Горячее цинкование: технология покрытия, виды оборудования

Особенности проведения горячего цинкования

Металлические изделия подвержены коррозии. Она нарушает целостность деталей, постепенно разрушая материал. Для защиты металлических изделий от образования ржавчины применяются разные покрытия. Наиболее эффективной технологией защиты металла считается горячее цинкование.

Горячее цинкование (Фото: Instagram / oooecm)

Происхождение метода

Горячее цинкование металлоконструкций впервые было проведено в XVII веке. Люди проводили опыты, погружая металлы в нагретый цинк. После процедуры образовывался защитный слой, который называли оцинковкой.

В 1863 году на территории Франции был открыт патент на оцинковку металлоконструкций для достижения антикоррозийной устойчивости. За 10 лет метод был полностью налажен и начал применяться на металлообрабатывающих предприятиях.

Наибольшую популярность технология получила в середине XX века. Пленка из цинка защищает металл от длительного воздействия влаги, щелочей, кислот.

Зачем проводить обработку?

Горячий цинк покрывает изделие слоем от 40 до 65 мкм. Когда деталь остынет, ее показатели устойчивости к образованию ржавчины, воздействию кислот и щелочей увеличиваются в несколько раз. Независимо от условий эксплуатации детали, защитный слой держится 70 лет.

Достоинства и недостатки метода

Преимущества горячего цинкования металла:

  1. Можно обрабатывать изделия разных размеров, формы. Это же касается различных видов металлов, сплавов.
  2. После проведения процедуры защитные свойства материала возрастают в 5 раз.
  3. Небольшие повреждения нанесенного слоя цинка восстанавливаются без вмешательства со стороны человека.
  4. При проведении процедуры цинк заполняет неровности, трещины, делает поверхность гладкой, увеличивает показатель прочности.
  5. За обработанными поверхностями не нужен дополнительный уход.
  6. Срок службы деталей увеличивается в несколько раз.
  7. После выполнения работ конструкцию не нужно окрашивать.
  • неравномерность обработки;
  • для работы с крупными конструкциями необходимо использовать большие ванны;
  • готовые изделия увеличиваются в размерах, что недопустимо для точных деталей.

Детали покрытые цинком (Фото: Instagram / fire_steel_moscow)

Оборудование

Любая технология требует использования разных станков, инструментов. Чтобы покрыть металл защитным слоем, необходимо использовать специальное оборудование для горячего цинкования:

  • теплообменник;
  • емкость для охлаждения деталей;
  • печь для цинкования;
  • сушильную камеру;
  • цинковальную ванну.

Размеры оборудования зависят от габаритов заготовок.

Технология

Метод горячего цинкования проводится на металлообрабатывающих предприятиях согласно ГОСТу. Без создания требуемых условий для проведения технологической процедуры приступать к работам запрещено.

Подготовка поверхности

Прежде чем проводить оцинкование необходимо выполнить ряд подготовительных процедур:

  1. Очистить поверхность заготовки от грязи, пыли, ржавчины налета. Для этого используют наждачную бумагу или щетку по металлу.
  2. Обезжирить металл. При обезжиривании изделие должно быть нагрето до 70 градусов, чтобы возможные маслянистые подтеки смылись.
  3. Смыть состав, который использовался для обезжиривания.
  4. Коррозию, слои окалины удалить соляной кислотой. Травление проводится при комнатной температуре. Нагревание испортит металлическую поверхность.
  5. Когда травление соляной кислотой окончено, ее остатки необходимо смыть.

Чтобы повысить показатель адгезии применяется специальный флюс. Его наносят при нагревании заготовки до 60 градусов. Флюс — соединение цинка с хлоридом аммония. Последний этап подготовки — сушка. Она проводится в отдельной камере.

Обработка

Процесс горячего цинкования состоит из нескольких этапов:

  1. После проведения подготовки, нанесению флюса, детали погружается в ванну с расплавленным цинком. Скорость выбирается зависимо от слоя флюса. Пленка должна быть разрушена, но не полностью.
  2. Деталь выдерживается в ванне определенный промежуток времени. Длительность зависит от сложности металлоконструкции, но не должна превышать 10 минут.
  3. Скорость вынимания заготовки из ванны должна быть небольшой, чтобы на поверхности остался требуемый слой цинка.

Последний этап нанесения защитного слоя — охлаждение готового изделия. Снижение температур может быть принудительным или естественным. Горячая оцинковка погружается в камеру охлаждения или остается на открытом воздухе. После охлаждения детали снимаются с траверсы, запаковываются, отвозятся на склад.

Провести цинкование своими руками сложно. Для этого необходимо изучить производственный процесс, подготовить несколько ванн, печей, сушильных камер. Превышение температурного режима, долгая выдержка в ваннах с горячим цинком приведут к разрушению защитного слоя.

Цинкование — технологический процесс нанесения защитного слоя на металлические конструкции. Он увеличивает долговечность, устойчивость металла к длительному воздействию кислот, щелочей, влаги. Процедура проводится согласно государственным стандартам, с использованием специализированного оборудования.

Технология процесса горячего цинкования металла

Для каких целей металлоконструкции подвергают оцинковке

Процесс подразумевает наложение тонкого слоя цинка, перед нанесением поверхность обрабатывается механическими и химическими способами. Покрытие обеспечивает защиту не только барьерную, но и электрохимическую реакцию. Горячее цинкование используется в большинстве случаев при работе с металлами, так как оно наиболее подвержено градирующим процессам. Способ горячего цинкования является наиболее приемлемым, так как имеет сбалансированную стоимость процесса, высокий результат.

Способ горячего цинкования на производстве

Основное назначение цинкования – повышение прочности металлоконструкции. Оцинкованную деталь не нужно окрашивать для защиты от коррозии, в совокупности процесс приближен к стоимости окраски, но имеет больше преимуществ.

Происхождение метода

В конце 17 века проводились первые опыты по погружению металлической детали в горячий цинк. Французский химик отметил появление защитного слоя после процедуры – оцинковка металла. В 1836 году во Франции отдается патент на применение горячего цинка с целью использования для антикоррозийных свойств металлоконструкций. Метод горячего цинкования был налажен уже через 10 лет после открытого патента, а широкое распространение получил в середине прошлого века.

Применение оцинкованных изделий

Изделия, обработанные цинком возможно использовать при любых условиях, кроме щелочной среды. Изготовление представлено некоторыми сложностями во время производства, однако они перевешиваются плюсами.

Технология

Метод горячего цинкования проводится на металлообрабатывающих предприятиях согласно ГОСТу. Без создания требуемых условий для проведения технологической процедуры приступать к работам запрещено.

Подготовка поверхности

Прежде чем проводить оцинкование необходимо выполнить ряд подготовительных процедур:

  1. Очистить поверхность заготовки от грязи, пыли, ржавчины налета. Для этого используют наждачную бумагу или щетку по металлу.
  2. Обезжирить металл. При обезжиривании изделие должно быть нагрето до 70 градусов, чтобы возможные маслянистые подтеки смылись.
  3. Смыть состав, который использовался для обезжиривания.
  4. Коррозию, слои окалины удалить соляной кислотой. Травление проводится при комнатной температуре. Нагревание испортит металлическую поверхность.
  5. Когда травление соляной кислотой окончено, ее остатки необходимо смыть.

Чтобы повысить показатель адгезии применяется специальный флюс. Его наносят при нагревании заготовки до 60 градусов. Флюс — соединение цинка с хлоридом аммония. Последний этап подготовки — сушка. Она проводится в отдельной камере.

Подготовка поверхности (Фото: Instagram / gtool.ru)

Достоинства и недостатки метода

Основными преимуществами метода является стоимость при долгосрочном использовании. Уход после процедуры горячего цинкования за деталью не требуется при отсутствии механических воздействий. Цинкование металлоконструкций имеет ряд преимуществ:

  1. Обработка может производится к деталям любой формы и сложности, так как подразумевает опускание изделия целиком в ванны с цинком.
  2. При незначительных механических повреждениях, покрытие имеет свойства к самовосстановлению, при некоторых случаях без вмешательства человека.
  3. Горячее цинкование осуществляется при обработке емкостей и труб, так как стойкость к коррозии и другим воздействиям повышается более, чем в 5 раз.
  4. В процесс обработки забиваются все мелкие недостатки изделий.
  5. Эксплуатация не требует дальнейшего ухода за поверхностями, так как защищена слоем цинка.

Недостатки существуют абсолютно при каждой работе, обработка цинковым слоем происходит неравномерно. Повышенный расход материала при выполнении работ, обусловленность формой ванны, детали большего размера обработать не получится. Изделия, обработанные слоем цинка получаются габаритнее, обработанные изделия могут доставить трудностей при монтаже или сварке.

Технологический процесс

Метод горячего цинкования заключается в опускании изделий в ванну с цинком, температурный показатель которого достигает 450°С. В итоге на металлической поверхности образуется прочное покрытие из 4-х слойного железо-цинкового сплава, которое отличается исключительными антикоррозийными возможностями. Наружная плоскость обработанного изделия на 99,9% состоит из цинка.

Для получения качественных металлических покрытий, соответствующих необходимым стандартам, важно тщательно подготовить поверхность, которая будет подвергаться оцинковке. Современные заводы цинкования горячего используют ряд химических подготовок, которые состоят из ванн для горячего цинкования, заполненных определенными составляющими.

Технология горячего цинкования, в том числе и горячее цинкование труб, состоит из следующих этапов:

  • Навешивание изделий на траверсу – подвешиваются с помощью крюков и проволоки. Помимо крюков, применяется также прокат сортовой стальной горячекатаный круглый (ГОСТ 2590-2006).
  • Обезжиривание – поверхность тщательно очищается от масляной пленки и различного рода загрязнений.
  • Промывка – выполняется с целью удаления остатков травильных растворов с поверхности.
  • Флюсование хлористым аммонием – нанесение водного химического состава, необходимого для возможности получения желаемого покрытия. В качестве флюса используются хлориды аммония и цинка.
  • Сушка – после помещения в сушильную камеру, высушивается флюс и производится прогрев металла до 120°С.
  • Цинкование – конструкция окунается в расплавленный цинк, избыток которого стекает обратно в ванну. Применяется расплав цинка марки ЦВ или ЦВО (ГОСТ 3640-94).
  • Охлаждение – при горячем цинковании температура вытащенной из расплава конструкции 450°С. Охлаждается до температуры окружающей среды на свежем воздухе или с использованием ванны с чистой водой.
  • Снятие металлоизделий с траверсы – готовый продукт снимается с траверсы, при необходимости запаковывается и отвозится на склад.

Представленная технология отличается относительно невысокой сложностью. Процедура не требует подготовки сложных электротехнических растворов, которые на производстве готовят гальваники. Гальваническая линия горячего цинкования состоит из полного комплекса обработки, начиная с подготовки и заканчивая закреплением.

Таким же образом получаются лотки горячего цинкования, которые используются преимущественно для построения кабельных трасс с целью прокладки проводов и кабелей.

При использовании металлоконструкций для заземления, это лучший вариант защиты изделий от коррозии. Стальная полоса в качестве заземлителя может быть различных размеров, изготавливается согласно ГОСТу, что гарантирует высокое качество продукции и исключает погрешности в размерах. Заземляющая полоса не подвергается возникновению ржавчины и способна прослужить долгий срок.

Железные листы предварительно подвергаются протравливанию с применением серной и соляной кислоты (ГОСТ 857-95). После того как лист протравлен в первой ванне с кислотным раствором, его погружают в чан с чистой водой.

По завершении обмывки лист погружается в третью ванну, с таким же кислотным раствором, что и в первой. Затем изделие поступает в сушильную камеру и просушивается. Перед погрузкой в аппарат на поверхность листов наносят раствор из нашатыря, хлористого цинка и соляной кислоты. По завершении процедуры, изделие отправляется в чан с расплавленным цинком.

Обязательно определяется глубина обезуглероженного слоя. Измерения проводятся с использованием окуляра-микрометра. Глубина проверяется в готовой продукции и на промежуточных этапах. Полученные данные позволяют определить уровень обезуглероживание на каждой стадии и подобрать условия дальнейшей обработки, чтобы выполнить требования потребителя касательно приемлемой глубины обезуглероживания.

Видео: этапы горячего цинкования.

Технология горячего цинкования

Обработка происходит в соответствие с ГОСТ, выполняется в множество этапов, которые требуют подготовки. Технология горячего цинкования применяется только после соблюдения всех условий по производству. Перед работами обезжириваются детали, происходит удаление масла, других составов. Горячая оцинковка требует нескольких ванн и печей для сушки, печей для процесса, а также зоны, в которой детали подвергаются охлаждению.

Читайте также:  Интернет на даче – варианты подключения: Инструкция +Фото-инструкция и Видео

Технология горячего цинкования

Общими правилами установлена, что процесс разбит на этапы. Подготовка поверхности происходит в несколько раз, осуществляются различные работы. Цинкование, процесс состоящий их трёх фаз, которые тщательно соблюдаются. После завершения основных процессов происходит аспирация и транспортировка, действия происходят автоматически.

Подготовка поверхности

Особо важный этап – подготовка, включает множество подтипов:

  • Обезжиривание происходит при средней температуре +70 ⁰С, происходит для равномерно расположенного слоя цинка. Если не удалится масляное загрязнение, оцинкованный кусок может обвалиться.
  • После происходит промывание, в процессе которого удаляются средства, используемые при обезжиривании.
  • Соляной кислотой производится травление, слой окалины удаляется с поверхности металла, под воздействие попадает и коррозия.
  • После каждого воздействия определенного средства необходимо осуществлять промывку детали.
  • Флюсование обеспечивает хорошее прилегании цинка к поверхности в последующем, противостоит окислению в процессе производства.
  • Сушка детали производится в специально отведенной для этого печи.

Наиболее важным процессом отмечается флюсование. Флюс, благодаря химическим свойствам, окончательно удаляет серную кислоту, влагу. Горячее цинкование использует своеобразный флюсовой слой.

Оборудование

Процесс горячего цинкование требует большого помещения и видов оборудования. Основные станки и приборы для обработки:

  • Сушильная и цинковальная печи.
  • Теплообменник.
  • Цинковальные ванны, их количество определяется разновидностью производимых частей.
  • Ванна для охлаждения.
  • Грейфер, предназначенный для удаления гарт цинка.

Завод горячего цинкования

Перечисленное оборудование не включает в себя автоматизированную линию для транспортировки детали, подготовке к процессу и очистных сооружений, которые обязательно понадобятся для массового производства.

Цинкование

Определенная технология цинкования и ее соблюдение позволяют добиться прочности, надежности детали. Для получения результата необходимо следовать последовательности, которая описана в технологии горячего цинкования металлоконструкций:

  1. На этапе погружения детали, при повышении температуры, разрушается флюсовая пленка, которая служит для соединения цинка с металлом. Скорость процесса погружения подбирается оптимальной, нельзя допустить полное разрушение пленки, но и остаточный толстый слой.
  2. Продолжительность операции подбирается от сложности конструкции, время цинкования определено не более 10 минутами.
  3. Регулируется скорость вынимания для контроля остаточного слоя горячего цинка на металле.

Сушка оцинкованных изделий

Качественная сталь, соблюдение температурного режима обработки (450 ⁰С), степень охлаждения полностью зависят на готовый результат. Сушка изделия зачастую происходит на открытом воздухе.

Виды и способы цинкования металла

Эффективность будет обусловлена таким понятием как адгезия, то есть способностью цинкового покрытия прикрепиться к верхнему металлическому слою. Не каждый материал имеет возможность адгезировать с цинком, поэтому для различных сплавов применяют разные процедуры. Также выбор зависит от:

  • условий эксплуатации;
  • требуемых защитных свойств;
  • толщины сформированного слоя.

Рассмотрим подробнее варианты.

Холодная оцинковка

За последнее десятилетие это стало инновационной разработкой, потому что дало возможность получать высококачественный результат без дополнительных финансовых затрат. Отсутствие необходимости дорогостоящего оборудования привело к тому, что можно сделать оцинковку деталей из металла в домашних условиях своими руками – цинкование будет проходить холодным методом. Это стало возможно, когда изобрели «Цинконол». Это раствор, красящее вещество, которое содержит более 90 процентов цинка. А оставшиеся части содержат ингредиенты, отвечающие за то, что он останется до нанесения в жидком состоянии, а затем достаточно скоро схватится.

Красить деталь можно вручную – кисточкой, валиком, краскопультом. Последний – оптимальный метод, когда нужно защитить от ржавления статичные конструкции, которые сложно или невозможно снять. Часто «Цинконол» применяют в автосервисах при восстановительных работах с кузовом. Результаты покрытия цинком в домашних условиях будут хорошими, единственное отличие – недостаточная устойчивость к механическим воздействиям, но их можно компенсировать слоем краски.

Горячая оцинковка

Это самый старый способ, он же является наиболее эффективным. Его этапы мы рассматривали выше, основная задача – расплавить вещество и погрузить в него металлическую конструкцию. Достигаются наивысшие технические качества, но используется метод реже, чем холодный. Это объясняется негативным воздействием на окружающую среду. Еще один недостаток – чтобы полностью обрабатывать неразъемные конструкции большого размера требуется очень массивная ванна, а также много сырья. Но большинство линий электропередач покрыты именно таким старым способом.

Видео: Горячее цинкование металлоконструкций

Гальваническое цинкование металла электролизом – невозможно в домашних условиях

Плюсы – высокая точность, до начала процедуры вы уже точно знаете, какая толщина будет у образуемого слоя. Еще одно достоинство – это привлекательный внешний вид изделия, исключительная гладкость. Нет пузырьков воздуха или прочих посторонних помех.

Сталь и цинк соединяются на уровне молекул, так что адгезия у них полная, можно говорить даже о диффузии материалов. Происходит процедура так. Ванна наполняется электролитом. В раствор, хорошо проводящий ток, помещается конструкция. Подключается электричество. Здесь важно точно выбрать напряжение и длительность сеанса.

Термодиффузионная оцинковка

Сокращенно – ТДЦ. Трудная в исполнении, возможная только в производственных цехах, операция. В замкнутый бокс помещают заготовку. Рядом располагают цинк в сухом состоянии. Нагревают помещение до 2600 градусов. При повышенной температуре происходит изменение агрегатного состояния вещества (из твердого в парообразное), и пары оседают на стенках изделия слоем более 15 мкм, что больше, чем при других способах.

Как покрыть цинком металл газотермическим методом

Основной прием – напыление. То есть смесь, которой нужно обработать поверхность, растворяется в другом газообразном веществе так, что вместе с ним наносится на заготовку. Частицы ударяются на большой скорости и как бы «налипают» на поверхность. При этом, так как это все делается неравномерно и быстро, не появляется гладкий и ровный слой. Он, наоборот, скорее напоминает чешую и состоит из небольших неровностей, ощутимых для прикосновения. По этой причине обязательно нужно сверху покрасить деталь. Это хороший вариант, сохраняющий свои основные защитные свойства, но применяется в основном тогда, когда нет возможности использовать горячую оцинковку или электролиз.

Таблица 1. Сравнение цинка с другими металлами

Свойства металловМедьНикельСвинецОловоЦинк
Плотность, г/см38,938,911,377,297,1
Температура
плавления, С10841455327231419
кипения, С2360307517552270906
Твердость по Бринеллю, кг/мм236,8953535
Теплопроводность, кал/см.сек, град0,940,140,080,150,27

Таблица 2. Сравнение цинка с цветными металлами

Свойства металловМедьНикельСвинецОловоЦинк
Плотность, г/см38,938,911,377,297,1
Температура
плавления, С10841455327231419
кипения, С2360307517552270906
Твердость по Бринеллю, кг/мм236,8953535
Теплопроводность, кал/см.сек, град0,940,140,080,150,27

Контроль качества покрытий по ГОСТ 9-307

Важные моменты при процедуре описаны контролем Госстандарта. Требований к обработке существует множество, основные из них:

  • Требования к металлу, при данном разделе описаны категории изделий из стали, которые можно обрабатывать.
  • Внешний вид и качество покрытия, а также толщина готового изделия определены согласно ГОСТу.
  • Методы контроля качества определяются способами определения качества готовой продукции.

Процесс горячего цинкования труб

Контроль и его методы подразумевают проверку готовой продукции путем нанесения механических повреждений или специальных меток. Горячее цинкование металлоконструкций определяется также температурным воздействием, изделие нагревается до 200 ⁰С, визуально проверяется на наличие повреждений либо отслаивания металла.

Почему искрят щетки коллектора электродвигателя. Причины искрения под щетками коллектора. Методы устранения искрения.

Искрением щеток сопровождается большинство неисправностей в машинах постоянного тока. Поэтому сам по себе этот несомненный признак какого-то расстройства в машине так же мало говорит электротехнику, как жар у больного говорит врачу. Но стоит нам вдуматься в это явление, спросить себя, что такое электрическая искра, чтобы ответ на этот вопрос указал нам два рода неисправностей, способных вызывать искрение.
Электрическая искра, это — переход электрического тока через воздушный промежуток между проводниками. Чем слабее ток и чем меньше воздушный промежуток, тем слабее и незаметнее искра. Электрическая машина строится так, чтобы при ее исправном состоянии и правильной работе заметного искрения не происходило, потому что это далеко не безобидное явление: искры обжигают медь коллектора и постепенно разрушают его, да и щетки от искр быстро сгорают. Следовательно, если искры под щеткой все-таки замечаются, то либо воздушный промежуток между коллектором и щеткой, либо сила тока стали больше, чем им следует быть.
Неисправности, вызывающие искрение вследствие ослабления контакта.
Когда щетка так плотно прилегает к коллектору, что ее поверхность в каждой своей точке соприкасается с какой-нибудь точкой на поверхности коллектора, иными словами, когда контакт между ними равномерен и совершенен, то воздушного промежутка между ними как бы и вовсе нет.
Но для этого нужно, прежде всего, чтобы обе поверхности имели не только совершенно одинаковую кривизну, но и были совершенно гладки. Вот почему каждую угольную щетку тщательно пришлифовывают к коллектору, а коллектор обтачивают, шлифуют и полируют так, чтобы он был гладок как зеркало.
Но этого мало. Ведь коллектор все время вращается под щетками. Надо добиться того, чтобы не только при неподвижном коллекторе, но и при его вращении контакт со щеткою ни в одной точке не прерывался и не ослабевал. Достаточно малейшего загрязнения, засорения коллектора, достаточно малейшего дрожания всей машины или какой-нибудь части ее, чтобы щетка начала подпрыгивать на коллекторе, а тогда между ними возникают маленькие воздушные промежутки и в этих промежутках — искорки.
Наконец, необходимо, чтобы коллектор был совершенно круглым и был в совершенстве „центрирован”, то есть чтобы его ось совпадала с осью машины и щеточного ярма. Иначе коллектор при вращении „бьет”, прижимается к щетке одними своими пластинами сильнее, другими слабее, а тогда щетка опять-таки подпрыгивает и искрит.
Если таковы условия хорошего контакта, то нам легко перечислить нарушения этих условий.
1. Трущаяся поверхность щеток находится в неудовлетворительном состоянии. Например, у медных щеток она загрязнена, обожжена, зазубрилась; у щеток угольных — изборождена желобками, куда набилась медная пыль, обломана по краям или плохо пришлифована.
2. Трущаяся поверхность коллектора находится в неудовлетворительном состоянии, например: а) шероховата (исцарапана ребрами щеток, обожжена искрами), б) волниста (прорыта желобками под щетками), в) над медными пластинами коллектора выступают края слюдяных прокладок, которыми они разобщены.
3. Трущаяся поверхность коллектора загрязнена или засорена. а) Загрязнить ее могут прежде всего угольные щетки, когда они слишком мягки, потому что они крошатся и покрывают коллектор липкою угольной пылью; б) загрязняется также коллектор излишнею смазкою, — применяемое для смазки вещество (масло, параффин, вазелин и т. п.) постепенно образует изолирующий слой, пробиваемый искрами; в) при недостаточном уходе коллектор постепенно засоряется медною, угольной и другою пылью; г) когда помещение содержит кислотные пары или газы (например, газогенераторная электростанция), то медные пластины коллектора химически разлагаются, и он покрывается слоем окиси, даже если машина не работает.
4. Щетки слишком слабо прилегают к коллектору, оттого что не подтянуты нажимные пружины.
5. Коллектор дрожит а) заодно с машиною или б) потому что расшатан сам. Связь между его пластинами может постепенно ослабеть, потому что расшатываются винты зажимного кольца или потому что размягчается изолирующий материал между пластинами и втулкою коллектора. Тогда тоже выступает изоляция между пластинами..
6. Щетки дрожат а) заодно с машиною или б) с какой-нибудь частью щеточного аппарата. Расшататься может все щеточное ярмо, один из его болтов, щеткодержатель на болте, щеточный зажим в щеткодержателе, да и сама щетка в зажиме.
7. Коллектор „бьет” а) заодно с якорем и валом или б) сам по себе.
Заодно с якорем коллектор бьет, когда сработались подшипниковые вкладыши или когда осела подшипниковая стойка, расположенная не на общей фундаментной плите с машиною.
Причинами неисправности 7б могут быть расшатанность коллектора (см. 5б), неравномерный износ коллекторных пластин, когда они различной твердости, и неправильное центрирование коллектора при его сборке.
Искрение как следствие токов короткого
замыкания.
Возможны следующие неисправности, вызывающие искрение, как следствие таков короткого замыкания:
8. Повышенная скорость машины.
9. Неправильное положение: а) всего щеточного ярма или отдельных щеток.

Читайте также:  Дешевый и эффективный коллектор для нагрева воды

При вращении якоря в этом поле, проводники одной из цепей в каждый миг рассекают больше силовых линий, чем проводники другой, так что у первых сумма электродвижущих сил больше, чем у вторых. Для равномерности же магнитного поля необходимо, чтобы все его полюсы возбуждались одинаково сильно и чтобы по всей окружности якоря воздушный зазор между нею и окружностью полюсов,— так называемое междужелезное пространство, — оставался неизменен.
А. Искрение как следствие уравнительных
токов при неравномерности магнитного поля.
10. Якорь „бьет” по тем же причинам, которые указаны относительно неисправности 7а.
11. Одна или несколько магнитных катушек целиком или отчасти замкнуты накоротко. Это может произойти как а) вследствие повреждения изоляции у магнитных катушек, так и б) вследствие ее влажности (накопившейся в сыром помещении или во время транспорта машины).
12. Магнитные катушки по ошибке неправильно включены, так что полюса неправильно чередуются. Тогда, конечно, магнитное поле не только ослаблено, но и искажено.
Б. Искрение как следствие уравнительных
токов при неодинаковости сопротивлений в
параллельных цепях якорной обмотки.
13. Один или несколько витков якорной обмотки замкнуты накоротко. Такое замыкание может возникнуть различным образом.
14. Ослабление контакта между концами якорных проводников и пластинами коллектора вследствие плохой пайки или расшатанности петушков (винтов, которыми эти концы в некоторых машинах соединены с пластинами).
15. Разрывы: а) в соединениях между концами якорных проводников и пластинами коллектора или б) в самих якорных проводниках.

Искрение как следствие усиления рабочего тока.
16. Машина перегружена а) умышленно или б) вследствие значительной утечки тока (плохой изоляции) во внешней сети или в) вследствие чрезмерного трения в машине.
17. Напряжение слишком низко вследствие ослабления магнитного поля, которое может произойти а) из-за уменьшения числа оборотов у первичного двигателя, поскольку речь идет о динамомашине или б) потому что ослаблен возбуждающий магниты ток, например, в его цепи по ошибке оставлено слишком сильное регулирующее сопротивление или некоторые магнитные катушки неправильно включены (см. неисправность 12).

Таковы главные неисправности, сопровождающиеся искрением. Закончив их перечисление, мы должны оговориться. Мы распределили их на две группы: а) ослабление контакта (между коллектором и щеткой) и б) усиление тока в щетке, а в пределах второй группы различали ток короткого замыкания, уравнительный ток и рабочий ток.
Но надо иметь в виду, что это различение в известной степени искусственно, хотя и облегчает обзор возможных неисправностей. Искрение часто происходит не по одной, а по нескольким причинам. Они могут действовать независимо друг от друга, могут и зависеть одна от другой.
Например, ослабление контакта может произойти вследствие нескольких, одновременно происшедших неисправностей из числа перечисленных под нумерами 1-7. С другой стороны, ослабление контакта часто находится в необходимой связи с усилением тока в щетке; например, когда якорь бьет (см. 10). то заодно с ним бьет и коллектор (см. 7а). По первой причине через щетку проходит уравнительный ток, по второй ослабевает ее контакт с коллектором. И та и другая причина вызывают искрение. Наконец, усиление тока в щетке может быть вызвано и усилением рабочего тока и возникновением уравнительных токов. Это происходит, например, при неправильном включении магнитных катушек (см. 12 и 17).

(6 оценок, среднее: 4,33 из 5)

Почему искрят щетки электродвигателя

Коллекторные электродвигатели отличаются от двигателей других типов наличием коллекторно-щеточного узла. Узел обеспечивает электрическое соединение цепи ротора с цепями, расположенными в неподвижной части мотора, и включает в себя коллектор (набор контактов, расположенных непосредственно на роторе) и щётки (скользящие контакты, расположенные вне ротора и прижатые к коллектору).

Во время работы коллекторного двигателя в электроинструменте, иногда можно наблюдать искрение щеток. В некоторых случаях этот симптом приводит к скорой поломке электроинструмента, а в некоторых – не сулит ничего плохого. Так или иначе, полезно в каждом случае понимать, в чем причина искрения, чтобы при необходимости принять правильные меры своевременно. В данной статье мы рассмотрим причины искрения щеток, а также меры борьбы с проблемами, вызывающими это явление.

Первопричина

Очевидно, что прерывистый механический контакт щеток с коллектором не может не приводить к искрению, ведь по сути много раз в секунду разрывается и замыкается вновь электрическая цепь ротора.

Ротор содержит на себе обмотку, которая является нагрузкой преимущественно индуктивного характера. Разрыв такой цепи неизбежно сопровождается переходным процессом, который связан с появлением маленьких дуг от самоиндукции обмотки ротора или обмоток ротора и статора. Разумеется, щетки со временем изнашиваются, как и пластины коллектора, но порой проблемы возникают еще до момента износа.

Справедливости ради отметим, что по названной выше причине, даже исправный коллекторный двигатель не может работать вообще без искр, небольшое искрение всегда на коллекторе есть. Полностью исправный прибор нормально выходит на полную мощность, развивает рабочие обороты и чуть-чуть все равно искрит. Другое дело, если искрение сильное — здесь возникает обоснованное беспокойство.

Искрение щеток как признак их износа

Если щетки уже сильно изношены, просто в силу возраста двигателя, то двигатель не сможет развить полные обороты и выйти на полную мощность. При этом искрение будет очень сильным, а заводиться двигатель будет не с первого раза.

Как проверить, что это именно так? Если изношенные щетки прижать отверткой к коллектору — контакт станет плотным, и двигатель заработает. Но стоит прижим ослабить, как вновь появятся искры — расстояние между пластинами и щетками станет заполнено маленькими дугами. Щетки явно изношены — их следует заменить новыми. Иногда замена возможна только всего вместе – с щеткодержателями и с пружинами.

Возможно в обмотке ротора возникло замыкание

Обмотка якоря (ротора) коллекторного двигателя традиционно содержит в себе несколько секций. Если хотя бы одна повреждена, если имеет место межвитковое замыкание, то в одну секцию будет подаваться больший ток, чем в другие. Это приведет к перегреву обмотки в одном месте, и к неравномерному искрению на коллекторе — на отдельных переходах на пластинах искры будут сильнее, чем на других. Здесь требуется перемотка якоря или целиком новый якорь.

Исправна ли обмотка статора

Похожая неисправность возможна внутри статора, когда часть обмотки перегревается, и возле одной из щеток наблюдается сильное искрение. Проверьте сопротивления обеих половин обмотки статора, они должны быть одинаковыми. Если одна из частей обмотки статора имеет сопротивление сильно меньшее чем у другой, то требуется перемотка либо замена статора.

Загрязненный коллектор — причина ненужного замыкания на нем, в результате появляются лишние искры

Пыль на коллекторе образуется в результате постепенного износа щеток — это графитовая пыль. Она накапливается между пластинами (ламелями) коллектора, и создает «несанкционированные» замыкания. Из-за замыканий появляются искры. Просто почистите коллектор наждачной бумагой, уберите грязь между ламелями.

Обязательно проверьте, как расположены щетки, не смещена ли одна из них относительно нормального положения, поправьте щетки в случае необходимости. Когда щетки расположены криво, графитовая пыль образуется в непомерно большом количестве, нежели при правильном расположении щеток.

Еще одна причина загрязнения — нагар на коллекторе из-за его перегрева. Когда все другие причины искрения устранены, необходимо почистить контакты от нагара чтобы улучшить контакт щеток с ними.

Если контакт хороший, сопротивление не увеличивается сверх номинала, и лишних искр не возникает. Счистить нагар можно как графитовую пыль – наждачной бумагой, только вращая ротор при зажатом в специальных колодках коллекторе.

Искрение щеток на коллекторе при остановке – причины

Текущее время: Пн фев 22, 2021 18:14:48

Часовой пояс: UTC + 3 часа

Уменьшить искрение на щетках коллеткорного двигателя

Страница 1 из 2[ Сообщений: 38 ]На страницу 1 , 2 След.

Добрый день,
Собсвенно сабж – как уменьшить искрение на щетках коллекторного двигателя?
Я уже и конденсаторы шунтирующие поставил, и увеличил прижим щеток – ан нет, все едино – когда на двигетель перестает подаваться питание – импульс тока такой, что щетки чуть-ли не привариваются.. И искры ОГО-ГО размеров.
Поясню – шуруповерт, китайский, в нем произошла поломка в планетарном редукторе, вскрыл для починки, и тут такое увидел, вот и думаю, как уменьшить последствия. В принципе есть идея поставить паралельно текущим щеткам еще одни, из двигателя “донора”, кто что скажет?
Сам редуктор-то починил, а вот такое сильное искрение щеток двигателя явно не к добру – я проверил – коллектор сейчас в идеальном состоянии, прилегание щеток к нему – очень близко к идеальному, вчера часа полтора этим занимался, искрение уменьшилось, но не так чтобы сильно.

P.S. Изначально шуруповерт 18В, планирую батарею до 21.6в “проапгрейдить”, в связи с этим и морочусь модификацией двигателя.
P.P.S. Новые двигатели, автомодельные, такого-же форм-фактора, стоят слишком дофига.. И нет желания их покупать ради китайского шуруповерта.

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет – любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/quote

Это-то очевидно, и как раз сделано – не зря написал что коллектор по новой отполировал, и притер щетки.

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Опубликованы запись, ответы на вопросы и материалы вебинара о BlueNRG-LP – новом программируемом чипе SoC STMicroelectronics. На вебинаре детально рассмотрены новые возможности, особенности подключения, аппаратные и программные средства для разработки, а также практические примеры работы с микросхемой.

Я наверное очень сумбурно изначально объяснил.

НЕТ ни замыкания, ничего – двигатель в ИДЕАЛЬНОМ состоянии. Коллектор на маленьком токарнике проточил, щетки отшлифовал и отюстировал. Прижим щеток к коллектору усилил.
Двигатель потребляет

20-25А при нагрузке в работе, от родного, раскаченного, аккумулятора. При старте, работе, нагрузке – искрение щеток в норме, и едва заметно, но как только “РЕЗКО” отпустить курок, то двигатель _очень резко_ останавливается, и в этот момент происходит бросок тока – и на коллекторе возникает Искра, именно так, с большой буквы.
Вопрос как устранить этот эффект. Если двигатель “мягко” останавливать, то этого эффекта не наблюдается, но в инструменте – “мягкая” остановка – не вариант, нужно, чтобы останавливалось резко.

Я, в принципе, могу видео процесса заснять, если это поможет моему пояснению..

В сегменте дискретных SiC MOSFET Wolfspeed на напряжение 650 В в массовое производство поступили новые изделия с сопротивлениями 25, 40 и 120 мОм. Третье поколение SiC MOSFET (C3MTM) — это широкий выбор транзисторов по сопротивлению открытого канала (Rds(on)), а также наименьшее среди аналогов сопротивление канала в дискретном выводном корпусе.

Охх.. объясняльщик видимо из меня не кудышный ))

– двигатель АБСОЛЮТНО нормальный.

Как только отпускаешь курок – двигатель _специально_ замыкается накоротко, чтобы его МАКСИМАЛЬНО БЫСТРО остановить. Соответственно, есть инерция ротора, как только двигатель накоротко замыкают – двигатель начинает работать как динамомашина, за счет инерции ротора – что вызывает бросок тока, очень короткий, но очень сильный. Собственно – как с ним(с броском тока) бороться? Большие емкости ставить нельзя, т.к. в таком случае регулятор скажет “кхе” и погорит.

Я не настырный, но все-же очень прошу совета, т.к. что делать чтобы уменьшить искру в момент остановки(!) не представляю.. Только одна меня мысль преследует, это взять и поставить еще одни щетки, чтобы вся энергия этого остановочного импульса не выделялась на щетках..

7 причин – почему искрят щетки электродвигателя

В бытовом электрооборудовании широко применяются коллекторные двигатели. Небольшие габариты, легковесность, простота в управлении обусловили их присутствие в болгарках, перфораторах, циркулярных пилах, шуруповертах. Главный недостаток – повышенный износ щеточно-коллекторной пары. Выход из строя этого узла предопределен возникающим в нем искрообразованием.

  1. Устройство электродвигателя и принцип работы
  2. Причины
  3. Износ щеток
  4. Замыкание в обмотке якоря
  5. Неисправность в обмотке статора
  6. Загрязнение
  7. Неправильно установлены щетки
  8. Плохой контакт щеток с коллектором
  9. Механические нарушения
  10. Заключение

Устройство электродвигателя и принцип работы

Принцип работы электродвигателя основан на взаимодействии проводника с током, находящегося в магнитном поле.

Магнитное поле создает статор.

Главным элементом его конструкции для двигателя постоянного тока служит постоянный магнит, для переменного тока – обмотка возбуждения. Ротор (якорь) имеет собственную обмотку, на которую при помощи щеточно-коллекторного узла подается напряжение. Взаимодействие магнитных полей заставляет ротор вращаться.

Коллектор состоит из набора контактов, представляющих собой медные пластины, расположенные непосредственно на роторе. Миканитовые или слюдинитовые манжеты выполняют роль изоляторов для каждого отдельно взятого контакта. Графитовые щетки – скользящие контакты прижатые к коллектору.

Причины

В обмотках ротора возникают переходные процессы вследствие прерывистого механического контакта щеток с пластинами коллектора, что является причиной образования мелких дуг.

Важно: полностью исправный двигатель не исключает искрение при работе. Существуют другие причины, вызывающие сильное искрение и создающие вероятность поломки электродвигателя.

Износ щеток

При длительной эксплуатации или некачественного материала щеток, они перестают плотно прижиматься к контактам коллектора. Из-за плохого контакта двигатель не набирает обороты или не сразу запускается. Изношенную щетку легко определить визуально.

Исправить ситуацию, заменив только изношенную деталь, иногда не удается. Следует сделать замену щеткодержателя и пружины.

Замыкание в обмотке якоря

Следствие такого дефекта – неравномерное искрение на коллекторе. На одних пластинах оно будет сильнее, чем на других. Из-за наличия межвиткового замыкания ток в отдельных секциях обмотки ротора будет сильнее, чем в других.

Перемотка ротора или его замена устранят неисправность.

Неисправность в обмотке статора

Дефект, аналогичный замыканию обмотки ротора, имеет место для обмотки статора. Проверить наличие можно замером сопротивления частей его обмоток. При сильном различии необходимо перемотать обмотку или заменить.

Загрязнение

Продукт износа щеток – графитовая пыль, она дополнительный источник повышенного искрообразования. Скопление пыли происходит между пластинами, что создает добавочные условия к процессу образования искр. Профилактические работы по чистке коллектора наждачной бумагой и уборка грязи между пластинами сохранят его в чистом виде.

Неправильно установлены щетки

Если щетки расположены с отклонением от нормы к поверхности коллектора, во время работы образуется значительно большее количество графитовой пыли. Сместившиеся щетки необходимо поправлять.

Плохой контакт щеток с коллектором

Электродвигатель часть эксплуатационного времени проводит в режиме перегрева. В таких условиях на коллекторе образуется нагар. Плохой контакт приводит к увеличению искрообразования щеток и еще большему нагару.

Нужно наждачной бумагой с мелким зерном зачистить поверхность коллектора. Для увеличения эффекта зачистки используйте шуруповерт. В патрон зажать ротор двигателя и на малых оборотах выполнить шкуркой зачистку от нагара. После нужно окончательно заполировать его на войлочном круге.

Механические нарушения

Механические причины вызваны несоблюдением требований конструкторско-технологической документации. Большая часть механических причин устраняется проточкой коллектора на токарном станке. Выполнение этой ремонтной операции доверяют квалифицированному специалисту. Вот некоторые виды неисправностей, которые могут указать на поломку:

  1. Поверхность коллектора имеет неровности;
  2. Биение вала превышает значение, указанное в технической документации;
  3. Отдельные коллекторные пластины выступают за общий для всех уровень;
  4. Выступ изоляции (слюды);
  5. Щетки в щеткодержателях двигаются с заклиниванием;
  6. Наоборот, щетки вставлены в щеткодержатели с большим зазором, что создает вибрацию при работе;
  7. Щеткодержатели установлены далеко от коллектора;
  8. Неравномерное натяжение пружин, как следствие разница в усилии поджатия щеток.

Заключение

Повышенная искра говорит о наличии отклонений в работе. Требуется провести мероприятия по выявлению и устранению недостатков. Непринятие мер сократит срок службы двигателя, а возможно всего электроинструмента, где он задействован. Лучший вариант – воспользуйтесь услугами сервисного центра по ремонту бытовой техники.

Искрение щеток на коллекторе при остановке – причины

  • +375 17 392 99 22
  • zakaz@ankron.by
  • Пн-Чт 8:30-17:30 Пт 8:30-16:30

Щетки электродвигателя – причины искрения, методы проверки и устранения

Отличительная особенность всех электродвигателей – наличие в их конструкции коллекторно-щеточного узла. Он обеспечивает электрическое соединение цепи ротора и цепей в неподвижной части мотора, и состоит из коллектора (ряда контактов на самом роторе) и щетки (подвижных контактов вне ротора, прижимающихся к коллектору).

Когда электродвигатель запущен и работает, он практически всегда искрит. Иногда это не означает ничего страшного, а иногда – сигнализирует о том, что прибор скоро выйдет из строя. В любом случае полезно знать, почему электродвигатель вообще искрит – это поможет при необходимости вовремя принять меры. В этой статье нами будут рассмотрены причины возникновения искр во время работы электродвигателя и способы борьбы с проблемами, вызывающими повышенное искрение.

Для начала определимся – непостоянный контакт щеток и коллектора по умолчанию приводит к искрению. Это обусловлено тем, что во время работы множество раз в секунду замыкается и размыкается электрическая цепь ротора.

Ротор содержит на себе обмотку. Эта обмотка представляет собой нагрузку в основном индуктивного характера. Это, в свою очередь, означает, что разрывая такую цепь, мы запускаем переходной процесс, связанный с возникновением небольших дуг от самоиндукции обмотки – как самого ротора, так и статора. Понятное дело, что щетки и пластины коллектора изнашиваются с течением времени, но иногда проблемы возникают не только из-за него.

Учитывая приведенные выше факты надо признать, что даже исправный и хорошо подогнанный электродвигатель не может работать вообще без искрения. Исправный прибор в штатном режиме развивает рабочие обороты, набирает мощность и немного искрит. Но если искр много – это серьезный повод для беспокойства.

Износ щеток как причина искрения

Первая и главная причина искрения – износ щеток. При значительном износе двигатель не сможет развить полные обороты и набрать полную мощность, вдобавок он будет очень сильно искрить и заводиться не сразу.

Как установить, что причина в этом? Если прижать изношенные щетки к коллектору отверткой или другим инструментом – это уплотнит контакт и запустит двигатель, но после ослабления прижима опять появится сильно искрение – пространство между щетками и пластинами заполнится небольшими дугами. При таких симптомах можно делать вывод, что щетки изношены и требуют замены. Иногда возможно заменить щетки отдельно, но чаще приходится заменять весь комплект, включая щеткодержатель и пружины.

Замыкание в обмотке ротора как причина искрения

Обмотка ротора в коллекторном двигателе состоит из нескольких секций. Если какая-то из них повреждена и в ней возникло межвитковое замыкание, то ток в нее будет идти с большей силой, чем в остальные. Из-за этого часть обмотки начнет перегреваться и начнет генерировать повышенное количество искр. Именно так и можно установить эту причину – искрение будет повышено только на отдельном участке, а не равномерно. Исправляется подобное перемоткой ротора или его заменой.

Неисправность обмотки статора как причина искрения

Неисправность очень похожа на предыдущую и диагностируется так же – неравномерным искрением. Если с обмоткой ротора все в порядке, то проверьте сопротивление обмотки статора – оно должно быть одинаковым для каждой из половин. Значительная разница в сопротивлении говорит о необходимости перемотки или замены статора.

Загрязнение коллектора как причина искрения

В процессе работы двигателя его щетки изнашиваются, и на коллекторе образуется графитовая пыль. Она накапливается между его пластинами и создает дополнительные нежелательные замыкания, которые, в свою очередь, искрят. В данном случае будет достаточно убрать пыль и грязь между пластинами с помощью наждачной бумаги.

Не лишним будет проверить и расположение щеток – любое их отклонение от нормального положения сильно ускоряет образование пыли и износ щеток.

Еще одна из причин загрязнения коллектора – нагар на нем из-за перегрева в ходе работы. Когда все другие причины искрения на двигатели проверены и устранены, почистите контакты коллектора от нагара – так вы улучшите контакт щеток с ним и снизите количество образующихся искр. Счищается нагар точно так же, как и графитовая пыль – наждачной бумагой. Отличие только в том, что ротор при этом нужно вращать при зажатом коллекторе.

Оцените статью
Добавить комментарий