Расчет размеров ванны основного покрытия

Расчет основных параметров оборудования начинается с определения габаритных размеров ванны основного покрытия.

Длина ванны определяется по формуле:

L_вн = n₁L₁ + (n₁ – 1) L₂+ 2L₃, мм (12) где L₁ – размер подвески по длине ванны, мм;

L₂ – расстояние между подвесками, мм;

L₃ – расстояние между торцевой стенкой и краем подвески, мм;

n₁ - число загружаемых на одну штангу подвесок, шт.

L_вн = 1 * 1300 + (1 - 1) * 100 + 2 * 100 =1600мм.

Внутренняя ширина ванн для нанесения электрохимических покрытий определяется по формуле:

B_вн=n₂B₁+2n₂B₂+2B₃+n₃d, (13)

где В₁ – максимальный размер детали по ширине ванны, мм;

В₂ – расстояние между анодом и ближайшим краем детали, мм;

В₃ – расстояние между внутренней стенкой продольного борта ванны и анодом, мм;

n₂ – число катодных штанг;

n₃ – число анодных штанг;

d – толщина анода, мм.

Расстояние между анодом и деталями принимается равным 100-150 мм для плоских деталей и 150-200 мм для деталей сложной конфигурации. Расстояние между внутренней стенкой ванны и анодом при наличии на стенке змеевика берется равным 80-100 мм, в остальных случаях – 50 мм. При толщине анодов 10-15 мм они в расчет не принимаются.

В_вн= 1*6+2*200+2*100 =606 мм

Внутренняя высота ванны определяется по формуле:

Н_в.н. = Н₁ + Н₂ + Н₃ + Н₄, (14)

где Н₁ - высота подвески (без подвесного крючка), мм;

Н₂ – расстояние от дна ванны до нижнего края детали, мм;

Н₃ – высота электролита над верхнем краем подвески, обычно 50 мм;

Н₄ – расстояние от поверхности зеркала электролита до верхнего края

бортов ванны, мм.

Н_в.н. = 800 + 200 + 50 + 100 = 1150 мм.

Определив внутренние размеры ванны, следует откорректировать их в соответствии с размерами нормализованных ванн. В соответствии с ГОСТ 23.738-79 «Ванны автооператорных линий для химической и электрохимической обработки поверхности и получения покрытий. Основные параметры и размеры.», выбираются стандартные размеры ванны: по длине – 1600 мм.; по ширине – 630мм.; по высоте – 1250 мм.

Объём электролита определяется по формуле:

V = L_вн * В_в.н. (Н_в.н. - Н₄), (15)

где все размеры берутся в дм, а объём в литрах.

V = 16* 6.3* (12.5– 1) = 1159.2л

После определения числа ванн необходимо определить последовательность расположения технологических операций.

В однорядных автооператорных линиях могут быть использованы следующие варианты компоновок:

1. Загрузка- выгрузка, сушка, заключительные операции, основные операции, подготовительные операции;

2. Загрузка- выгрузка, сушка, заключительные операции, подготовительные операции, основные операции;

3. Загрузка, подготовительные операции, основные операции, заключительные операции, сушка, выгрузка и т.п.

Данным курсовым проектом предлагается первый вариант компоновки автооператорной линии.

Загрузка - выгрузка	Сушка	Финишные	Подготовительные	Основные

По предложенному технологическому процессу, количеству позиций составляется предварительная схема компоновки линии. Компоновка ванн представлена на

рисунке 1.

Технологическая схема автооператорной линии никелирования показана на рисунке 2

2 2 1 2 3 2 2 3 2 2 2 1 2 4

Рисунок 1.Компоновка ванн линии никелирования

Рисунок 2 Технологическая схема автооператорной линии никелирования

Расстояние между ваннами зависит от типа сопряжения: I – без вентиляционного отсоса; II – с односторонним вентиляционным отсосом; III – с двусторонним вентиляционным отсосом; IV – вентиляционный отсос у последней ванны.

Определив компоновку ванн требующих вентиляцию необходимо установить бортовые отсосы, которые необходимы в ваннах с вредными выделениями и нагревом воды свыше 60 ⁰С.

Длина линии определяется по формуле:

L_л =nL_вн + L_с + L_з.с + ∆ l_з.с. + n₀ ∆ l₀ + n₁ ∆ l₁ + n₂ ∆ l₂ + ∆ l_б, мм. (16) где n – число ванн одного типа размера, шт;

L_вн – внутренняя ширина ванны, мм;

L_с – внутренняя ширина сушильной камеры, мм;

L_з – ширина загрузочно-разгрузочной стойки, мм;

∆ l_з.с. – зазор между сушильной камерой и загрузочно-разгрузочной

стойкой, мм;

n₀– число сопряжений ванн без бортовых отсосов;

∆ l₀ – зазор между стенками ванн без бортовых отсосов, мм;

n₁ – число односторонних бортовых отсосов;

∆ l₁ – зазор между стенками ванн с односторонним бортовым отсосом, мм;

n₂ – число двусторонних бортовых отсосов;

∆ l₂ – зазор между стенками ванн с двусторонними бортовыми отсосами, мм;

∆ l_б – расстояние от наружной поверхности бортового отсоса до стенки

ванны, мм.

L_л = 13*630+ 800 + 2415 + 600_. + 2*160+9* 290 + 2* 390 +212=15927мм.

Ширина линии равна:

В_л = L_вн + В₁ + В₂, (17)

где L_вн – внутренняя длина ванны, мм;

В₁ – расстояние от внутренней стенки ванны до наружной плоскости опорной стойки для подвесных автооператоров, равное 655 мм;

В₂ – расстояние от внутренней стенки ванны до наружной плоскости площадки обслуживания, равное 1165 мм.

В_л = 1600 + 655 + 1165 = 3420 мм.

Высота линии Н_л зависит от внутренней высота ванны, способа обработки деталей (подвеска или барабан) и типа автооператора. Если внутренняя высота ванны 1120 мм и линию обслуживает подвесной автооператор, высота равна 4700 мм.

Габариты линии: 15927*3420*4700 мм

Для питания гальванических ванн постоянным током используют полупроводниковые выпрямители, а в отдельных случаях электрические машинные генераторы. Выбор источников постоянного тока производится на основании потребляемой силы тока и напряжения на ванне. На каждую ванну устанавливают отдельный выпрямитель; если потребляемая сила тока превышает мощность выпрямителя, устанавливают два и более выпрямителей.

Сила тока рассчитывается исходя из плотности тока и единовременной загрузки деталей в ванну, выраженной в дм².

I=i_r*у_з (18)

Для ванн обезжиривания: I=10*120=1200А

Для ванны меднения: I=10*120=1200А

Для ванны травления: I=10*120=1200А

Для ванн никелирования: I=8*120=960А

Расчетная сила тока I_Р должна быть увеличена на 15-20%

I_Р=I*1, 2 (19)

Для ванн обезжиривания: I_р=1200*1, 2=1440А

Для ванны меднения: I_р=1200*1, 2 =1440А

Для ванны травления: I_р=1200*1, 2 =1440А

Для ванн никелирования: I_р=960*1, 2 =1152А

Для правильного выбора источников тока необходимо знать напряжение на ванне, которое зависит от состава элемента, режима работы и межэлектродного расстояния_. Для большинства электрохимических процессов рекомендуемое номинальное напряжение выпрямителя составляет 6-12 В.

Напряжение на ванне можно вычислить по формуле:

U= , (20)

где α – коэффициент, учитывающий потери напряжения в электричестве за счет газонапряжения;

β – коэффициент, учитывающий потери напряжения в контактах и проводниках первого рода;

E_a, E_k – анодный и катодный потенциал, В;

I – сила тока, А;

R – электрическое сопротивление элемента, Ом.

Электрическое сопротивление электролита рассчитывается по формуле:

(21)

где l – межэлектродное расстояние, см;

- удельная электрическая проводимость, Ом^-1_, см^-1;

R_медн=45/(100*0, 5)=0, 9 Ом

R_никел.=45/(100*0, 4)=1, 1 Ом

R_обез=45/(100*0, 5)=0.9 Ом

R_травл=45/(100*0, 5)=0.9 Ом

При расчете напряжения на ванне вместо силы тока подставляем значение плотности тока, а в случае несовпадения анодной и катодной плотностей тока - среднеквадратичную плотность тока i_ср.= √ i_ai_k

Для ванн обезжиривания:

U = (1+0, 02) [0, 35-0, 25+(1+0, 00) *1.41*0, 9] =1.14 В

Для ванн меднения:

U= (1+0, 02)*[0, 35-0, 25+ (1+0, 00)*3.16 *0, 9]=3.19 В

Для ванн никелирования:

U= (1+0, 05)*[0, 3+0, 68+ (1+0, 01)*2, 82 *1, 1]=4.31 В

Для ванн травления:

U= (1+0, 02)*[0, 35-0, 25+ (1+0, 00)*3.87 *0, 9]=3.65 В

Для питания гальванических ванн разработана серия преобразователей типа Т (ТЕ, ТВ, ТЕР, ВР, ТВИ) с улучшенными характеристиками.

Исходя из данных расчетов, выбираем тиристорные преобразователи для ванн обезжиривания и травления ТВР1-1600/12Т-О, для ванн меднения и никелирования ТВР1-1600/12Т-О.Типовое обозначение данного агрегата рассматривается следующим образом: Т – вид выпрямителя; Е - естественное охлаждение; Р – реверс. Первая цифра указывает класс перегрузочной характеристики, вторая – номинальную силу тока, третья – номинальное постоянное напряжение; Т-О – тропическое исполнение.

Таблица 7 – Техническая характеристика тиристорных преобразователей

Так как при прохождении электрического тока через электролит выделяется теплота, необходимо проверять объемную плотность тока.

Объемная сила тока рассчитывается по формуле:

(22)

где i_V- объемная плотность тока, А/л;

V – объем электролита, л.

для ванн обезжиривания i_v = 1440/1159.2=1.24А/л

для ванны медненияi_v= 1440/1159.2=1.24А/л

для ванны никелированияi_v= 1152/1159.2=0, 98 А/л

для ванны травленияi_v =1440 /1159.2=1.24А/л

Все данные для выбора источников постоянного тока сводятся в форму 1.