способ очистки отливок металлических изделий от окалины

Формула изобретения

Способ очистки отливок металлических изделий от окалины, включающий установку изделия в емкости с водой, в которой формируют газовую подушку из смеси газов водорода и кислорода с последующим воздействием на поверхность изделия импульсом пониженного давления, сформированным электрическим разрядом в газовой смеси посредством электродов, отличающийся тем, что в емкости дополнительно располагают выпуклый корпус, внутри которого в воде располагают изделие и анод с катодом для формирования электрического разряда, после чего снизу в выпуклый корпус из внешнего генератора газовой смеси подают смесь газов водорода и кислорода для формирования газовой подушки, внутри которой расположено металлическое изделие, и на электроды подают напряжение для электрического разряда, начала окисления водорода и формирования импульса пониженного давления, который действует на всю поверхность металлического изделия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу и устройству технологического процесса очистки металлических изделий от окалины в металлургической промышленности. Предлагаемый способ позволяет существенно сократить время обработки металлических изделий.

Известны способ и устройство обработки металлических изделий (Малюшевский П.П. Основы разрядно-импульсной технологии. - Киев: Наукова думка, 1983, - 272 с. // Рис.2, стр.10), который включает перемещение подвижного электрода, являющегося электродом-анодом, вдоль обрабатываемого металлического изделия с периодической подачей рабочего напряжения 10-70 кВ для формирования электрического разряда в жидкости (техническая вода) между электродом-анодом и электродом-катодом с целью получения импульсного давления для механического воздействия на окалину обрабатываемого изделия.

Недостатком известного способа является снижение качества обработки металлического изделия из-за изменения электрических параметров жидкой среды. В результате возникает необходимость замены ее для улучшения качества обработки металлического изделия. Замена жидкостной среды приводит к снижению производительности данного технологического процесса (аналог).

Известен также способ импульсного электрического разряда в жидкости (Гулый Г.А. Оборудование и технологические процессы с использованием электрогидравлического эффекта. - М.: Машиностроение, 1977, 320 с. // Рис.122, а, стр.272/, который включает перемещение электродной системы коаксиальной геометрии, состоящей из подвижного стержневого электрода- анода и закрепленного на металлическом изделии контактного элемента - катода, вдоль которого осуществляется перемещение с периодической подачей рабочего напряжения 10-70 кВ на электродную систему катод-анод для формирования электрического разряда между ними в жидкости с целью получения импульсного давления для механического воздействия на инородные элементы очищаемого металлического изделия (прототип).

Известный прототип имеет технологические и технические возможности, которые заключаются в том, что в процессе обработки металлических изделий между подвижным электродом-анодом и металлическим изделием в жидкостной среде, которая является технической водой Н₂О, за счет высокого напряжения 10-70 кВ протекает электрический ток. А если учесть, что химический состав воды включает в себя положительные ионы одновалентного водорода Н⁺ и отрицательный двухвалентный ион кислорода О^-2, то в результате протекания тока через водный раствор вода разлагается на водород Н₂ и кислород O₂, следовательно, в процессе электрического разряда в технической воде происходит ее гидролиз с формированием газовой смеси, которая включает водород Н₂ и кислород O₂, но если учесть, что электрический разряд - это плазменный поток, то он является причиной цепной реакции для сформированной газовой смеси, в которой происходит обратный процесс химической реакции

2·Н₂+1·O ₂ 2·H₂O

А если учесть, что цепная реакция окисления водорода Н₂ происходит за короткий промежуток времени, то над обрабатываемым металлическим изделием в области расположения газовой смеси водорода Н ₂ и кислорода O₂ формируется резкое понижение давления из-за разности суммарного объема водорода 2·Н ₂ и кислорода

1·O₂ до цепной реакции и объема сформированной воды 2·H₂O. В результате резкого (импульсного) понижения давления над обрабатываемым металлическим изделием возникает механическое воздействие на инородные элементы очищаемой металлической детали, которые от нее отслаиваются и изменяют электрические параметры жидкости (технической воды). В результате этого процесса при последующих импульсных электрических разрядах в жидкости в меньшем количестве формируется газовой смеси водорода Н₂ и кислорода O₂, что приводит к снижению качества очистки металлической детали и, в конечном счете, требуется полная замена жидкости. Следует отметить, что техническая реализация известного способа представляет собой, помимо объема с жидкостью, в которой расположено обрабатываемое металлическое изделие, достаточно сложную конструкцию подвижного электрода-анода, которая требует программируемую систему управления в зависимости от конкретной конструкции обрабатываемой детали и выполнять контроль параметров жидкости.

Технологическим результатом предложенного изобретения является повышение производительности технологического процесса обработки металлических изделий путем функционального разделения гидролиза воды в нужном объеме и реализации цепной реакции газовой смеси водорода Н₂ и кислорода O₂ над поверхностью обрабатываемого металлического изделия с импульсным воздействием на инородные элементы на ее поверхности.

Указанный технологический результат достигается следующим способом.

Способ очистки отливок металлических изделий от окалины, включающий установку изделия в емкости с водой, в которой формируют газовую подушку из смеси газов водорода и кислорода с последующим воздействием на поверхность изделия импульсом пониженного давления, сформированным электрическим разрядом в газовой смеси посредством электродов, при этом в емкости дополнительно располагают выпуклый корпус, внутри которого в воде располагают изделие и анод с катодом для формирования электрического разряда, после чего снизу в выпуклый корпус из внешнего генератора газовой смеси подают смесь газов водорода и кислорода для формирования газовой подушки, внутри которой расположено металлическое изделие, и на электроды подают напряжение для электрического разряда, начала окисления водорода и формирования импульса пониженного давления на всю поверхность металлического изделия.

На чертеже изображено устройство, которое реализует предложенный способ.

Устройство содержит емкость 1 с технической водой (жидкая среда) 2, газопровод 3, вход которого подключен к газовому выходу генератора газовой смеси 4, а выход расположен внутри емкости 1 с технической водой 2 на некотором расстоянии от нижней части выпуклого корпуса 5 с обрабатываемым металлическим изделием 7. Выпуклый корпус 5 предназначен для сбора газовой смеси водорода и кислорода и для формирования газовой подушки, внутри которой расположено обрабатываемое металлическое изделие 6. В объем газовой подушки 7 введен внешний диэлектрический кабель 8 для импульсного электрического разряда 9.

Работа устройства, реализующего предложенный способ, заключается в следующем.

В исходном состоянии, после установки обрабатываемого изделия 6 во внутренней части выпуклого корпуса 5 и в объеме газовой подушки 7 находится техническая вода 2. Затем с газового выхода генератора газовой смеси по газопроводу 3 подают во внутреннюю часть выпуклого корпуса 5 газовую смесь водорода и кислорода. Следует отметить, что выход газопровода 3 внутри емкости 1 расположен на некотором расстоянии от открытой части выпуклого корпуса 5 и это связано с тем, что после того, как подаваемая с генератора газовой смеси 4 смесь газа водорода и кислорода внутри выпуклого корпуса 5 сформирует газовую подушку 7, генератор газовой смеси 4 прекращает подачу смеси газа и между газовой подушкой 7 и выходом газопровода 3 образуется жидкостный клапан, который разделяет газовую смесь газовой подушки 7 и газовую смесь внутри газопровода 3 для исключения попадания электрического разряда 9 в результате окисления водорода газовой подушки 7 во внутрь газопровода 3. После того как сформирована газовая подушка 7, внутри которой расположено обрабатываемое изделие 6 по диэлектрическому кабелю, внутри которого расположены электроды анода и катода, подают повышенное напряжение для электрического разряда 9 внутри газовой подушки. В результате разряда 9 внутри выпуклого корпуса 5 происходит цепная реакция окисления водорода, которая происходит за очень короткий промежуток времени, вследствие чего формируется резкое понижение давления в объеме газовой подушки 7, и этот импульс давления действует на всю поверхность обрабатываемого металлического изделия 6 и отслаивает всю окалину с ее поверхности. При этом следует отметить, что разряд 9 может быть сформирован внутри выпуклого корпуса 5 и без применения высоковольтного напряжения, например, посредством электромагнитного контактного устройства, при размыкании которого формируется искра, которой достаточно для запуска цепной реакции окисления водорода.

Использование изобретения позволяет сократить технологический цикл очистки металлических изделий от окалины любой конфигурации.