Гальванические технологии (никелирование и оловянирование) в промышленности

Подготовка поверхности металлических изделий перед нанесением гальванических покрытий. Расход химикатов на никелирование и оловянирование. Автоматизация технологической линии процесса нанесения покрытий. Контроль производства и управление процессом.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 30.01.2015
Размер файла 2,3 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

5 мин

5. Промывка в холодной воде

t = 20?С

1 мин

6. Оловянирование

Сернокислое олово SnSO4

Серная кислота H2SO4

Препарат ОС-20 марки В

40-50

50-100

2 - 5

t = 18-25?С

ik = 1-2 А/дм2

49,4 мин

Без перемешивания

8. Промывка - улавливание

t = 20?С

1 мин

9. Промывка в холодной воде

t = 20?С

1 мин

10. Промывка в теплой воде

t = 50?С

1 мин

11. Сушка

t = 70?С

5 мин

1.11 Технологическая схема процесса никелирования

(производительность 35000 м2/год)

Технологический процесс и состав электролита

Концентрация, г/л

Режим работы процесса

Примечание

Параметры

Время

1.Электрохимическое обезжиривание

Карбонат натрия технический

Тринатрий фосфат

35

40

t = 40єC

ik = 5 А/дм2

U = 12 В

фk = 3 мин

2. Промывка в теплой воде

t = 50?С

1 мин

3. Промывка в холодной воде

t = 20єC

1 мин

4. Химическое травление

Серная кислота

Нитрат аммония

1100

275

t = 25єC

1 мин

5. Промывка в холодной воде

t = 20?С

1 мин

6. Промывка в теплой воде

t = 50?С

1 мин

7. Никелирование

Сульфат никеля

Хлорид никеля

Борная кислота

Сахарин

Нафталин

Моющее средство

250

15

30

0,3

2

0,2

t = 45?С

ik = 4А/дм2

рН 4-5

43,6 мин

8. Промывка - улавливание

t = 20?С

1 мин

9. Промывка в холодной воде

t = 20?С

1 мин

10. Промывка в теплой воде

t = 50?С

1 мин

11. Сушка

t = 70?С

5 мин

2. Расчетная часть

Рассчитываем годовой фонд времени:

Тн = [365 -(104+11)].80/5 = 4000 ч

365 - количество дней в году;104 - количество выходных дней;11- количество праздничных дней;80 - продолжительность рабочей недели, (ч);5 - количество рабочих дней в недели;

Действительный годовой фонд времени рассчитывается с учетом общих годовых потерь времени на простой оборудования согласно графика ППР и невыхода персонала, он для автоматического оборудования, работающего в две смены составляет 5 % от номинального годового фонда рабочего времени.

Тд = 4000 - (4000 · 0,05) = 3800 ч.

Эффективный фонд времени определяется с учетом потерь на подготовительные и заключительные операции, т.е. с учетом коэффициента машинного времени fисп:

Тэфф. = Тд · fисп. Tэфф = 3800 · 0,967 = 3675 ч.

2.1 Ведомость загрузки деталей на годовую программу никелирования

Таблица Загрузочная ведомость.

п/п

Наименование

деталей

Характеристика детали

Годовая

программа, м2

Вид обработки

Материал

Габариты,

мм

Масса, кг

Покрываемая поверхность, м2

1

Мундштук

резака

медь

40*18*8

0,045

0,011

35000

Никели-рование

2.1.1 Определение времени обработки поверхности детали

Продолжительность электрохимического осаждения определяется по формуле:

й=1,2•18.60.8,9/4.0,73. 95=41,6 мин

где б- толщина покрытия б=18мкм; g- плотность металлического покрытия d=8900кг/м; 60- коэффициент пересчета часов в минуты; q- электрохимический эквивалент никеля q=0,73 г/Ач; ik- катодная плотность тока - 4 А/дм2; Вт- выход по току никеля Вт= 95%, 1,2 - коэффициент, увеличивающий время электролиза при покрытии мелких деталей в барабане

2.1.2 Расчет производственной программы

Исходя из общей годовой программы и на основании ведомости детали рассчитываем производственную программу цеха для группы деталей. С учетом производственного брака, годовое задание увеличиваем на количество деталей подлежащих переделке. Процент деталей подлежащих переделке составляет от 2 до 5% от программы.

Годовая программа цеха по никелированию Ргод= 35000 м2/год.

Р=Рr(1+0,01·а), м2

где Рr - годовая программа по заданию, м2; а - брак продукции, %.

Р=35000(1+0,01·2)=35700

Установление производственной программы цеха

Часовая программа цеха по никелированию:

Рчас = Р/Тн

Рчас = 35700/3800= 9,4 м2/ч.

2.1.3 Расчет автоматической линии

Принимаем загрузку в один барабан 35 кг ,принимая, что 1 м2поверхности мелких деталей весит 10 кг.

Определим насыпной объём деталей

Vдет= , м3

где mдет - масса деталей одной загрузки, кг; с - плотность металла, кг/м3; Кн = 3 - коэффициент насыпного объёма.

Vдет= = 0,0118 м3.

Внутренний объём барабана равен

Vбар =, м3

где Кз- коэффициент заполнения барабана, равный 0,3 - 0,5.

Vбар == 0,040 м3

Радиус описанной окружности барабана

R == = 0,157 м.

Высота барабана:

Н = = = 0,272 м.

Высота слоя деталей:

h = 0,59R = 0,59•0,157 = 0,093 м.

Примем барабан с габаритными размерами 610х392 мм( длина х диаметр), масса барабана 7,1 кг, материал - полипропилен,

Наружные размеры барабана составляют 710х450 мм.

Ритм выдачи барабанов рассчитывается по формуле

R= , мин

где - действительный годовой фонд работы оборудования, - количество подвесок;- единовременная загрузка деталей в барабан, м2.

R=(3800•60•1•3,5)/35700=22,4 мин

Количество ванн покрытия определяется по формуле

где ф- продолжительность процесса, мин.

ф=ф12,

где ф1-технологическое время, мин.; ф2- вспомогательное время, принимаем 2-3 мин.

ф1=41,6+2=43,6 мин

m=43,6/22,4=1,95

Принимаем для процесса никелирования две ванны.

Ритм выдачи барабанов при 100% загрузке ванн:

мин (1308 сек)

2.1.4 Расчет размеров ванн

В автооператорных автоматах применяют следующие ванны:

- для электрохимической обработки,

- для химической обработки,

- для промывок.

Внутреннюю длину стационарных ванн определяют по формуле:

Lв = L1 + 2L2,

где L1 - длина барабана, мм; L2 - расстояние между внутренней торцевой стенкой ванны и барабаном, мм,

Lв = 710 + 2 · 100= 910 мм.

Внутреннюю ширину стационарных ванн определяют по формуле:

Wв = nk•w1 +2 •w2

где w1 -расстояние между штангами анодных штанг, составляет 600 мм; w2 - расстояние между стенкой ванны и анодом , мм; nk -количество катодных штанг, мм,

Wв = 1 · 600+ 2 · 50 = 700 мм.

Высоту ванны определяем по формуле:

hв = h1 + h2 + h3 + h4,

где h1 - высота от дна ванны до подвески, мм; h2 -диаметр барабана, мм; h3 - глубина погружения подвески в электролит, м; h4 - запас (расстояние от зеркала электролита до верхнего обреза ванны), м.

Принимаем h1 равной 200 мм, h2 - равной 450 мм. В свою очередь высоту h3 можно принять равной 50 мм. Обычно h4 рекомендуют принимать в пределах 0,1 - 0,3 м.

hв = 200 + 450 + 50 + 200 = 900 мм.

В соответствии с ГОСТ 23738 - 85 принимаем размер ванны никелирования, мм: 1000 x 710 x 1000.

2.1.5 Расчет основных параметров автоматической автооператорной линии

Для выполнения заданной программы требуется оптимальное количество основных и вспомогательных ванн. Количество основных ванн рассчитано ранее и составляет для никелирования 2 ванны.

Количество вспомогательных ванн в автоматической линии рассчитывают по формуле:

nвс = tвс / R,

где tвс - время пребывания деталей в каждой вспомогательной ванне, мин; R - ритм выдачи приспособлений с изделиями в автоматической линии, мин.

Промывочные ванны по длине и высоте имеют такие же размеры, что и ванны для электрохимической обработки. Ширина этих ванн на 170-200 мм меньше, чем ширина ванн для электрохимической обработки.

Наружные размеры ванн складываются из соответствующих внутренних размеров, толщины стенок, дна и размера элементов жесткости. Толщина стенок -5мм, размеры элементов жесткости уголков -100 мм. В ваннах промывок и обезжиривания имеются сливные карманы. Сливные карманы устанавливаются по длинной стороне ванн, ширина -125 мм.

2.1.6 Количество вспомогательных ванн по операциям

Необходимое количество ванн для электрохимического обезжиривания:

nэл.хим.обезжир = 3 / 21,8 = 0,14 шт.

Принимаем одну ванну для электрохимического обезжиривания.

Необходимое количество ванн тёплой промывки

nтеплой пром. = 1 / 21,8 = 0,05 шт.

Принимаем три ванны для тёплой промывки (одна после электрохимического обезжиривания, вторая после травления, третья после каскадной промывки, перед сушкой).

Необходимое количество холодной промывки

nхол.пром. = 1 / 21,8 = 0,05 шт.

Принимаем две ванны для холодной промывки (одна после электрохимического обезжиривания, вторая после травления).

Необходимое количество ванн травления

nтравл. = 1/ 21,8 = 0,05 шт.

Принимаем одну ванну травления

Необходимое количество ванн улавливания

nулавл.= 1 / 21,8 = 0,05 шт.

Принимаем одну ванну улавливания (после никелирования).

Необходимое количество 2-х секционных ванн каскадной промывки

nкаск.пром. = 2 / 21,8 = 0,09 шт.

Принимаем одну* 2-х секционную ванну каскадной холодной промывки после ванны улавливания.

*Примечание. При расчете количества вспомогательных ванн принимаем 2-х секционную ванну каскадной холодной промывки за две ванны для холодной промывки.

Необходимое количество сушильных камер

nсуш = 5/ 21,8 = 0,23 шт.

Принимаем одну сушильную камеру.

Итого: количество вспомогательных ванн по операциям равно 10.

Таблица 4

Наименование ванн

Коли-чество

Внутренние размеры

Полный объем ванны м3

Рабочий объем ванны м3

Футе-ровка

Нагре-вание

Переме- шивание

Эл.химическое обезжиривание

1

1000х710х1000

0,71

0,568

фторо-пласт

+

Промывка в теплой воде

1

1000х500х1000

0,5

0,4

+

Промывка в холодной воде

1

1000х500х1000

0,5

0,4

Травление

1

1000х500х1000

0,5

0,4

фторо-пласт

+

+

Промывка в холодной воде

1

1000х500х1000

0,5

0,4

Промывка в теплой воде

1

1000х500х1000

0,5

0,4

+

Никелирование

2

1000х710х1000

0,71

0,568

фторо-

пласт

+

+

Улавливание

1

1000х500х1000

0,5

0,4

фторо-

пласт

Промывка в холодной воде

(каскадная)

2

1000х500х1000

0,5

0,4

Промывка в теплой воде

1

1000х500х1000

0,5

0,4

+

Всего ванн

12

2.1.7 Расчет количества автооператоров

Количество операторов определяется по формуле:

где К - коэффициент, учитывающий обратные и холостые ходы автооператора. Для автоматической линии, работающей по жесткой циклограмме, К=1,5;ф - суммарное время работы автооператора, мин.

ф=фв+ фr, мин

где фв и фr - суммарное время горизонтальных и вертикальных перемещений автооператора, мин.; б - коэффициент, учитывающий время выстоя автооператора с подвеской над ванной б=1,6-1,7

, мин

где L - среднее расстояние между центрами соседних ванн, (1,5м); m количество ванн в линии; Vr - скорость горизонтального перемещения автооператора, (Vr =0.16м/с).

, мин

где Н - высота подъема подвески, м; VВ - скорость вертикального перемещения автооператора, (VВ =0.1 м/с).

фr=1,5.12/0,16=112,5мин

фв = 2. 12 .0,215 /0,1= 51,5 мин

ф=112,5+51,5=164 мин

Z=1.5.164.1.7/1308=0.32

Необходимое количество операторов равно 1.

2.1.8 Расчет габаритных размеров автоматической линии

Длина автоматической линии рассчитывается по формуле:

где n- количество ванн одного размера, W - ширина ванны принятого типоразмера, мм;Wс - ширина для подвесок - 600 мм; Wз/р - ширина загрузочное - разгрузочной стойки, мм; ДWс - зазор между сушильной камерой и загрузочно-разгрузочной стойкой, мм (200-300 мм);n0 - количество комбинаций соседних ванн без бортовых отсосов, м; n1 - количество односторонних бортовых отсосов; ДW1 - зазор между стенками ванн с односторонними бортовыми отсосами , мм; n2 - количество двухсторонних бортовых отсосов; ДW2 - зазор между стенками ванн с двухсторонними бортовыми отсосами; Wб - ширина одностороннего бортового отсоса по краю линии.

L=(3·710)+(9•500)+600+300+600+4.390+4.290+3·160+212=11542мм

2.2 Ведомость загрузки деталей на годовую программу оловянирование

На линию поступает деталь - банка жестяная для консервирования пищевых продуктов, выполненная штамповкой . Размеры d65х95х0,1 мм, вес банки 0,02 кг. Площадь поверхности равна 0,046 м2. Годовая программа составляет 100000 м2 в год.

Таблица 2 Ведомость загрузки детали на годовую программу

п/п

Наименование

деталей

Характеристика детали

Годовая

программа, м2

Вид обработки

Материал

Габариты,

мм

Масса, кг

Покрываемая поверхность, м2

1

Банка

сталь

d65*95*0,1

0,02

0,046

100000

оловянирование

2.2.1 Определение времени обработки поверхности детали

Продолжительность электрохимического осаждения определяется по формуле:

й=1,2•20•60.7,3/2.1,11. 100=47,4 мин

где б- толщина покрытия б=20мкм; d- плотность металлического покрытия d=7300 кг/м; 60- коэффициент пересчета часов в минуты; q- электрохимический эквивалент олова q=1,11 г/Ач; ik- катодная плотность тока - 2 А/дм2; Вт- выход по току олова Вт= 100 %, 1,2 - коэффициент, увеличивающий время электролиза при покрытии мелких деталей в барабане

2.2.2 Расчет производственной программы

Исходя из общей годовой программы и на основании ведомости детали рассчитываем производственную программу цеха для группы деталей. С учетом производственного брака, годовое задание увеличиваем на количество деталей подлежащих переделке. Процент деталей подлежащих переделке составляет от 2 до 5% от программы.

Р=Рr(1+0,01·а), м2

где Рr - годовая программа по заданию, м2;а - брак продукции, %.

Р=100000(1+0,01·2)=102000

Установление производственной программы цеха

Годовая программа цеха по оловянированию Ргод= 100000 м2/год.

Часовая программа цеха по оловянированию:

Рчас = Ргодн

Рчас = 102000/3800= 26,84 м2/ч.

2.2.3 Расчет автоматической линии

Принимаем загрузку в один барабан 35 кг ,принимая, что 1 м2поверхности мелких деталей весит 10 кг.

Определим насыпной объём деталей

Vдет= , м3

где mдет - масса деталей одной загрузки, кг; с - плотность металла, кг/м3; Кн = 3 - коэффициент насыпного объёма.

Vдет= = 0,0144 м3.

Внутренний объём барабана равен

Vбар =, м3

где Кз- коэффициент заполнения барабана, равный 0,3 - 0,5.

Vбар == 0,046 м3

Радиус описанной окружности барабана

R == = 0,164 м.

Высота барабана:

Н = = = 0,284 м.

Высота слоя деталей:

h = 0,59R = 0,59•0,164 = 0,097 м.

Примем барабан с габаритными размерами 610х392 мм( длина х диаметр), масса барабана 7,1 кг, материал - полипропилен,

Наружные размеры барабана составляют 710х450 мм.

Ритм выдачи барабанов рассчитывается по формуле

R= , мин

где - действительный годовой фонд работы оборудования, - количество подвесок;- единовременная загрузка деталей в барабан, м2.

R=(3800•60•1•3,5)/102000=7,8 мин

Количество ванн покрытия определяется по формуле

где ф- продолжительность процесса, мин.

ф=ф12,

где ф1-технологическое время, мин.; ф2- вспомогательное время, принимаем 2-3 мин.

ф1=47,4+2=49,4 мин

m=49,4/7,8=6,3

Принимаем для процесса оловянирования семь ванн.

Ритм выдачи барабанов при 100% загрузке ванн:

мин (426 сек)

2.2.4 Расчет размеров ванн

В автооператорных автоматах применяют следующие ванны:

- для электрохимической обработки,

- для химической обработки,

- для промывок.

Внутреннюю длину стационарных ванн определяют по формуле:

Lв = L1 + 2L2,

где L1 - длина барабана, мм; L2 - расстояние между внутренней торцевой стенкой ванны и барабаном, мм,

Lв = 710 + 2 · 100= 910 мм.

Внутреннюю ширину стационарных ванн определяют по формуле:

Wв = nk•w1 +2 •w2

где w1 -расстояние между штангами анодных штанг, составляет 600 мм; w2 - расстояние между стенкой ванны и анодом , мм; nk -количество катодных штанг, мм,

Wв = 1 · 600+ 2 · 50 = 700 мм.

Высоту ванны определяем по формуле:

hв = h1 + h2 + h3 + h4,

где h1 - высота от дна ванны до подвески, мм; h2 -диаметр барабана, мм; h3 - глубина погружения подвески в электролит, м; h4 - запас (расстояние от зеркала электролита до верхнего обреза ванны), м.

Принимаем h1 равной 200 мм, h2 - равной 450 мм. В свою очередь высоту h3 можно принять равной 50 мм. Обычно h4 рекомендуют принимать в пределах 0,1 - 0,3 м.

hв = 200 + 450 + 50 + 200 = 900 мм.

В соответствии с ГОСТ 23738 - 85 принимаем размер ванны оловянирования, мм: 1000 x 710 x 1000.

Промывочные ванны по длине и высоте имеют такие же размеры, что и ванны для электрохимической обработки. Ширина этих ванн на 170-200 мм меньше, чем ширина ванн для электрохимической обработки.

Наружные размеры ванн складываются из соответствующих внутренних размеров, толщины стенок, дна и размера элементов жесткости. Толщина стенок -5мм, размеры элементов жесткости уголков -100 мм. В ваннах промывок и обезжиривания имеются сливные карманы. Сливные карманы устанавливаются по длинной стороне ванн, ширина -125 мм. 3.1.7 Количество вспомогательных ванн по операциям

Необходимое количество ванн для электрохимического обезжиривания:

nэл.хим.обезжир = 3 / 7,1 = 0,42 шт.

Принимаем одну ванну для электрохимического обезжиривания.

Необходимое количество ванн тёплой промывки

nтеплой пром. = 1 / 7,1 = 0,14 шт.

Принимаем три ванны для тёплой промывки (одна после электрохимического обезжиривания, вторая после травления, третья после каскадной промывки, перед сушкой).

Необходимое количество холодной промывки

nхол.пром. = 1 / 7,1 = 0,14 шт.

Принимаем две ванны для холодной промывки (одна после электрохимического обезжиривания, вторая после травления).

Необходимое количество ванн травления

nтравл. = 5/ 7,1 = 0,7 шт.

Принимаем одну ванну травления

Необходимое количество ванн улавливания

nулавл.= 1 / 7,1 = 0,14 шт.

Принимаем одну ванну улавливания (после оловянирования).

Необходимое количество 2-х секционных ванн каскадной промывки

nкаск.пром. = 2 / 7,1 = 0,28 шт.

Принимаем одну* 2-х секционную ванну каскадной холодной промывки после ванны улавливания.

*Примечание. При расчете количества вспомогательных ванн принимаем 2-х секционную ванну каскадной холодной промывки за две ванны для холодной промывки.

Необходимое количество сушильных камер

nсуш = 5/ 7,1 = 0,7 шт.

Принимаем одну сушильную камеру.

Итого: количество вспомогательных ванн по операциям равно 9.

Таблица 4

Наименование ванн

Коли-чество

Внутренние размеры

Полный объем ванны м3

Рабочий объем ванны м3

Футе-ровка

Нагре-вание

Переме- шивание

Эл.химическое обезжиривание

1

1000х710х1000

0,71

0,568

фторо-пласт

+

Промывка в теплой воде

1

1000х500х1000

0,5

0,4

+

Промывка в холодной воде

1

1000х500х1000

0,5

0,4

Травление

1

1000х500х1000

0,5

0,4

фторо-пласт

+

+

Промывка в холодной воде

1

1000х500х1000

0,5

0,4

Оловянирование

7

1000х710х1000

0,71

0,568

фторо-

пласт

Улавливание

1

1000х500х1000

0,5

0,4

фторо-

пласт

Промывка в холодной воде

(каскадная)

2

1000х500х1000

0,5

0,4

Промывка в теплой воде

1

1000х500х1000

0,5

0,4

+

Всего ванн

16

2.2.5 Расчет количества автооператоров

Количество операторов определяется по формуле:

где К - коэффициент, учитывающий обратные и холостые ходы автооператора. Для автоматической линии, работающей по жесткой циклограмме, К=1,5;ф - суммарное время работы автооператора, мин.

ф=фв+ фr, мин

где фв и фr - суммарное время горизонтальных и вертикальных перемещений автооператора, мин.; б - коэффициент, учитывающий время выстоя автооператора с подвеской над ванной б=1,6-1,7

, мин

где L - среднее расстояние между центрами соседних ванн, (1,5м); m- количество ванн в линии; Vr - скорость горизонтального перемещения автооператора, (Vr =0.16м/с).

, мин

где Н - высота подъема подвески, м; VВ - скорость вертикального перемещения автооператора, (VВ =0.1 м/с).

фr=1,5.16/0,16=150 мин

фв = 2. 16 .0,215 /0,1= 68,8 мин

ф=150+68,8=218,8 мин

Z=1,5.218,8.1,7/427=1,3

Необходимое количество операторов равно 2.

2.2.6 Расчет габаритных размеров автоматической линии

Длина автоматической линии рассчитывается по формуле:

где n- количество ванн одного размера,;W - ширина ванны принятого типоразмера, мм;Wс - ширина для подвесок - 600 мм; Wз/р - ширина загрузочное - разгрузочной стойки, мм; ДWс - зазор между сушильной камерой и загрузочно-разгрузочной стойкой, мм (200-300 мм);n0 - количество комбинаций соседних ванн без бортовых отсосов, м; n1 - количество односторонних бортовых отсосов; ДW1 - зазор между стенками ванн с односторонними бортовыми отсосами , мм; n2 - количество двухсторонних бортовых отсосов; ДW2 - зазор между стенками ванн с двухсторонними бортовыми отсосами; Wб - ширина одностороннего бортового отсоса по краю линии.

L=(8·710)+(8•500)+600+300+600+8.390+8.290+3·160+212=17312 мм

3. Материальные расчеты

Расчет расхода химикатов, катодов, анодов и других материалов складывается из их расхода на первоначальный пуск оборудования и расхода на выполнение программы.

3.1 Расход химикатов на никелирование

Состав Эл-та:

1. Никеля сульфат______________250г/л

2. Натрия хлорид_______________15г/л

3. Борная к-та__________________30г/л

4. Сахарин_____________________0.3г/л

5. 1.5 нафталин сульфо-кислота___2г/л

6. Моющее ср-во________________0.2г/л

Расход химикатов на первоначальный пуск:

где Gп- расход каждого компонента;С- содержание каждого компонента в р-ре;V- рабочий объем ванны- 568 л ;B- кол-во ванн - 2 шт.

G1= 250 .568.2/1000= 284 кг

G2= 15.568.2/1000= 17,04 кг

G3= 30.568.2/1000= 34,08 кг

G4= 0.3.568.2/1000= 0,34 кг

G5= 2.568.2/1000= 2,27 кг

G6= 0.2 .568.2/1000= 0,227 кг

Для процессов нанесения покрытий расход химикатов вызывается главным образом уносом раствора поверхностью деталей барабанов при выгрузке из ванны и неизбежными потерями при фильтрации, корректировании и чистке ванны, а также потерями за счет уноса раствора в вентиляционные каналы.

Унос раствора поверхностью деталей является основной статьёй расхода химикатов и зависит от вязкости электролита и от конфигурации деталей. Согласно [12 с. 255] унос электролита поверхностью деталей при обработке насыпью без установки ванн улавливания 0,3 л/м2 , с улавливанием 0,12 л/м2.

Унос электролита при никелировании составляет 0,12 л/м2.

Унос раствора электролитического обезжиривания равен 0,30 л/м2.

Унос раствора травления равен 0,30 л/м2.

Норма расхода химикатов [10]:

Qx = С · np,

где С - содержание каждого компонента в растворе, г/л; np - норма расхода электролита, л/м2.

Расход химикатов на годовую программу:

Gпрог= n.С.(S+Sn)/1000

S- годовая покрываемая поверхность- 35700м2

Sn- площадь поверхности покрываемой части барабана- 5% от S= 1785 м2

G1= 0,12.250 .(37485)/1000=1124,55 кг

G2= 0,12.15.( 37485)/1000= 67,473 кг

G3= 0,12.30.( 37485)/1000= 134,946 кг

G4= 0,12.0.3.( 37485)/1000= 13,495 кг

G5= 0,12.2.( 37485)/1000= 8,996 кг

G6= 0,12.0.2.( 37485)/1000= 0,900 кг

Таблица 3.1.1 Ведомость расхода химикатов

операция

химикаты

ГОСТ

Хим ф-ла

концентрация

Расход

пуск

год

Эл/хим. обезжиривание

1.карбонат натрия

2.тринатрий фосфат

5100-85

201-76

Na2CO3

Na3PO4

35

40

14

16

393,600

449,820

травление

1. серная к-та

2.нитрат аммония

4204-77

22867-77

H2SO4

NH43

1100

275

440

110

12370,05

3092,513

Никелирование

1.никеля сульфат

2.натрия хлорид

3. борная к-та

4. сахарин

5.нафталин сульфокислота

6.моющее средство

4356-76

43355-79

3225-85

1800-78

NiSO4

NaCl

250

15

30

0.3

2

0.2

284

17,04

34,08

0,34

2,27

0,227

1124,55

67,473

134,946

13,495

8,996

0,900

3.2 Расход химикатов на оловянирование

Состав Эл-та:

1. Олова сульфат__________________________50 г/л

2. Серная кислота_________________________100 г/л

3. Препарат ОС-20 марки В__________________5 г/л

Расход химикатов на первоначальный пуск:

где Gп- расход каждого компонента;С- содержание каждого компонента в р-ре;V- рабочий объем ванны- 568 л ;B- кол-во ванн - 2 шт.

G1= 50 .568.7/1000= 198,8 кг

G2= 100.568.7/1000= 397,6 кг

G3= 5.568.7/1000= 19,88 кг

Для процессов нанесения покрытий расход химикатов вызывается главным образом уносом раствора поверхностью деталей барабанов при выгрузке из ванны и неизбежными потерями при фильтрации, корректировании и чистке ванны, а также потерями за счет уноса раствора в вентиляционные каналы.

Унос раствора поверхностью деталей является основной статьёй расхода химикатов и зависит от вязкости электролита и от конфигурации деталей. Согласно [12 с. 255] унос электролита поверхностью деталей при обработке насыпью без установки ванн улавливания 0,3 л/м2 , с улавливанием 0,12 л/м2.

Унос электролита при оловянировании составляет 0,12 л/м2.

Унос раствора электролитического обезжиривания равен 0,30 л/м2.

Унос раствора травления равен 0,30 л/м2.

Норма расхода химикатов [10]:

Qx = С · np,

где С - содержание каждого компонента в растворе, г/л; np - норма расхода электролита, л/м2.

Расход химикатов на годовую программу:

Gпрог= n.С.(S+Sn)/1000

S- годовая покрываемая поверхность- 102000м2

Sn- площадь поверхности покрываемой части барабана- 5% от S= 5100 м2

G1= 0,12. 50 .(107100)/1000=642,6 кг

G2= 0,12.100.( 107100)/1000= 1285,2 кг

G3= 0,12.5.(107100)/1000= 64,26 кг

Таблица 3.1.1 Ведомость расхода химикатов

Операция

Химикаты

ГОСТ

Хим

формула

Концен-трация

Расход

пуск

год

Эл/хим. обезжиривание

1.карбонат натрия

2.тринатрийфосфат

3.жидкое стекло

4.синтанол ДС-10

5100-85

201-76

Na2CO3

Na3PO4

50

60

5

2

20

24

2

0,8

1606,5

1927,8

160,65

64,26

Травление

1. серная кислота

2.нитрат аммония

4204-77

22867-77

H2SO4

NH43

350

50

140

20

11245,5

1606,5

Оловянирование

1.олова сульфат

2.серная кислота

3. препарат ОС-20 марки В

4356-76

4355-79

SnSO4

H2SO4

50

100

5

198,8

397,6

19,88

642,6

1285,2

64,26

3.2.1 Расход катодов, анодов и других материалов

В процессе никелирования применяют растворимые аноды

Используем никелевые аноды марки НПА 1(не пассивирующиеся)

Толщина 10мм, ширина 100мм, высота 1000мм

Расход анодов на годовую программу :

ma = Ргод · сNi · д · 10-6(1+кшлотх),

где Ргод - годовая программа отделения никелирования с учетом брака, м2 /год; д - толщина покрытия, мкм; сNi - плотность металла, кг/м3; 10-6 - коэффициент перевода м в мкм; кшл - коэффициент образования шлама, который можно принять равным 0,03; котх - коэффициент выхода отходов за счет нерастворимых остатков, угара металла при отливе анодов и т. п. принимаем равным 0,05.

ma = 35700 · 8900 · 18 ·10-6(1+0.03+0.05) = 6176,67 кг.

Расход никелевых анодов на первоначальную загрузку оборудования в период пуска:

mпуск = К1 · Lвн · К2 · hв · да ·сZn · nа,

где К1 = 0,6 - коэффициент отношения суммарной ширины анодов к внутренней длине ванны Lвн; К2 = 0,8 - коэффициент отношения длины анода к глубине ванны hв; сZn - плотность материала анода, кг/м3; да - толщина анода, м; nа - количество анодных штанг.

mпуск = 0,6 · 1,0 · 0,8 · 1,0 · 0,01 · 8900 · 2 = 85,44 кг (на одну ванну).

На линию mпускУ = 85,44 · 2 = 170,88 кг.

Расход стальных анодов на годовую программу :

ma = Ргод · Красх,

где Красх - норма расхода нерастворимых анодов, кг/м2.

ma = 35700 · 1,2 ·10-3 = 42,84 кг.

Расход стальных анодов на первоначальную загрузку оборудования в период пуска:

mпуск = 0,6 · 1,0 · 0,8 · 1,0 · 0,005 · 7800 · 2 = 37,44 кг.

Ведомость расчета расхода анодов

Таблица 6

Операция

Материал

Толщи-на слоя покры-тия, мкм

Норма расхода, г/м2

Годовая программ-ма, м2

Расход анодов, кг

На программу

На первоначальную загрузку

Никелирование

Никель

18

0,077112

35700

6176,67

170,88

Электрохим

обезжири-вание

Сталь

-

1,20

35700

42,84

37,44

В процессе оловянирования применяют растворимые аноды

Используем оловянные аноды марки О1.

Толщина 10мм, ширина 100мм, высота 1000мм

Расход анодов на годовую программу :

ma = Ргод · с · д · 10-6(1+кшлотх),

где Ргод- годовая программа отделения оловянирования с учетом брака, м2 /год; д - толщина покрытия, мкм; с - плотность металла, кг/м3; 10-6 - коэффициент перевода м в мкм; кшл - коэффициент образования шлама, который можно принять равным 0,03; котх - коэффициент выхода отходов за счет нерастворимых остатков, угара металла при отливе анодов и т. п. принимаем равным 0,05.

ma = 102000 · 7300 · 20 ·10-6(1+0.03+0.05) = 16083,36 кг.

Расход оловянных анодов на первоначальную загрузку оборудования в период пуска:

mпуск = К1 · Lвн · К2 · hв · да ·с · nа,

где К1 = 0,6 - коэффициент отношения суммарной ширины анодов к внутренней длине ванны Lвн; К2 = 0,8 - коэффициент отношения длины анода к глубине ванны hв; с - плотность материала анода, кг/м3; да - толщина анода, м; nа - количество анодных штанг.

mпуск = 0,6 · 1,0 · 0,8 · 1,0 · 0,01 · 7300 · 2 = 70,08 кг (на одну ванну).

На линию mпускУ = 70,08 · 7 = 490,56 кг.

Расход стальных анодов на годовую программу :

ma = Ргод · Красх,

где Красх - норма расхода нерастворимых анодов, кг/м2.

ma = 102000 · 1,2 ·10-3 = 122,4 кг.

Расход стальных анодов на первоначальную загрузку оборудования в период пуска:

mпуск = 0,6 · 1,0 · 0,8 · 1,0 · 0,005 · 7800 · 2 = 37,44 кг.

Ведомость расчета расхода анодов

Таблица 6

Операция

Материал

Толщина слоя покрытия, мкм

Норма расхода, кг/м2

Годовая программма, м2

Расход анодов, кг

На программу

На первоначальную загрузку

Оловянирование

Олово

20

0,1577

102000

16083,36

490,56

Электрохим

обезжири-вание

Сталь

-

1,20

102000

122,4

37,44

3.2.2 Расход воды, пара и воздуха на линии никелирования

Расход воды на промывку деталей:

Расчет ведем исходя из объема ванн промывки и сменяемости воды. Сменяемость ванн холодной промывки - См.т=2 объема/час.

Сменяемость ванн теплой промывки -См.т=1 объем/час.

Рх.в(т.в)= п V Тэфф См(т),

где п- количество ванн холодной (теплой) промывки;V-объем ванн холодной (теплой) промывки, м3.

Рх.в=4 .0,4. 3614. 2=11565 м3/год

Рт.в=3. 0,4 .3614 .1 = 4337 м3/год

Расход воды на приготовление электролита никелирования:

Расчет ведем исходя из объема ванн никелирования и сменяемости электролита.

Р никосн п,

где Уосн- объем ванны никелирования, м3; п- количество ванн никелирования.

Р ник =0,568. 2=1,136 м3 .

С учетом сменяемости электролита расчет ведем по эмпирической формуле:

М исп=45,6 Св д (Р12) Тэфф п /Вс ,

где 45,6- коэффициент пропорциональности ,кг/м ч; Св -коэффициент, зависящий от скорости движения воздуха.,Св = 0,86- для быстрого движения воздуха; д -поверхность зеркала испарения.Принимаем д =0,8 м ; Р1- давление насыщенного водяного пара при 40 С.Принимаем Р 1=0,0112МПа; Р2-давление насыщенного водяного пара при 40 С и при влажности воздуха=80% Принимаем Р21 0,8=0,0112 0,8= 0,009; Т эфф-эффективный фонд рабочего времени;ч; В-барометрическое давление, Па;В=0,101 МПа; с-плотность воды, Кг/м3 ; п -количество ванн никелирования.

Мисп=45,6. 0,86 .0,8 (0,0112-0,009) .3614 .2/0,101. 995=4,96 м3/год

Расход воды на испарение в нерабочее время:

определим по выражению:

Мисп =45,6 Св 8 (Р12) Тэфф п /В ,

В нерабочее время :

Р1-0,00234МПа-при20С;

Р2=0,8Р=0,00187МПа.

Мисп =45,6 .0,86. 0,8 (0,00234-0,00187) 3614 .2/0,101. 995=0,22 м3/год.

Общий расход воды на ванны никелирования :

1,136+4,96+0,22=6,33 м3.

Расход воды на электрохимическое обезжиривание:

Роб=0,5Ргод/1000,

где 0,5 - удельный расход воды на операцию электрохимического обезжиривания, Л/м3 .

Роб=0,5 35700/1000=1 7,85 м3 .

Расход воды на травление:

Ртр= 0,75Ргод/1000

0,75- удельный расход воды на травлениеРтр= 26,8м3

Общий расход воды:

Робщ = 11565+4337+6,33+17,85+26,8 = 15953 м3

Таблица 3.1.3. Ведомость расхода воды

Наименование оборудования

Кол-во ванн

Промывная пов.

Удельный вынос раствора

Критерий промывки

Расход воды на ванну

Расход воды общий

Годовой расход

1

Эл/хим. обезжиривание

1

1.7

0.3

0,568

17,85

2

травление

1

1.7

0.3

0,4

26,8

3

Эл-т никелирования

2

1.7

0,12

0,568

6,21

Расчет расхода пара

Нагревание раствора в ваннах паром осуществляется с помощью рубашки, окружающей корпус ванны или змеевика. Для расчета количества пара воспользуемся данными.

Результаты расхода пара приведены в таблице4.3.

Таблица 4.3

Наименован. ванны

Колич. ванн

Рабочий объем, м3

Рабочая температ.

Расход пара при разогреве м3

Расход пара при установ. режиме

1.Электрохимич. обезжиривание

1

1,4

60-70 єC

113,3

20,2

2.Ванна теплой промывки

2

1,1

40-45 єC

53,5

10

3.Сушка

2

-

60 єC

-

60

Расчет расхода сжатого воздуха

Расход сжатого воздуха давлением 0,5 мПа на перемешивание 1 м3 составляет 12-15 м3/ч. Данные по расходу заносим в таблицу 4.4.

Таблица 4.4

Наименован. операции

Количество ванн

Рабочий объем, м3

Расход сжатого воздуха, м3

Количество отсасыв. воздуха, м3

Ванна холодной промывки

1

1,1

26,4

-

Ванна никелирования

4

1,1

16,8

2384,3

Ванна горячей промывки

1

1,1

13,2

-

3.2.3 Расход воды, пара и воздуха на линии оловянирования

Расход воды на промывку деталей:

Расчет ведем исходя из объема ванн промывки и сменяемости воды. Сменяемость ванн холодной промывки - См.т=2 объема/час.

Сменяемость ванн теплой промывки -См.т=1 объем/час.

Рх.в(т.в)= п V Тэфф См(т),

где п- количество ванн холодной (теплой) промывки; V-объем ванн холодной (теплой) промывки, м3.

Рх.в=5 .0,4. 3614. 2=14564 м3/год

Рт.в=2. 0,4 .3614 .1 = 2891 м3/год

Расход воды на приготовление электролита никелирования:

Расчет ведем исходя из объема ванн оловянирования и сменяемости электролита.

Ролосн п,

где Уосн- объем ванны оловянирования, м3; п- количество ванн оловянирования.

Рол =0,568. 7=3,98 м3 .

С учетом сменяемости электролита расчет ведем по эмпирической формуле:

М исп=45,6 Св д (Р12) Тэфф п /Вс ,

где 45,6- коэффициент пропорциональности ,кг/м ч; Св -коэффициент, зависящий от скорости движения воздуха.,Св = 0,86- для быстрого движения воздуха; д -поверхность зеркала испарения.Принимаем д =0,8 м ; Р1- давление насыщенного водяного пара при 40 С.Принимаем Р 1=0,0112МПа; Р2-давление насыщенного водяного пара при 40 С и при влажности воздуха=80% Принимаем Р21 0,8=0,0112 0,8= 0,009; Т эфф-эффективный фонд рабочего времени;ч; В-барометрическое давление, Па;В=0,101 МПа; с-плотность воды, Кг/м3 ; п -количество ванн оловянирования.

Мисп=45,6. 0,86 .0,8 (0,0112-0,009) .3614 .7/0,101. 995=17,36 м3/год

Расход воды на испарение в нерабочее время:

определим по выражению:

Мисп =45,6 Св 8 (Р12) Тэфф п /В ,

В нерабочее время :

Р1-0,00234МПа-при20С;

Р2=0,8Р=0,00187МПа.

Мисп =45,6 .0,86. 0,8 (0,00234-0,00187) 3614 .7/0,101. 995=0,77 м3/год.

Общий расход воды на ванны оловянирования :

3,98+17,36+0,77=22,11 м3.

Расход воды на электрохимическое обезжиривание:

Роб=0,5Ргод/1000,

где 0,5 - удельный расход воды на операцию электрохимического обезжиривания, Л/м3 .

Роб=0,5 102000/1000=51 м3 .

Расход воды на травление:

Ртр= 0,75Ргод/1000

0,75- удельный расход воды на травлениеРтр= 76,5м3

Общий расход воды:

Робщ = 14564+2891+22,11+51+76,5 = 17602 м3

Таблица 3.1.3. Ведомость расхода воды

Наименование оборудования

Кол-во ванн

Промывная пов.

Удельный вынос раствора

Критерий промывки

Расход воды на ванну

Расход воды общий

Годовой расход

1

Эл/хим. обезжиривание

1

1.7

0.3

0,568

51

2

травление

1

1.7

0.3

0,4

76,5

3

Эл-т оловянирования

2

1.7

0,12

0,568

22,11

Расчет расхода пара

Нагревание раствора в ваннах паром осуществляется с помощью рубашки, окружающей корпус ванны или змеевика. Для расчета количества пара воспользуемся данными.

Результаты расхода пара приведены в таблице4.3.

Таблица 4.3

Наименован. ванны

Колич. ванн

Рабочий объем, м3

Рабочая температ.

Расход пара при разогреве м3

Расход пара при установ. режиме

1.Электрохимич. обезжиривание

1

0,568

60-70 єC

113,3

20,2

2.Ванна теплой промывки

2

0,4

40-45 єC

53,5

10

3.Сушка

2

-

60 єC

-

60

Расчет расхода сжатого воздуха

Расход сжатого воздуха давлением 0,5 мПа на перемешивание 1 м3 составляет 12-15 м3/ч. Данные по расходу заносим в таблицу 4.4.

Таблица 4.4

Наименован.

операции

Количество ванн

Рабочий объем, м3

Расход сжатого воздуха, м3

Количество отсасыв. воздуха, м3

Ванна холодной промывки

5

0,4

26,4

52,8

Ванна горячей промывки

2

0,4

13,2

10,56

4. Энергетические расчёты

4.1 Линия никелирования

4.1.1 Расчёт поверхности загрузки и силы тока на ванне

Расчет силы тока

Суммарная поверхность загрузки для одной ванны;

SУ = S1 + S2,

где S1 - рабочая поверхность детали, м


Подобные документы

  • Технологии, связанные с нанесением тонкопленочных покрытий. Расчет распределения толщины покрытия по поверхности. Технологический цикл нанесения покрытий. Принципы работы установки для нанесения покрытий магнетронным методом с ионным ассистированием.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 04.05.2011

  • Области применения химического никелирования. Подготовка поверхности перед нанесением покрытия. Условия образования никелевых покрытий. Влияние отдельных факторов на скорость восстановления никеля. Физические, химические и защитные свойства покрытия.

    дипломная работа [376,3 K], добавлен 02.10.2012

  • Классификация и назначение гальванических покрытий, а также характеристика механической, химической и электрохимической обработок поверхностей перед их нанесением. Требования к поверхностям и покрытиям. Устройство оборудования для гальванических операций.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 28.01.2010

  • Химическое никелирование: металлов, пластмасс и неорганических диэлектриков. Химическое кобальтирование, меднение, осаждение драгоценных металлов, серебрение, золочение, платинирование. Оборудование для химического осаждения металлических покрытий.

    дипломная работа [2,5 M], добавлен 13.12.2007

  • Коррозионная стойкость окрашенных изделий. Удаление окисных пленок. Обезжиривание, абразивная очистка, травление, фосфатирование, хроматирование, пассивирование. Классификация процессов нанесения металлических покрытий. Требования к готовым покрытиям.

    презентация [180,4 K], добавлен 28.05.2014

  • Создание технологической схемы малоотходной технологии производства покрытий. Расчет материальных балансов процессов. Выбор основного и вспомогательного оборудования для процессов получения покрытий, очистки СВ и воздуха. Основы процесса цинкования.

    дипломная работа [1,2 M], добавлен 26.10.2014

  • Структура и свойства антифрикционных гальванических покрытий. Влияние процессов трения на структуру гальванических покрытий Pb-Sn-Sb. Технические рекомендации по повышению износостойкости пары прения подпятник – планшайба аксиально-поршневого насоса.

    дипломная работа [5,7 M], добавлен 08.12.2012

  • Поверхностное упрочнение твердых сплавов. Упрочнение нанесением износостойких покрытий. Методика нанесения износостойких покрытий на прецизионный твердосплавный инструмент. Оптимизация технологии формирования покрытий на сверлах из твердого сплава.

    дипломная работа [6,1 M], добавлен 08.10.2012

  • Характеристика основных закономерностей процесса газотермического нанесения покрытий. Устройство плазматрон. Преимущества технологии газотермического нанесения покрытий. Моделирование воздействия концентрированного потока энергии на поверхность.

    контрольная работа [3,2 M], добавлен 16.06.2013

  • Электрохимическое осаждение никеля. Назначение и свойства электролитических никелевых покрытий. Двухслойные и трехслойные покрытия и технологические особенности их нанесения. Электрохимическое обезжиривание, сравнительная характеристика растворов.

    контрольная работа [27,5 K], добавлен 19.12.2009

  • Определение и виды лакокрасочных покрытий. Методы их нанесения. Основные свойства лакокрасочных покрытий. Их промежуточная обработка. Защита материалов от разрушения и декоративная отделка поверхности как основное назначение лакокрасочных покрытий.

    контрольная работа [172,4 K], добавлен 21.02.2010

  • Понятие физической и химической адсорбции, их роль в гетерогенном катализе. Предварительная подготовка напыляемой поверхности при любом методе нанесения покрытий. Теория активации химического взаимодействия. Связь скорости реакции с энергией активации.

    контрольная работа [305,0 K], добавлен 25.12.2013

  • Влияние гальванических производств на окружающую среду. Описание общеобменной вентиляционной схемы. Оборудование для нанесения гальванических покрытий. Стационарная ванна. Бортовые отсосы. Виды отсосов от ванн. Фильтр для гальванических производств.

    реферат [26,5 K], добавлен 25.11.2008

  • Влияние технологических факторов на процесс электролитического осаждения цинка на стальной подложке, органических добавок на качество и пористость цинковых покрытий. Зависимость толщины осаждаемых цинковых покрытий от продолжительности электролиза.

    презентация [1,1 M], добавлен 22.11.2015

  • Патентная документация, методики поиска патентов, обработка найденной информации. Устройство для нанесения лакокрасочных покрытий в электрическом поле. Нанесение лакокрасочных покрытий в электрическом поле. Нанесение порошкообразных материалов.

    курсовая работа [136,8 K], добавлен 30.06.2011

  • Значение подготовки поверхности окрашиваемых материалов для получения качественных покрытий. Способы подготовки поверхности перед окраской. Структура многослойных покрытий и процессы пленкообразования. Классификация и хранение лакокрасочных материалов.

    реферат [31,4 K], добавлен 11.10.2013

  • Основные методы и виды гальванических покрытий на алюминий и его сплавы. Анализ схемы предварительной подготовки алюминия, а также его сплавов. Цинкатный и станнатный растворы. Непосредственное нанесение гальванических покрытий на алюминий и сплавы.

    реферат [26,8 K], добавлен 14.08.2011

  • Характеристика, свойства и применение современных износостойких наноструктурных покрытий. Методы нанесения покрытий, химические (CVD) и физические (PVD) методы осаждения. Эмпирическое уравнение Холла-Петча. Методы анализа и аттестации покрытий.

    реферат [817,5 K], добавлен 26.12.2013

  • Выбор покрытия для условия Крайнего Севера. Технологическая карта процесса. Химическое, электрохимическое обезжиривание и активирование поверхности детали перед нанесением гальванопокрытий. Электроосаждение сплава медь-никель. Метод контроля покрытий.

    контрольная работа [19,1 K], добавлен 14.05.2011

  • Изучение износостойких нанокомпозитных покрытий с использованием методов магнетронного распыления и вакуумно–дугового разряда. Изучение влияния содержания нитрида кремния на твердость покрытия. Измерение микротвердости поверхностного слоя покрытий.

    курсовая работа [830,3 K], добавлен 03.05.2016

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.