Очистка поверхности металла плазмой

В процессе производства (изготовления, обработки, хранения) на поверхности металлических деталей возникают загрязнения и посторонние вещества, наличие которых нежелательно или вредно.

Очистка поверхности металла – процедура удаление загрязнений с металлической поверхности до определенного уровня ее чистоты. Очистка производится различными методами – механическим, физическим, химическим, физико-химическим и химико-термическим.

Удаление загрязнений механической очистки происходит за счет их механического разрушения протиранием, соскабливанием, фрезерованием, воздействием струей воды, воздуха, твердых частиц (чугунная дробь, стеклосферы и т.д.). Повышение производительности механической очистки достигают за счет применения механизированного инструмента (щеток, иглофрез) с электро- и пневмоприводом, а также за счет увеличения давления струй до 5-63 МПа. Достоинствами процесса механической очистки являются малая энергоемкость, универсальность, возможность удалять различные загрязнения, простота утилизации отходов, недостатком – применение ручного труда.

Механизм физической очистки заключается в растворении загрязнений в различных растворителях и удалении их с поверхности очищаемого изделия. Интенсификация процесса очистки достигается введением в зону очистки ультразвуковых колебаний, а также применением струйного облива и паров растворителей. Преимуществами физического способа очистки являются большая скорость очистки и ее высокое качество, безотходность производства, возможность механизации и автоматизации процессов очистки. В то же время этому методу свойственны вредность производства, сложность удаления отходов, применение для небольшой группы загрязнений.

Физико-химический способ очистки состоит в растворении, эмульгировании и химическом разрушении загрязнений (применение растворяюще–эмульгирующих средств с ополаскиванием в растворах синтетических моющих средств). Возможности повышения скорости и качества очистки заключаются в перемещении (колебании, вращении) очищаемого объекта в процессе очистки. Положительные стороны физико-химического способа состоят в большой скорости очистки и высоком ее качестве, малой энергоемкости процесса очистки, умеренной температурой ведения процесса (20-500С), в возможности механизации и автоматизации процесса, отрицательные – применение для малой группы загрязнений, вредность производства и наличие отходов.

Химико-термический способ заключается в химическом разрушении (сгорании) загрязнений в пламени или в щелочном расплаве при высокой температуре (400-4500С), а так же в объемных и структурных изменениях загрязнений. Повышение производительности очистки возможно за счет оптимизации состава щелочного расплава и автоматизации процесса. Преимущества этого способа – большая скорость очистки и ее высокое качество, а также возможность автоматизации процесса, недостатки – применение для малой группы загрязнений, высокая энергоемкость процесса очистки, возможно деформации и разрушения деталей.

Электролитно-плазменная технология в режиме очистки обеспечивает высокопроизводительную и качественную очистку поверхности деталей от практически любых загрязнений – минеральных и органических консервационных смазок, ржавчины, окалины, остатков старых гальванических и лакокрасочных покрытий, эмалевой изоляции с электропроводов. Время очистки составляет 0,1-0,5 мин. Одновременно с удалением загрязнений образуется коррозионно-стойкое покрытие. Анодный электролитно-плазменный процесс очистки отличается от анодного электролизного процесса тем, что жидкий электролит не соприкасается с поверхностью обрабатываемого изделия из-за образования у поверхности детали парогазовой оболочки, отделяющей ее от электролита и приводящей к протеканию интенсивных химических и электрохимических реакций между материалом детали – анода и парами электролита. Это приводит к анодному окислению поверхности металла с однородным химическим травлением образующего окисла. Травление происходит в первую очередь на микронеровностях, где образующийся окисный слой более тонкий. Кроме того, из-за повышенной напряженности электрического поля в зазоре деталь-парогазовая оболочка-электролит именно у выступов микрорельефа происходит скругление их вершин, приводящее к снижению шероховатости поверхности обрабатываемой детали.

Способ основан на использовании явлений, происходящих у поверхности электродов электролитной ячейки при приложении к ним повышенного напряжения постоянного тока. Процесс обеспечивает комплексное физическое и химическое воздействие на материал изделия и его поверхность.

Предлагаемый способ поясняется конкретными примерами.

Обрабатывались медные обмоточные провода марок ПЭВ и ПЭВТ 0,4 и 1,0 мкм, изолированные лаками на основе полиэфиров и поливинилацеталевых эмалей. Обработка проводилась с целью подготовки концов проводов под распайку и состояла в удалении слоя изолирующей эмали и очистки поверхности провода.

Использование предлагаемого способа основано на применении электрогидродинамического режима электролитно обработки. Данный режим характерен отсутствием нагрева изделия (который снижает пояемость медного провода и требует дополнительных операций по удалению окисла) при существовании вокруг устойчивой парогазовой оболочки. Для начала процесса необходимо очистить небольшой участок провода. После погружения изделия в электролит на участке где отсутствует изоляция, образуется парогазовая оболочка. Из-за высокой температуры, развивающейся в каналах электрических разрядов, пронизывающих оболочку, происходит выжигание изоляции на поверхности провода. Так как часть поверхности, у которой изоляция обуглена, становиться проводящей, то парогазовая оболочка образуется и у нее. При этом происходит удаление остатков сожженной изоляции и очистка всей поверхности провода.

Жиры и масла всплывающие на поверхности электролита, необходимо периодически удалять (переливать, циркулировать и т.д.). Для осаждения твердых отходов (абразив, ржавчина, окалина и т.п.) устанавливается специальный поддон.

Когда при нанесении гальванического покрытия происходит сбой или покрытие оказалось не качественным при производстве, необходимо его снять перед повторной гальванической обработкой. Электролитная плазменная технология позволяет снять такое покрытия менее чем за 1 минуту. Время обработки в основном зависит от толщены гальванического покрытия и его типа. Однако общее время обычно не превышает 1 минуты. Из-за особенностей осуществления процесса гальванопокрытия изделия, режим снятия покрытия подбирается индивидуально для каждого конкретного случая разработками технологии.