Способ изготовления полотенцесушителя

Способ изготовления полотенцесушителя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к технологии изготовления сантехнического отопительного оборудования и оборудования для сушки полотенец. Предшествующий уровень техники

Известен способ изготовления полотенцесушителя включающий черновую механическую обработку наружной поверхности трубчатой заготовки, формообразование оборотного канала, из по меньшей мере, одного модульного элемента полотенцесушителя, сборку сваркой полотенцесушителя и его ручную финишную обработку [1].

Известный способ характеризует наличие значительного ручного труда при финишной обработке изделия с простой формой полотенцесушителя на основе одного, двух модульных элементов, который не обеспечивает равномерной обработки полотенцесушителя, так как не позволяет изменить интенсивность обработки на различных участках формоизменения поверхности изделий, что приводит к невозможности получения качественной поверхности изделия и низкой отражательной способности рабочей поверхности полотенцесушителя, а также характеризуется низкой производительностью.

Ближайшим техническим решением, принятым в качестве прототипа, является способ изготовления полотенцесушителя, включающий черновую механическую обработку наружной поверхности трубчатой заготовки, формообразование оборотного канала, по меньшей мере, из одного модульного элемента полотенцесушителя, сборку путем сварки модульных элементов с возможностью образования между собой пространственной объемной корпусной структуры, и ручную финишную обработку упомянутой поверхности полотенцесушителя посредством механического шлифовально-полировального инструмента [2].

Прототип как и известный способ характеризуется также наличием значительного ручного труда и низким качеством поверхности изделия в связи с тем, что механическая обработка в зоне сварных швов приводит к затиранию макро-микротещин и раковин, которые со временем инициируют очаги электрохимической коррозии, что отрицательно сказывается на потребительских свойствах полотенцесушителя.

Раскрытие изобретения

В основу настоящего изобретения положена задача повышения потребительских свойств изделия путем повышения отражательной способности рабочей поверхности полотенцесушителя и коррозионной стойкости, с одновременным выявлением дефектов сварного шва трубчатой заготовки модульного элемента полотенцесушителя, улучшения качества обработки и повышения производительности,

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления полотенцесушителя, включающем механическую обработку наружной поверхности трубчатой заготовки, формообразование оборотного канала, по меньшей мере, одного модульного элемента полотенцесушителя, сборку и финишную обработку поверхности полотенцесушителя, согласно изобретению финишную обработку осуществляют путем последовательного погружения элементов полотенцесушителя в электролит на основе водных растворов нейтральных солей аммония со скоростью погружения, обратно-пропорциональной площади поверхности модульных элементов, образования парогазовой оболочки вблизи наружной поверхности обрабатываемого полотенцесушителя с инициированием в ней электрических разрядов, после чего полотенцесушитель извлекают из электролита, удаляют электролит и сушат.

Другой вариант выполнения изобретения состоит в том, что сборку полотенцесушителя осуществляют путем сварки модульных элементов с возможностью образования между собой пространственной объемной корпусной структуры.

Технический результат применения изобретения состоит в том, что он позволяет обрабатывать изделия сложной формы, длинномерные изделия различного профиля, изделия конечных размеров с труднодоступными для традиционных методов обработки местами, обеспечивая при этом снижение шероховатости поверхности на 2-3 класса при достижении яркого металлического блеска. Предлагаемое изобретение позволяет исключить малопроизводительный ручной труд и силовое воздействие на обрабатываемую поверхность за счет механизации и автоматизации процесса обработки.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг.1-10 изображает общий вид технологической схемы изготовления полотенцесушителя, в т.ч.;

фиг.1 - механическое разделение трубы на мерные трубчатые заготовки, соответствующие модульным элементам полотенцесушителя;

фиг.2 - черновая механическая обработка наружной поверхности трубчатой заготовки шлифовкой;

фиг.3 - формообразование оборотного канала, по меньшей мере, одного модульного элемента полотенцесушителя,

фиг.4 - токарная обработка, фрезерование или отбортовка торцов модульного элемента полотенцесушителя;

фиг.5 - сборка-сварка полотенцесушителя из модульных элементов, т.е. путем сварки модульных элементов с возможностью образования между ними пространственной объемной корпусной структуры полотенцесушителя;

фиг.6 - ручная шлифовка и ручная финишная полировка на полировальных кругах поверхности каждого полотенцесушителя индивидуально, согласно технологии прототипа;

согласно изобретению,

фиг.7-10 - финишная обработка путем дискретного последовательного погружения элементов полотенцесушителя в электролит по заданному закону со скоростью погружения обратно-пропорциональной площади поверхности погружаемых модульных элементов;

фиг.11 - физика процесса образования парогазовой оболочки вблизи наружной поверхности обрабатываемого модульного элемента и инициирования электрических разрядов между электролитом и обрабатываемой поверхностью;

фиг.12 изображает график зависимости скорости перемещения изделия во время обработки от площади поверхности элементов полотенцесушителя, согласно изобретению.

Лучшие варианты осуществления изобретения

Реализация изобретения иллюстрируется технологической схемой электролитно-разрядной обработки полотенцесушителя, на которой, согласно изобретению, показана, выполненная из проводящего материала, ванна 1 /фиг.7/ для обработки полотенцесушителя 2. Ванна 1 заполнена электролитом на основе нейтральных водных растворов солей аммония. Ванна 1 выполнена в виде катода, связанного с отрицательным полюсом автономного источника постоянного тока, на чертеже условно не показан, положительный полюс которого электрически связан с полотенцесушителем 2, являющимся анодом.

Способ изготовления полотенцесушителя 2, включает по фиг.1 - механическое разделение трубы на мерные трубчатые заготовки 3 режущим инструментом 4, соответственно типоразмерам модульных элементов полотенцесушителя 2, далее по фиг.2 осуществляют черновую механическую обработку наружной поверхности трубчатой заготовки шлифовкой, например, на бесцентрово-шлифовальном станке 5.

После чего любым известным способом производят формообразование оборотного канала, по меньшей мере, одного модульного элемента 6 полотенцесушителя 2 по фиг, 3, затем осуществляют по фиг.4 токарную обработку, фрезерование или отбортовку торцов 7 модульного элемента 6 полотенцесушителя 2. По фиг.5 осуществляют сборку-сварку из модульных элементов 6, 8 полотенцесушителя 2, с возможностью образования между ними пространственной объемной корпусной структуры 9 по фиг.9-10 полотенцесушителя 2.

Согласно технологии прототипа по фиг.6 осуществляют ручную шлифовку и ручную финишную полировку на полировальных кругах. Поскольку полотенцесушителъ 2 относится к продукции серийного производства, то известная технология требует значительного количества работников, каждый из которых индивидуально производит ручную шлифовку и ручную финишную полировку на полировальных кругах. Общеизвестно, что ручной труд не обеспечивает равномерной обработки полотенцесушителя, так как не позволяет получить равномерную интенсивность обработки на различных участках формоизменения поверхности изделий, что приводит к невозможности получения качественной поверхности изделия. Кроме того, ручной механической обработкой в зоне сварных швов 10 невозможно практически исключить затирание макро-микротещин и раковин, которые со временем инициируют очаги электрохимической коррозии, что отрицательно сказывается на потребительских свойствах полотенцесушителя.

Согласно изобретению вышеописанная технология по фиг.6 полностью заменяются прецизионной электрофизико-химической, гарантирующей повторяемость значения шероховатости, технологией по фиг.7-10, по которой финишную обработку осуществляют путем дискретного последовательного погружения по фиг.7 элементов 11, 12, 13, 14 соответственно площадям их погружаемых полируемых поверхностей S₁, S₂, S₃, S₄ пространственной объемной корпусной структуры 9 полотенцесушителя 2 в электролит 15 по заданному закону со скоростью погружения, обратно-пропорциональной площади S₁, S₂, S₃, S₄ погружаемой поверхности модульных элементов 11, 12, 13, 14, как следует из фиг.12, которая изображает экспериментально полученный для данного типоряда конструкций полотенцесушителя график зависимости скорости V₁, V₂, V₃, V₄ перемещения полотенцесушителя во время обработки от площади S₁, S₂, S₃, S₄ поверхности погружаемых элементов 11, 12, 13, 14 пространственной объемной корпусной структуры 9 полотенцесушителя 2, согласно изобретению. После окончания процесса вышеописанной финишной обработки полотенцесушитель 2 извлекают из электролита 15, удаляют последний и сушат.

На фиг.11 показана физика процесса обработки в парогазовой оболочке 16 вблизи наружной поверхности обрабатываемого, например, модульного элемента 6 и инициирования электрических разрядов 17 между электролитом 15 и обрабатываемой поверхностью.

Процесс анодной обработки в электролите состоит из нескольких режимов. Первый режим процесса, наблюдаемого на активном электроде, происходит при токе малой плотности в неподвижном электролите, представляет обычный низковольтный электролиз. При увеличении напряжения на электродах электролитной ячейки до 60-70 В и плотности тока до 10-16 А/см² возникает коммутационный режим, который характеризуется периодическим образованием парогазовой оболочки (ПГО) вокруг активного электрода, возникающей на время порядка до 0,001 секунды с периодическим исчезновением парогазовой оболочки. Третий режим процесса возникает при напряжении больше, чем 100 В и до 360-380 В, когда парогазовая оболочка вокруг активного электрода имеет стабильный характер.

Электролитно-разрядная обработка материалов (ЭРОМ) отличается тем, что производится при повышенных напряжениях постоянного тока (>100 В). При этом в электролите, вблизи поверхности обрабатываемого полотенцесушителя 2, образуется парогазовая оболочка 16 (ПГО), оттесняющая электролит от обрабатываемой поверхности. Из-за высокой разности потенциалов между электролитом - катодом 15 и полотенцесушителем - анодом 2, приложенной к ПГО, она ионизируется и начинает пропускать через себя электрический ток в виде импульсных и диффузных электрических разрядов 17, приводящих к протеканию в ПГО различных физических и химических реакций, оказывающих интенсивное воздействие на поверхность и материал полотенцесушителя.

Это явление возникает из-за существенной разницы в суммарной площади поверхности элементов 11, 12, 13, 14 пространственной объемной корпусной структуры 9 полотенцесушителя 2 и стенок ванны 1, а следовательно, и плотностей тока на их поверхностях. У поверхности детали, имеющей меньшую площадь, удельная плотность мощности достаточна для локального пленочного вскипания электролита и образования у поверхности детали стабильной парогазовой оболочки. Сформировавшаяся таким образом оболочка из пара и газа отжимает электролит от поверхности детали и значительно увеличивает электрическое сопротивление в цепи деталь-электролит. При этом сила тока резко уменьшается, и напряжение источника питания почти полностью прикладывается к образовавшейся парогазовой оболочке. Таким образом, из-за высокой локальной напряженности электрического поля возникает частичная ионизация газа с протеканием электрического тока через парогазовую оболочку в виде импульсных и диффузных электрических разрядов. Возникает новая активная среда, оказывающая эффективное воздействие на материал поверхности детали. Так как наибольшая вероятность электрических разрядов через парогазовую оболочку существует на микровыступах поверхности детали, то удаление материала происходит прежде всего на них и приводит в результате к полированию поверхности.

Условием качественной обработки является поддержание стабильной парогазовой оболочки вокруг обрабатываемой детали. Устойчивая парогазовая оболочка первоначально образуется при погружении в электролит, например по фиг.12, части площади S₁, детали и последующим дискретным погружением всей поверхности S₂, S₃, S₄ в электролит с образованием ПГО вокруг всей поверхности обрабатываемой детали. На стабильность процесса большое влияние оказывает, соответственно, скорость V₁, V₂, V₃, V₄ погружения частей детали в электролит и, следовательно, скорость нарастания силы тока от технологического источника питания. Опытным путем установлено, что при скоростях нарастания тока более 200 А/с при образовании парогазовой оболочки происходит ее срыв и резкое снижение качества поверхности детали из-за ее электрохимического травления.

На фиг.12 изображен график зависимости скорости перемещения изделия во время обработки от площади поверхности элементов полотенцесушителя, Как следует из фиг.12, она изображает экспериментально полученный для данного типоряда полотенцесушителя график зависимости скорости V₁, V₂, V₃, V₄ перемещения полотенцесушителя во время обработки от площади S₁, S₂, S₃, S₄ поверхности элементов 11, 12, 13, 14 пространственной объемной корпусной структуры 9 полотенцесушителя 2, согласно изобретению, при которых полируются различные участки его поверхности.

При контакте обрабатываемого горизонтального модульного элемента 11 с электролитом 15, заполняющим ванну 1, на поверхности изделия возникает парогазовая оболочка с инициированием электрических разрядов, сопровождающихся образованием интенсивной обработкой изделия. Дискретное перемещение изделия способствует равномерной обработке его поверхности и скорости нарастания тока менее 200 А/с от технологического источника питания.

Обработка полотенцесушителя 2 /фиг.7/ произвольного профиля с заданным законом скорости погружения по сечению, например, элементов оборотного канала, производят следующим образом. Обрабатываемая модификация полотенцесушителя 2 подается в ванну 1 /фиг.7/, заполненную электролитом 15, на который подано напряжение отрицательной полярности. В момент начала погружения модульного элемента 11 полотенцесушителя 2 в зоне контакта полотенцесушитель 2 - электролит 15 возникает парогазовая оболочка, в которой образуются электрические разряды. Это достигается за счет заданного закона скорости погружения по графику /фиг.12/ модульного элемента 11 с обрабатываемой площадью S₁ поверхности полотенцесушителя 2 в горизонтальном нижнем положении со скоростью V₁ /фиг.12/. В положении по фиг.8 происходит аналогичная обработка модульных элементов 11, 12 со скоростью V₁, V₂ перемещения полотенцесушителя в зависимости от их погружаемых площадей S₁, S₂, т.е. заданной законом по обработке всей поверхности полотенцесушителя 2. Таким образом, режимы технологических переходов обработки полотенцесушителя по фиг.7-10 наглядно иллюстрирует график, на котором мгновенным значениям скорости погружения соответствуют площадь погружаемой части соответствующей части модульного элемента. Изменение скорости позволяет достигнуть наибольшей равномерности нарастания тока обработки полотенцесушителя 2 /фиг.7-22/ и описывается законом, где значение скорости погружения полотенцесушителя 2 в положении по фиг.7-10, согласно уравнению

где V - мгновенная скорость погружения детали в электролит, м/с;

S - площадь погружаемой части детали полотенцесушителя, м².

Пример. Проводили сравнительные испытания обработки полотенцесушителя из стали 12Х18Н10Т с конфигурацией по фиг.6 по известной технологии и по предлагаемой. Обработка производилась в 5-7% водном растворе сульфата аммония при температуре раствора 85-95°С, напряжении 285-310 В и плотности тока 0,12-0,2 А/см². Результаты испытаний представлены в таблице.

№ п/п	Параметр	Известный способ	Заявленный способ
1	Продолжительность обработки полотенцесушителя, мин	30	8
2	Исходная шероховатость Ra, мкм	0,63-0,8	0,63-0,8
3	Достигаемая шероховатость Ra, мкм	0,2-0,32	0,16-0,20
4	Коэффициент отражения, %	95	99
5	Выявляемость непроваров, пор и включений в сварочном шве, %	10	90

Как следует из таблицы достигаемый результат заявленного способа соответствует совокупности его признаков.

Промышленная применимость

Изобретение может быть с успехом использовано для обработки полотенцесушителей различных модификаций конструктива, а также различного профиля его комплектации (прутков, проволоки, труб, изделий сложнопрофильного проката).

Источники информации

1. RU 2003124698. Полотенцесушитепь водяной, А 47 К 10/06, 10.02.05.

2. GB 1042996 A, 21.09.1996. RU 2170540. Полотенцесушитель водяной, А 47 К 10/06.15.02.01.

1. Способ изготовления полотенцесушителя, включающий механическую обработку наружной поверхности трубчатой заготовки, формообразование оборотного канала по меньшей мере одного модульного элемента полотенцесушителя, сборку и финишную обработку поверхности полотенцесушителя, отличающийся тем, что финишную обработку осуществляют путем последовательного погружения модульных элементов полотенцесушителя в электролит на основе водных растворов нейтральных солей аммония со скоростью погружения, обратно пропорциональной площади поверхности модульных элементов, образования парогазовой оболочки вблизи наружной поверхности обрабатываемого полотенцесушителя с инициированием в ней электрических разрядов, после чего полотенцесушитель извлекают из электролита, удаляют электролит и сушат.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сборку полотенцесушителя осуществляют путем сварки модульных элементов с возможностью образования между собой пространственной объемной корпусной структуры.