Чернение металла востребовано в различных сферах производства, однако чаще всего используется для декоративных целей в ювелирном деле и различных ремеслах.
Оцинковка металла является наиболее простым и дешевым способом его защиты от образования ржавчины. Наиболее популярным является метод горячей оцинковки.
Одним из наиболее производительных и экономичных методов пайки изделий в условиях массового производства является пайка в печах с контролируемой атмосферой. Принцип этого метода весьма прост. Для его осуществления подлежащие пайке детали (из чугуна, меди или медных аплавов) соединяют между собой с возможно малым зазором, затем на шов накладывают твердый припой в виде проволоки, кусочков или специально штампованных фасонных колец.
Собранные таким образом паяемые узлы помешают в печь, разогретую до температуры, несколько превышающей температуру плавления припоя; в камеру печи из специальной установки подают защитную, контролируемую атмосферу. При нагреве припой расплавляется и под действием капиллярных сил заполняет узкие зазоры шва.
Метод пайки в печах в условиях массового производства изделий дает возможность применить широкую механизацию процесса и вместе с тем обеспечивает высокое и постоянное качество паяных соединений.
Припои. В печах с защитной атмосферой практически можно паять все черные и большинство тугоплавких цветных металлов и сплавов; при этом для пайки применяются обычно твердые припои. Выбор припоя зависит в основном от материала паяемых изделий. Для пайки изделий из углеродистой стали можно использовать в качестве припоя медь, латунь, серебряные припои с медью и цинком; качественная пайка углеродистых сталей меднофосфорными припоями невозможна.
Контролируемые атмосферы. Для предохранения паяемого металла и припоя от окисления, рабочее пространство печи заполняют защитной газовой атмосферой, обладающей восстановительными свойствами. Защитная атмосфера в печи должна не только предохранять металл от окисления, но и удалять с поверхности паяемых деталей уже имеющиеся окислы (посредством восстановительной реакции их с активной составляющей газа) и таким образом подготовлять паяемый шов к заполнению его припоем. В качестве активной составляющей в газовой среде обычно присутствует окись углерода или смесь ее с водородом; применение чистого водорода вызывает трудности в работе в связи с его взрывоопасностью.
Состав защитной атмосферы выбирается в зависимости от материала паяемых деталей, их состояния, типа припоя и имеющегося оборудования для получения газа. Наличие на поверхности металла окислов марганца, хрома или кремния затрудняет растекание припоя в атмосфере, содержащей СО и Н2, а при суммарном содержании в сплаве более 2% Мn, Сr и Si делает, например, пайку медью без дополнительного применения флюса вообще невозможной.
В промышленных условиях чаще всего применяется дешевый и менее опасный газ, образующийся при неполном сгорании природного или коксового газов, бутана или пропана. Пайка в печах не всегда производится в защитной атмосфере; так, латунные изделия иногда паяют в печи без защитной атмосферы, но для лучшего растекания припоя в этом случае применяется флюс. Пригодность того или иного флюса определяется экспериментально; чаще всего употребляется кристаллическая (безводная) бура или смесь ее с борной кислотой и криолитом.
Пайка медью осуществляется в защитной атмосфере без флюса. Но когда в основном металле содержится 1—2% хрома, марганца, кремния, ванадия, алюминия или цинка, которые при нагреве легко образуют окислы, применение флюса (в совокупности с защитной атмосферой) для восстановления окислов желательно, а иногда даже необходимо. После пайки в печах флюсы оставляют налет, который во избежание последующей коррозии необходимо удалить.
Установки для получения защитного газа. Защитная газовая атмосфера, состоящая из смеси азота, водорода, окиси углерода, углекислоты и небольших примесей кислорода и сероводорода, приготовляется в специальных установках путем неполного сжигания древесного и каменного угля, а также природного газа или путем диссоциации аммиака.
Установка для получения защитного газа сжиганием древесного угля и кокса состоит из бункера, в который загружается уголь, и шахты, где производится сжигание его. По мере сжигания уголь непрерывно поступает в шахту газогенератора. Снизу в шахту подается воздух от вентилятора под давлением 200 мм вод. ст.; при газификации кокса и каменного угля к воздуху обычно примешивают пар. Полученный в шахте газ при выходе из генератора промывается в скруббере с коксовой насадкой и подается в печь для пайки. Производительность установок такого типа равна 10—20 м3/час защитного газа.
Из природного, коксового, городского газов защитную атмосферу получают неполным сжиганием газа (с недостатком воздуха). Установка для получения защитной атмосферы из высококалорийных газов. В этой установке городской газ в смеси с воздухом подается в футерованную шамотным кирпичом камеру горения, продукты сжигания проходят через змеевик, охлаждаемый водой. При выходе из змеевика в защитный газ дополнительно подается небольшое количество городского газа. Производительность установки примерно 10 м3/час.
Для улучшения состава получаемых защитных атмосфер сжигание газа производят иногда в присутствии никелевых солей, которые служат катализатором и способствуют разложению углекислоты и водяного пара.
Установка для диссоциации аммиака представляет собой печь сопротивления, наполненную внутри железной стружкой, которая является катализатором для реакции диссоциации. Для использования теплоты продуктов диссоциации получаемая смесь водорода с азотом проходит через испаритель аммиака, где последний переходит из жидкого в газообразное состояние.
Применение защитной атмосферы требует точного контроля ее состава. Полный химический анализ из-за сложности получения производится обычно редко, чаще всего определяют только наличие в атмосфере вредных для печной пайки газов: кислорода или сероводорода. Примерное представление о составе атмосферы можно получить из анализа физических свойств полученных в установке газов: удельного веса, теплопроводности, влажности. Полный состав защитного газа определяется лишь при испытании новой конструкции установки или нового сорта топлива и т. п.; в обычных производственных условиях необходимый режим контролируется по показаниям расхода топлива и воздуха, подаваемых в генератор.
Часто во время осуществления сварки или пайки металлов и их сплавов возникают неожиданные проблемы. О многих из них мы и поговорим в разделе «вопросы и
ответы»
Эмалирование металлов – технология, которая позволяет наносить на поверхность изделий из стали специальный защитный слой, отличающийся великолепными эстетическими
свойствами.
