186714. lajstromszámú szabadalom • Védőbevonat könnyűfém vagy könnyűfémötvözetből készült alkatrészek felületi védelmére
1 136 714 2 A találmány tárgya védőbevonat könnyűfém vágykönnyűfém ötvözetből készült alkatrészek felületi védelmére., elsősorban alumínium bányatámok szíkrabiztonságának fokozására, amely porkeveréknek az alkatrész felületére történt fúvatásáva! van kialakítva. Ismeretes, hogy különböző anyagok mechanikus kölcsönhatása következtében szikrák keletkezhetnek és ezek a sziklák robbanóképes közegben gyújtást, robbanást okozhatnak. Ez általában súlyos anyagi károkkal jár együtt és gyakran sérülést vagy halálos balesetet is okoz. Ezért vannak érvényben különböző előírások a robbanásveszélyes munkahelyeken alkalmazott anyagokra vonatkozóan. Ezek az előírások úgynevezett „szikrabiztos” anyagok alkalmazását teszik kötelezővé. Szikrabiztos anyagok azonban valójában nem léteznek. Kellően intenzív kölcsönhatás esetén bármely anyagpár ütközéséből keletkezhet gyújtóképes szikra. A „szikrabiztos” anyagokról csupán annyit lehet megmondani, hogy alkalmazásukkor bizonyos körülmények között szikraképződés nem várható. Ez azonban függ attól, hogy az illető anyagot milyen közegben használjuk, milyen más anyagokkal léphet kölcsönhatásba, milyen a kölcsönhatás jellege és mekkorák a kölcsönhatás során fellépő energiák. A szikrabiztos anyagok alkalmazásának egyik jellegzetes területe a bányaberendezések. Bányatámok és -berendezések gyártása során tehát mechanikus gyújtószikrák keletkezését kizáró óvóintézkedések szükségesek. A korábban alkalmazott acél bányatámokat a könnyűfém ötvözeteknél szikrabiztosabbaknak tartották, mert az acél szerszámok acél bányatámokkal történő érintkezése során a szikrakeletkezés veszélye viszonylag csekély volt. Az alumínium bányatámok acél szerszámokkal, elsősorban rozsdás acél szerszámokkal történő érintkezésekor a tapasztalatok szerint a szikraképződés veszélye lényegesen nagyobb. Ez az alumínium és a könynyűfém bányatámok alapvető hátránya. Ugyanakkor azonban a könnyűfémből készült bányatámok súlya lényegesen kisebb az acél bányatámokénál, így használatuk mindenképpen könnyebb, gazdaságosabb. A fenti probléma megoldására számos kísérletet végeztek. Ismeretes például olyan megoldás, amelynél az alumínium bányatámokat műanyaggal vonják be. Ezen megoldás hátránya, hogy a műanyag réteg az igénybevétel során viszonylag hamar lekopik a bányatám, különösen a belső tám felületéről, így vedőhatása meglehetősen korlátozott. Olyan megoldás is ismert (lásd például a 808 225 sz. német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírást), amelynél a külső tárnok gumibevonatta! vannak ellátva. Ennél a megoldásnál azonban változatlanul problémát jelent, hogy a belső támot nem lehet gumiréteggel ellátni és ezzel a bevonattal kapcsolatban is a műanyag réteggel bevont bányatámokhoz hasonló problémák jelentkeznek. A 176 097 sz. magyar szabadalom olyan megoldást ismertet, ahol a bányatámok legalább egyik része szikrabiztos és ütésálló köpennyel van ellátva. A köpeny célszerűen acélból van kialakítva, vastagsága 0,2-0,6 mm. Ezen megoldás hátránya, hogy a köpeny felvitele viszonylag bonyolult technológiát igényel és tovább bonyolítja ezt, hogy a köpeny és a tám között célszerűen szigetelést kell elhelyezni, hogy korrózióhoz vezető villamos híd ne keletkezzék. A fentiek miatt ez a megoldás sem terjedt el a gyakorlatban. Kísérleteket végeztek arra vonatkozóan is, hogy a könnyűfém tárnokát gaivanikus, kémiai agy anódos bevonatokkal lássák el, ezek a bevonatok azonban túlságosan lágyak és a fellépő ütőenergiák hatására létrejövő szikrák képződését nem tudják megakadályozni. A jelen találmánnyal ezért olyan megoldás kialakítása a célunk, amely lehetővé teszi az alumíniumból vagy könnyűfémből készük bányatámok biztonságos védő' éíeggei történő ellátását és így a felhasználás körülményei között szikrabiztosnak nevezhető szerkezetek kialakítását. A kitűzött feladatot olyan védőbevonattal oldottuk meg, amely fémszórással vihető fel az anyag felületére és 55—75 % kem’ényfémből, valamint 25-35 % bronzból áll, vastagsága pedig 0,15 és 0,5 mm között van. A kemenyfémpor célszerűen 81-96 % nikkelt és 4— i 9 % BSiFe-t tartalmaz. A bronz por előnyösen 75—95 % rézből és 5-25 % ónból áll. Az így kialakított védőréteg az alapanyagon rendkívül jó! tapad, utólagos megmunkálást gyakorlatilag nem igényel és a mechanikai hatásoknak jól ellenáll. Alkatrészek felületének fémszórással történő kezelése természetesen régóta ismert. Ennek során a legkülönbözőbb keverékeket alkalmazták. A 2 425 358 sz. német szövetségi köztársaságbeli szabadalom szerint például alumínium-bronzból, foszfor-bronzból, rozsdamentes acélból vagy nikkclrcz ötvözetből álló réteget visznek fel dugattyúk felületére, hogy a kopásállóságot növeljék és a dugattyúgyűrűk számára megfelelő ágyazást biztosítsanak. Az 1 403 639 sz. angol szabadalmi leírás szerint alkatrészek felületét cinktartalmú ötvözettel védik. A felületi védőréteget fémszórással hordják fel. Az i 460 285 sz. angol szabadalmi leírás olyan eljárást :smertet, amelynek során nikkel- vagy kobaltötvözeteket visznek fel alumínium alkatrészek felületére védőbevonatként. Mindezek a megoldások szikrabiztos felületek kialakítására nem alkalmasak (az ismertetett eljárásokat nem is ezen a területen használják), minthogy a keményfémporok önmagukban meglehetősen durva felületet adnak, amely csak utólagos megmunkálás után használható. A megmunkálás során azonban zárványok szabadulnak fel és ezek a felület homogenitását nagymértékben rontják. A réz- vagy bronzporok jó minőségű, összefüggő felületi réteget adnak, utólagos megmunkálásuk nem szükséges, szilárdsági tulajdonságaik azonban - hasonlóan a gaivanikus bevonatokéhoz - nem kielégítőek. A jelen találmány alapja az a felismerés, hogy ha keményfémport és bronzport együttesen alkalmazunk védőbevonatként a megfelelő összetételben, olyan réteget lehet kialakítani, amely jól tapad, mechanikai szilárdsága kiváló és felületi minősége is megfelelő, utólagos megmunkálás nélkül. A fenti tulajdonságokat azáltal lehet elérni, hogy a bronz komponens jól tapadó, viszonylag lágy alapréteget alkot és ebben az alaprétegben oszlik el a nagy keménységű keményfem alkotó. így a megfelelő minőségű bevonatréteg kialakításához szükséges valamennyi tulajdonság egyidejűleg biztosítható. A találmány további részleteit kiviteli példákon ismertetjük. A találmány szerinti védőbevonattal láttuk ei hidraulikus alumínium bányatámok kitolható belső oszlopait. A vizsgálatok során négyféle összetételt használtunk, ezek a következők voltak: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
