

 

 

 

 

рода в результате удаления газонасы­

На современных машиностроитель­

щенного слоя, расход кислоты незначи­

ных и металлургических заводах хими­

телен.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ческое травление заготовок и деталей

Электрохимическое травление в тер­

чаще производят в 10—12 %-ном раст­

мических цехах чаще применяется как

воре серной

кислоты,

имеющем темпе­

подготовительная

операция

перед по­

ратуру 60—80 °С. Травление длится

крытием

(омеднением,

 

хромировани­

30—45 мин. Затем детали промывают

ем). Такое травление по сравнению с

в воде (60—70 °С) в течение 5—10 мин

химическим позволяет уменьшить дли­

и нейтрализуют в известковой ванне

тельность

процесса,

травильную

хруп­

или в растворе 0,5 %-ной NaOH при

кость, сохранить размеры деталей, до­

90—95 °С в течение 5—10 мин.

 

ванна

стичь большей чистоты поверхности и

Наиболее

употребительная

 

снизить расход кислоты. При травле­

для

травления

нержавеющих

жаро­

нии

сталей с

особыми

 

физическими

стойких сталей

и нихромов содержит

свойствами можно ограничиться более

4? % НС1 и 5 % HN03. Травление про­

слабыми растворами

кислот. Недоста­

изводится

при

температуре

40—50°С

ток электрохимического травления за­

с последующим кратковременным (3—

ключается в необходимости

использо­

5 мин)

чистовым травлением

 

в 5 %-

вания тока низкого напряжения.гЭлек-

ном растворе азотной кислоты. Про­

трохимическое травление

чаще

произ­

шедшие отжиг высокохромистые стали

водится в

сернокислой

ванне,

 

питае­

предварительно травят

в

растворе с

мой

постоянным

током

 

напряжением

15 %-ной НС1 при температуре

60 °С.

4—10 В. Обрабатываемые детали слу­

Травление

проволоки

 

марок

1X13 и

жат катодом или анодом. В первом

2X13 особенно эффективно в растворе

случае

травление

 

называется

 

катод­

20 %-ной НС1 с присадкой.

 

 

 

ным,

во втором — анодным.

 

 

 

Медь и ее сплавы травятся в 15 %-

Катодное травление производится в

ных водных растворах серной кислоты

электролите,

состоящем

 

из

раствора

при

температуре 60—70 °С

в

течение

10—15 %-ной H2S 04. Окалина разрых­

нескольких

секунд. Механизм

процес­

ляется и отбывается в результате вос­

са травления сводится к растворению

становления окислов-желез а выделяю­

окислов.

Труднорастворимые

медные

щимся

водородом. Благодаря

проник­

сплавы, содержащие

окислы

алюми­

новению

электрического

тока

через

ния, никеля, свинца, травятся в водных

поры

 

окалины

происходит

разряд

Рис. 8.19. Травильные баки

ионов водорода под окалиной. Приме­ няемые плотности тока при катодном травлении колеблются в пределах 5— 10 А/дм2 поверхности детали при на­ пряжении 4—8 В. Для ускорения про­ цесса травления температуру раствора повышают до 40—50 °С. Время трав­ ления по сравнению с химическим трав­ лением уменьшается в три раза и со­ ставляет 10—15 мин. Для изделий ме­ ди и медных сплавов катодное травле­ ние не дает положительных результа­ тов.

Анодное травление производится в слабых растворах кислот или даже в растворах токопроводящих солей, на­ пример в слабо подкисленном раство­ ре сульфата железа. При этом окалина не только растворяется, но и отрыва­ ется выделяющимся на аноде кислоро­ дом. Чтобы травление прошло успеш­ но, окалина должна быть достаточно пористой. При плотной окалине лучше прибегать к катодному травлению или к предварительному химическому трав­ лению в серной кислоте.

В случае электрохимического трав­ ления должен быть создан контакт де­ талей с источником тока. Если обраба­ тываются небольшие детали, многие технологические операции выполняют­

ся вручную.

травление, при

Электрохимическое

котором используются

вспомогатель­

ные ^ т о д ы из свинца

или графита,

соединяемые с внешним источником то­ ка, называется биполярным. Детали в ванну помещаются между вспомогате­ льными электродами. Электропровод­ ность металла намного выше электро­ проводности электролита, поэтому бо­ льшинство силовых линий тока прохо­ дит через детали.

Основным оборудованием для всех видов травления являются специаль­

ные баки. Наибольшее распростране­ ние получили деревянные и бетонные

травильные баки.

Д е р е в я н н ы е

б а к и (рис. 8.19, а)

делают из сосно­

вых брусьев 3 толщиной 130 мм, кото­ рые соединяют в шпунт, плотно приго­ няя друг к другу и стягивая болтами из бронзы или кислотостойкой стали. Вну­ три баки покрывают листовым свинцом 2 толщиной 4—6 мм и зашивают дос­ ками 1 толщиной 40—60 мм для пре­ дохранения свинца от механического повреждения. Отдельные листы свин­ ца свариваются с помощью ацетилено­ вой горелки. Длина баков должна со­ ответствовать размерам травимых из­ делий. Наиболее употребительные раз­ меры травильных баков: 3,5X2,0Х X I,7 м и 2,5X1,8X1,0 м. При травле­ нии труб и сортового металла длина баков может достигать 8 м, а при не­ прерывном травлении горячекатаной полосы 50 м и более. Так как свинец является дефицитным металлом, его заменяют специальной резиной, пласт­ массами или битуминозными обмазка­ ми. Резину укладывают в три слоя об­ щей толщиной 6—7 мм: внутренний слой делают из твердой резины (эбо­ нита), хорошо сопротивляющейся сер­ ной и соляной кислотам, а наружные— из мягкой, имеющей повышенную устойчивость против ударов. Если стен­ ки бака изготовляют из железа, трех­ слойная резина примыкает непосредст­ венно к внутренним стенкам бака и плотно соединяется с ними вулканиза­ цией. Резина не устойчива к азотной кислоте.

Универсальным заменителем свин­ ца является винипласт, продукт терми­ ческой пластификации полихлорвини­ ла. Выпускается он в виде труб, фа­ сонных изделий и листов толщиной до 20 мм, обладает химической устойчи-

Рис. 8.20. Травильная установка со стационарными травильными баками

востью к большинству кислот и щело­ чей и может подвергаться сварке го­ рячим воздухом. Применение винипла­ ста ограничено, так как он имеет ма­

лую теплостойкость под

нагрузкой

(до 50 °С).

травильные

Используются также

б а к и из к и с л о т о с т о й к и х бе ­

т о н о в 1

и кирпича с толщиной стен­

ки

3, равной 200—230 мм (рисГ 8.19,

б).

Между

кирпичом и бетоном, для

устранения теплового расширения кир­ пича при нагреве ванны делают про­ кладку толщиной 25 мм из пластично­ го цемента 2 или же из резины. Если стенки бака железные, его внутри об­ кладывают двумя-тремя слоями толя. Срок службы такого бака достигает 1—1,5 года.

Хорошие результаты дает облицов­ ка внутренних стенок бака плитами

толщиной 16—20

мм из

плавленого

камня — диабаза.

Плитки

укладыва­

ются на прокладку из битума и скреп­ ляются замазкой из диабаза на жид­ ком стекле. Снаружи железные баки окрашиваются кислотостойкой крас­ кой. Отработанный кислотный раствор удаляется из баков при помощи сифо­ на или через отверстие в дне по свин­ цовым или винипластовым трубопро­ водам. Перед спуском в канализацию раствор необходимо нейтрализовать в специальном колодце известью и раз­ бавить водой.

Травильный раствор подогревается острым паром. Металл для травления укладывается в корзины или крепится на подвесах, крючках,, гребенках, ко­ торые изготовляются из высокохроми­ стых сталей, медных сплавов или де­ рева. Хорошие результаты по стойко­ сти в кислотах дает монель-металл (НМЖМц 28—2,5—1,5). Подвески и корзины выбираются в соответствии с конструкцией обрабатываемых дета­

лей. Травильные баки оборудуются продольными бортовыми отсосами для удаления паров кислоты, при этом ре­ комендуется применять сдув со сторо­ ны, противоположной отсосу, что дает больший эффект. Травильные ванны, промывочные и нейтрализационные ба­ ки располагают преимущественно в один-два ряда. Корзины транспортиру­ ются с помощью кранов, балочек, электроталей. При использовании электри­ ческих кранов и балочек необходимо, чтобы электродвигатели не располага­ лись над ваннами, так как они будут разъедаться парами кислот и быстро выходить из строя.

В травильной установке, показан­ ной на рис. 8.20, лебедка 1, приводя­ щая в движение подъемную таль, вы­ несена из травильного помещения. Для транспортировки изделий над тра­ вильными ваннами часто применяют пневматические подъемники. В уста­ новке два травильных бака 4 с раство­ ром кислоты, промывной бак 3 и бак 2 для нейтрализации расположены в од­ ну линию. Примерная производитель­ ность установки при времени травле­ нии 30 мин составляет 3—4 т/ч. Бак 6 для питания травильных ванн кислотой находится за пределами помещения'на высоте 2—3 м, кислота поступает в ванны самотеком через мерный бачок 5. В ванну сначала наливается кисло­ та, а затем вода. Кислоту в ванну луч­ ше подавать при помощи сжатого воз­ духа.

Травильное отделение изолируется от других помещений термического це­ ха и оборудуется мощной притбчно-вы- тяжной вентиляцией для устранения загрязненного воздуха. Испарения от ванн удаляются с помощью бортовых отсосов. Эта вентиляция выделяется в отдельную систему. Обслуживающий

персонал 'снабжается соответствующей спецодеждой.

Травильные установки служат для создания движения деталей в травиль­ ном растворе, что в два-три раза уско­ ряет процесс удаления окалины. При­ меняемые при травлении установки можно разделить на три основные группы: полумеханизированные, кон­ вейерные и барабанные.

Наиболее широко применяют п о- л у м е х а н и з и р о в а н н ы е у с т а ­ н о в к и , показанные на рис. 8.21. Тра­ вильная установка кранового типа (рис. 8.21, а) представляет собой вер­ тикальный шток 5 с прикрепленными вверху четырьмя или шестью горизон­ тальными балками 6, к концам кото­ рых подвешиваются корзины 2 с дета­ лями. Шток имеет поршець и хвосто­ вик, они движутся соответственно в двух цилиндрах 4 и 3 (минимальный ход штока равен 1,3 м). Верхний ци­ линдр 4 под действием пара заставляет шток и корзины с изделиями совер­ шать вертикальные колебательные дви­ жения на высоту 300 мм с частотой 30—40 раз в минуту. Нижний цилиндр 3 под действием сжатого воздуха из­ влекает корзины из баков и перемеща­ ет их в другие баки 1. Корзины вокруг оси штока поворачиваются вручную. Поршень опускается вниз под действи­ ем массы крана и корзин. Для качания корзин и извлечения их из ванн доста­ точно одного верхнего цилиндра. Необ­ ходимое рабочее давление пара 0,6— 0,7 МПа. Отработанный пар использу­ ется для подогрева травильных и про­ мывных ванн, которые размещаются вокруг штока установки, причем одно место остается свободным для загруз­ ки и выгрузки корзин. Установки изго­ товляются с диаметрами паровых ци­ линдров 300, 560, 800 мм. Наибольшая нагрузка на коромысле в них соответ­ ственно равна 450, 900, 1800 кг, сред­ няя производительность при времени травления 30 мин составляет 1, 2, 4 т/ч. В установках из трех ванн пер­ вая &анна с раствором кислоты исполь­ зуется для травления, вторая — для нейтрализации, третья — с горячей во­ дой для промывки. В установках из пяти ванн в первой ванне находится проточная вода, в двух следующих — травильный раствор, в четвертой — нейтрализационный раствор и в пя­ той — горячая вода. При травлении листов время пребывания листа в каж­

дом баке составляет 4—6 мин (в зави­ симости от слоя окалины).

Широко распространена на заводах качающаяся травильная установка, изображенная на рис. 8.21,6. Она со­ стоит из двух рядом расположенных травильных ванн 7, в которых помеща­ ются укрепленные на балках 3 корзины с травимым металлом, и свободно по­ ложенных в развилке 4 качающихся рычагов 2. Последние приводятся в движение при помощи кривошипного механизма 7 и зубчатой передачи 6 от двигателя 5. При погружении правой корзины левая корзина поднимается вверх, и наоборот. Движение корзин в баке соответствует движению скалок весов. Число качаний в минуту равно 30, мощность двигателя машин 12 кВт. Наиболее часто применяются ванны, имеющие размеры 3,0ХК5Х2,0 м. Производительность двух кислотных ванн равна 6—10 т/ч в зависимости от травимого материала.

В травильной установке Тейлора (рис. 8.21, б) качание корзин в трави­ льных ваннах совершается балочкой, приводимой в колебательное движение при помощи паровых или пневматичес­ ких цилиндров. Травильные ванны 5, 6 и промывные 7, 8 располагаются ря­ дом, а подвески 2 с деталями движут­ ся по монорельсу. Монорельсовый путь над ваннами разрезается и его учас­ ток 3 совершает колебательное движе­ ние приводом через рычаг 4 от парово­ го цилиндра 9. Благодаря этому под­ вески 2 с металлом, периодически покачиваясь, погружаются в ванну. По­ сле травления разрезная часть моноре­ льсового пути поднимается на первона­ чальный уровень, и корзины передви­ гаются на стационарный участок для разгрузки. Корзины от ванны к ванне транспортируются с помощью горизон­ тального парового цилиндра 1 посред­ ством каната и блоков. Высота подъ­ ема корзин 1900 мм, ход поршня па­ рового цилиндра 1740 мм, число ходов 15—25 в мин. Диаметр вертикального парового цилиндра равен 420 мм при длине 2000 мм, а диаметр цилиндра, управляющего горизонтальным пере­ мещением корзин, составляет 200 мм при длине 2600 мм.

В травильных ваннах можно при­ вести в движение раствор, а металл уложить неподвижно. В этом случае ванна имеет два неодинаковых сооб­ щающихся между собой отделения: в

А-А

большом помещается на стойках кор­ зина с травимым металлом, в малом ходит поршень, приводящий в движе­ ние травильный раствор. Поршень со­ вершает 20—25 ходов в минуту и при­ водится в движение через кривошип­ ный механизм двигателем мощностью 8—10 кВт. Производительность ванны, имеющей полезные размеры 3,0Х1,5Х Х2,0 м, равна 1—2 т/ч. Трубы и сор­ товой металл травят в баках длиной 8 м и более.

К о н в е й е р н ы е т р а в и л ь н ы е у с т а н о в к и применяются при боль­ шом количестве деталей, которые тра­ вятся по одному режиму. Это длинные ванны 4 (рис. 8.22), детали в них про­ ходят на подвесном конвейере 2, пред­ ставляющем собой двутавровую бал­ ку 5, по нижней полке которой дви­ жется цепь из роликов. К последней прикрепляются подвески 1 или корзи­ ны с деталями. Установки имеют вы­ сокую производительность, дают хоро­ шие результаты травления, но занима­ ют "Много места. Если размеры трави­ льного бака составляют 18X1,5X1,8 м, установка имеет два промывных бака длиной по 9 м, ее производительность при травлении коленчатых валов в рас­ творе 8— %-ной H2S 04 в течение 30 мин равна 2 т/ч. Если размеры тра­ вильного 0ака составляют 22X2X1,8 м, производительность установки при травлении в течение 45 мин мелких де­

талей в корзинах составляет 3,5 т/ч, а при времени травления 30 мин дости­ гает 5 т/ч.

Травильные установки обычно вы­ носятся из основного цеха в изолиро­ ванное помещение, а конвейер пропус­ кается в цех, где детали загружаются и разгружаются. Часто в потоке кон­ вейера устанавливают коридорную печь для сушки деталей.

Иногда травильную конвейерную установку располагают в основном це­ хе. В этом случае она должна быть за­ крытого типа и иметь гидравлические затворы. Такая установка (рис. 8.23) состоит из травильной ванны 7 длиной 10—16 м с расположенными у ее тор­ цов короткими баками 1, заполненны­ ми водой. Ванна закрыта герметичным кожухом 5 из кислотостойкой стали, наклонные торцевые стенки которого опускаются в водяные баки, создавая гидравлические затворы. Детали через баки транспортируются конвейером, состоящим из двух цепей Галля <5, к которым подвешены гребенки 9 с уло­ женными на них деталями. Конвейер приводится в движение от двигателя через приводное цепное колесо 3 и на­ правляется рядом цепных звездочек 4. Ванна снабжается двумя люками 6 длят чистки и заливки травильного раство­ ра и сливной .трубой 10. Водяные за­ творы имеют трубы 2 и 11 для подвода и отвода воды. Если длина ванны рав-

 

| \

у к

i X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

------------- ---------------- ^

-

 

 

P a cm tb p //e SOu

^

 

 

/д/Mvaj/ /

т о

 

 

 

 

< I

 

/ о о о о

 

 

S000 , ^Холодная

вода /

11

 

 

 

Ю

вода

 

 

 

 

 

Рис. 8.23. Конвейерная травильная установка с водяными затворами

на 10 м, ширина 2,3 м, расстояние меж­ ду гребенками 600 мм, производитель­ ность установки при травлении перед­ них осей автомобиля в течение 25 мин составляет 3—3,5 т/ч. Если же длина травильной ванны 15 м, производите­ льность достигает 5 т/ч. При травлении ленты ее протягивают через травиль­ ные и промывные ванны с помощью ба­ рабанов или роликов (как это делается в агрегатах с протяжными печами). Для непрерывного травления применя­ ют горизонтальные и башенные агре­ гаты. Горизонтальный агрегат имеет до пяти травильных ванн общей длиной более 125 м, объем раствора в них со­ ставляет 450—500 м3. Скорость движе­ ния полосы в такой установке достига­ ет 380 м/мин. Травильные ванны гум­ мированы кислотостойкой резиной и футерованы кислотостойкой плиткой.

Мелкие детали сложной конфигура­ ции можно хорошо и быстро травить во

вращающихся

б а р а б а н н ы х

ус ­

т а н о в к а х ,

осуществляя одновре­

менно пескоструйную очистку

(рис.

8.24). Детали для очистки доставляют­ ся конвейером в корзинах, из которых они ссыпаются через загрузочную во­ ронку 3 в переднюю часть барабана 2, вращающегося с частотой 0,3 с-1. Де­ тали в барабане помещаются в сталь­ ной песок и поливаются раствором 4—

6 %-ной

H2S 04.

Последний

подается

насосом

1 из бака 13, находящегося

под барабаном.

Кислотный

раствор

разрыхляет окалину, которая очищает-

4 5 6 7 8 9 Ш

а

!2

Рис. 8.24. Травильно-очистной барабан

ся с поверхности детали стальным пес­ ком. Отделившаяся окалина уносится вместе с кислотным раствором в бак 13, из которого она периодически уда­ ляется. Барабан изготовлен из листо­ вой стали и обложен внутри вулкани­ зированной резиной толщиной 15 мм. Он приводится во вращение двигате­ лем 4 через редуктор 5 и зубчатый обод 6. После того как детали очистятся от окалины, вращение барабана переклю­ чают в обратную сторону. Детали вме­ сте с песком с помощью конуса 7 на­ правляются во вторую часть барабана, внутренняя поверхность 8 которой име­ ет отверстия. Стальной песок высыпа­ ется через отверстия вниз, а детали по­ ступают в непрерывно вращающийся с частотой 0,15 с-1 моечно-нейтрализаци­ онный барабан 10. Здесь кислота на деталях нейтрализуется горячим Ще­ лочным раствором, подаваемым через ряд трубок 9 насосом 11 из бака 12. Пройдя моечный барабан 10, детали направляются в барабанную сушилку и далее на контроль. Стальной песок возвращают обратно в первую секцию барабана 2, переключая его вращение. Барабан загружают следующей парти­ ей деталей. Установка позволяет одно­ временно загрузить в травильный ба­ рабан 1,0—1,4 т деталей. При времени травления 15—20 мин производитель­ ность установки составляет 3—4 т/ч.

Электрохимическое травление Мо­ жет осуществляться в ваннах периоди­ ческого действия и в конвейерных уста­ новках. Конвейерная установка катод­ ного травления при скорости движения конвейера 0,6—0,8 м/мин и времени травления 25—30 мин имеет произво­ дительность 2—2,5 т/ч. Температура

.^травильной ванны равна 50—60 °С. По­ даваемый для питания катодной тра­ вильной ванны ток имеет напряжение 6 В, силу 4000 А и плотность 0,8 А/см2. Ванны для анодного обезжиривания и

снятия слоя свинца снабжены само­ стоятельным питанием от отдельных динамомашин (напряжение тока 6 В и сила 1500 А).

8.3.2. Удаление окалины путем восстановления окислов

Борьба с окалиной путем восстанов­ ления окислов металлов ведется при помощи энергичных восстановителей. В качестве последнего чаще применя­ ется гидрид натрия. Процесс восста­ новления окислов идет по следующим реакциям:

Fe30 4 + 4NaH = 3Fe + 4NaOH; Fe20 3 + 3NaH = 2Fe + 3NaOH; FeO + NaH = Fe + NaOH; Cr03 + NaH = 2CrO + NaOH; CuO + NaH = Cu + NaOH.

Гидрид натрия хорошо восстанав­ ливает магнитную окись железа и бо­ льшинство окислов легированных эле­ ментов, которые очень трудно поддают­ ся травлению в кислотах. В качестве растворителя гидрида натрия исполь­ зуется расплав едкой щелочи. Продук­ тами реакции являются восстановлен­ ный металл и едкая щелочь (NaOH), которая компенсирует унос щелочи с деталями. Для образования расплава щелочи температура нагрева ванны поддерживается равной 370—400 °С, а содержание гидрида натрия в растворе щелочи 1,5—2 %. Процесс восстанов­ ления ведется в электродных ваннах (рис. 8.25). Электроды 1 располагают­ ся вдоль задней боковой стенки ванны и отделяются от рабочего пространства последней железной решеткой 2. Для уменьшения потерь тепла целесообраз­ но внешние стенки ванны 6 изолиро­ вать малотеплопроводным материалом.

Необходимый для восстановления гидрид натрия чаще всего получают непосредственно в ванне. С этой целью вдоль ее передней стенки сверху уста­ навливают специальный генератор, ко­ торый представляет железную короб­ ку 5, перевернутую вверх, края ее опу­ щены в расплав щелочи. Коробка ввер­ ху имеет герметично закрывающееся отверстие 4 для загрузки металличес­ кого натрия и ряд трубок 3, по кото­ рым в расплав щелочи подается водо­ род. Металлический натрий вследствие низкой температуры плавления (около 100 °С) расплавляется и растекается в

Рис. 8.25. Ванна для восстановления окалины гидридом натрия

генераторе по поверхности щелочи. Подводимый по трубкам водород барботируется через слой расплавленной щелочи и вступает в реакцию с метал­ лическим натрием, в результате чего образуется гидрид натрия

Na + ^ - H 2 = NaH.

Гидрид натрия растворяется в распла­ вленной щелочи и равномерно распре­ деляется по ванне под влиянием силь­ ных конвекционных потоков, вызван­ ных электромагнитным перемешива­ нием при электродном нагреве.

Перед началом работы из ванны должна быть удалена влага, которая разрушает гидрид натрия. Это может быть достигнуто по реакции

NaH + Н20 = NaOH + Н2,

а также в. результате введения в ванну окиси натрия или металлического на­ трия.

После восстановления окалины го­ рячие детали сразу погружаются в бак с холодной водой, образующийся пар срывает продукты восстановления. За­ тем детали промываются водой из брандспойта и еще раз в баке с горя­ чей водой. Промытые детали быстро высыхают на воздухе. Расход материа­ лов на 1 т обрабатываемого металла составляет: металлического натрия 3— 5 кг, водорода 1,2—2 м3. С деталями уносится 0,3—0,5 % расплава.

Стоимость восстановления окалины гидридом натрия на 40 % выше по сравнению со стоимостью травления в кислотах, но эксплуатационные расхо­

ды значительно ниже и поэтому в ко­ нечном итоге стоимость обработки 1 т металла тем и другим способом при­ мерно одинакова. Однако при восста­ новлении окалины гидридом натрия резко сокращаются потери металла, повышаются скорость процесса и про­ изводительность, улучшаются качест­ во поверхности, условия труда, не об­ разуются отходы, требующие нейтра­ лизации. Этот способ эффективен при обработке высоколегированных ста­ лей, кислотное травление которых про­ текает очень медленно.

При работе с гидридными щелоч­ ными расплавами необходимо соблю­ дать определенные правила безопасно­ сти. Так, чтобы предотвратить возгора­ ние металлического натрия, его надо держать под слоем керосина. Особенно опасно попадание в металлический на­ трий влаги, так как это приводит к его бурному воспламенению, иногда даже к взрыву. Чтобы исключить взрыв во­ дорода, необходимо предотвратить об­ разование в генераторе смеси водорода с воздухом. До загрузки в генератор металлического натрия весь воздух из него должен быть вытеснен водородом. Обслуживающий персонал следует снабдить специальными комбинезона­ ми, рукавицами и защитными очками, что позволит предохранить кожу от по­ ражения щелочью.

Применяемые гидридные щелочные ванны имеют разные размеры; объем ванн достигает 80 м3 (150 т расплава). Время выдержки деталей в ванне за­ висит от состава и характера окалины

иколеблется в пределах 5—20 мин.

8.3.3. Удаление окалины

вдробеструйных установках

Вдробеструйных установках дета­ ли от окалины очищаются струей чу­ гунной или стальной дроби. Струя соз­ дается сжатым воздухом давлением

0,3—0,5 МПа (пневматическая дробе­ струйная очистка) или быстровращающимися лопаточными колесами (меха­ ническая очистка дробеметами).

При пневматической дробеструйной очистке в установках может использо­ ваться как дробь, так и кварцевый пе­ сок. Однако в последнем случае обра­ зуется большое количество пыли, до­ ходящее до 5—10 % от массы очи­ щаемых деталей. Попадая в легкие

обслуживающего персонала, кварцевая пыль вызывает профессиональную бо­ лезнь — силикоз. Поэтому указанный способ применяется в исключительных случаях. При дробеструйной очистке давление сжатого воздуха должно со­ ставлять 0,5—0,6 МПа. Чугунная дробь изготовляется литьем жидкого чугуна в воду при распылении струи чугуна сжатым воздухом с последующей от­ сортировкой на ситах. Дробь должна иметь структуру белого чугуна с твер­ достью 500 НВ, ее размеры находятся в пределах 0,5—2 мм. Расход чугунной дроби составляет лишь 0,05—0,1 % от массы деталей. При очистке дробью получается более чистая поверхность детали, достигается большая произво­ дительность аппаратов и обеспечива­ ются лучшие условия труда, чем при очистке песком.

Для защиты окружающей атмосфе­ ры от пыли дробеструйные установки снабжаются закрытымикожухами с усиленной вытяжной вентиляцией. По санитарным нормам предельно допус­ тимая концентрация пыли не должна превышать 2 мг/м3. Транспортировка дроби в современных установках пол­ ностью механизирована.

Основной частью пневматической установки является дробеструйный ап­ парат, который может быть нагнетате­ льным и гравитационным. Простейший однокамерный нагнетательный дробе­ струйный аппарат (рис. 8.26, а) пред­ ставляет собой цилиндр 4, имеющий вверху воронку для дроби, герметичес­ ки закрывающуюся крышкой 5. Внизу цилиндр заканчивается воронкой, от­ верстие из которой ведет в смеситель­ ную камеру 2. Дробь подается пово­ ротной заслонкой 3. В смесительную камеру через кран 1 подводится сжа­ тый воздух, который захватывает дробь и транспортирует ее по гибкому шлан­ гу 7 и соплу 6 на детали. Дробь нахо­ дится под давлением сжатого воздуха вплоть до истечения из сопла, что по­ вышает эффективность действия абра­ зивной струи. В аппарате описанной однокамерной конструкции сжатый воздух необходимо временно отклю­ чать при его пополнении дробью.

Чтобы обеспечить непрерывность работы, аппараты нагнетательной си­ стемы делают двухкамерными с авто­ матическими устройствами для подачи дроби из загрузочной воронки в верх­ нюю промежуточную камеру, а из

Рис. 8.26. Дробеструйные пневматические аппараты

нее — в нижнюю рабочую камеру 8 (рис, 8.26,6). В последней все время поддерживается давление сжатого воз­ духа, поступающего в камеру по тру­ бе 9. Средняя камера 6 находится по­ переменно то под давлением сжатого воздуха, подводимого по трубе 3 через регулирующий клапан 2, то под атмо­ сферным давлением. Когда камера 6 находится под давлением сжатого воз­ духа, ее нижняя воронка 7 открывает­ ся и пропускает дробь в рабочую ка­ меру 8. В момент создания в верхней камере атмосферного давления ворон­ ка 7 под действием сжатого воздуха закрывается, а верхняя воронка 5 от­ крывается. При этом верхняя камера загружается дробью, поступающей из загрузочной воронки 4. Регулирующий клапан 2 управляется кулачковым ме­ ханизмом, который приводится в дей­ ствие храповой передачей 1.

В^равитационном аппаратедробь подается в смесительную камеру из открытой загрузочной воронки и на­ правляется на очищаемые детали под действием силы тяжести и инжекции струи сжатого воздуха, что позволяет получить струю дроби достаточной мо­ щности. Производительность дробе­ струйных аппаратов зависит от диа­ метра сопла. Рабочие сопла делают диаметром от 4 до 14 мм. Сопла изго­

товляют из белого чугуна, высокохро­ мистого и сверхтвердых сплавов. Зави­ симость расхода свободного воздуха, эффективной мощности компрессора и количества выбрасываемой соплом дроби от диаметра сопла при давлении воздуха 0,4—0,6 МПа показана ниже.

Диаметр сопла, мм

4

6

8

Расход свободного

воздуха,

1,5

3

м3/мин

0,75

Эффективная мощность

7.0

15

компрессора, кВт

3,50

Количество выбрасываемой

650

1200

дроби, кг/ч

250

Диаметр сопла, мм

10

12

14

Расход свободного

воздуха,

 

 

м3/мин

4,5

6,5

9

Эффективная мощность

 

 

компрессора, кВт

25

35,0

45

Количество выбрасываемой

 

 

дроби, кг/ч

1600

2500

3000

При очистке изделий от окалины с

помощью быстровращающегося лопа­ точного колеса используется установка, показанная на рис. 8.27. В этом случае применяется только чугунная дробь, которая подается из воронки 1 само­ теком на лопатку внутреннего распре­ делительного колеса 5. Через его щели дробь попадает на рабочие лопатки 2 основного колеса 3 и под действием центробежной силы выбрасывается с большой скоростью в виде расходяще-

Рис. 8.31. Ленточный дробеметнын барабан

 

 

 

длиной 1,0—1,5 м. Он периодически за­

 

 

 

гружается деталями и дробью пример­

 

 

 

но на 1/3 его диаметра и приводится во

 

 

 

вращение

через

передачу

от электро­

 

 

 

двигателя. В ряде конструкций бара­

 

 

 

банов дробь для очистки деталей пода­

 

 

 

 

ется через цапфы. Характеристика вра­

 

 

 

 

щающихся дробеструйных столов и ба­

 

 

 

 

рабанов приведена в табл. 8.5.

 

 

 

 

 

Оригинальна

конструкция ленточ­

 

 

 

 

ных дробеметных

барабанов. Ленточ­

 

 

 

 

ный барабан

(рис. 8.31)

имеет камеру

 

 

 

 

для очистки

деталей, цилиндрическая

 

 

 

 

часть которой образуется движущимся

 

 

 

 

на трех парах

звездочек 2 полотном

 

 

 

 

пластинчатого конвейера 1. Торцы ба­

 

 

 

 

рабана составляют

два

диска

3. Пе­

 

 

 

 

редняя сторона камеры барабана за­

 

 

 

 

крывается крышкой 4. Над барабаном

 

 

 

 

устанавливается дробеметное лопаточ­

 

 

 

 

ное колесо 5, бросающее дробь на за­

 

 

 

 

груженные в барабан детали. Отрабо­

Рис. 8.30. Дробеметнын вращающийся стол

танная дробь высыпается через зазоры

конвейера и шнеком 6 подается в ба­

 

 

 

 

 

 

 

 

рабанное

сито,

откуда

 

поднимается

дробеструйных

столов с пневматичес­

ковшовым конвейером в воздушный се­

кой очисткой, только в первых вместо

паратор,

из

которого

металлическая

сопел установлены одна или две дробе-

пыль вытягивается эксгаустером. Очи­

метные турбинки 2

(рис. 8.30). Чаще

щенная от пыли дробь подается через

используют рабочий стол 4 диаметром

бункер в дробеметное колесо.

колесо

2,4 м, его частота

вращения

равна

Дробеметное

лопаточное

0,01—0,02 с-1. Отработанная дробь по­

диаметром 500 мм имеет электродвига­

дается шнеком 5 на ковшовый конвей­

тель мощностью 12 кВт, элеватор, сито

ер 3. Он поднимает ее в сепаратор, из

и шнек приводятся в движение двига­

которого дробь снова поступает в дро-

телем мощностью 2,2 кВт. Детали за­

беметное колесо. Суммарная мощность

гружаются в барабан скиповым подъ­

установки 16—19 кВт; габариты 3,5Х

емником

с

 

двигателем

мощностью

Х2;8Х5,0 м, масса 4,5 т. Для большей

3,2 кВт. После очистки детали из бара­

равномерности очистки стол снабжает­

бана выгружаются ленточным конвейе­

ся четырьмя-восьмью вращающимися

ром. Для этого

он

переключается на

вокруг своих

осей

дополнительными

обратный ход. Скорость движения кон­

столиками 1 диаметром 0,6—0,9 м, на

вейера около 5 м/мин. Вместимость ба­

которые укладываются детали.

предна­

рабана

0,45

м3,

продолжительность

Дробеструйные

барабаны

очистки 12—15 мин. Масса всей уста­

значены для очистки от окалины мел­

новки Ю т. Вместимость выпускаемых

ких деталей. Барабан представляет со­

ленточных дробеметных барабанов со­

бой цилиндр

диаметром 0,8—1,2 м и

ставляет 0,3—2 т деталей.

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]