Оборудование
2.1 Основное оборудование механической подготовки поверхности
При пескоструйной очистке обработка проводится пескоструйным аппаратом, в котором устанавливается необходимое давление. Деталь обрабатывается шлифматериалом (белый корунд марки 25А16П).
Самой распространённой операцией по подготовке поверхности на заводе является обработка электрокорундом.
Для получения электролитического осадка с заданными свойствами важно не только правильно подобрать состав электролита и параметры электролиза, но и подготовить поверхность детали перед операцией нанесения покрытия. От качества подготовки поверхности зависят не только функциональные свойства покрытий, но и адгезия с основой. Перед покрытием детали подготавливают следующими способами: механическими, химическими, электрохимическими.
Механические способы: струйно-образивная обработка, галтовка, крацевание, шлифование, полирование.
Процесс галтовки проводится во вращательных установках (барабанах), внутри которых делают ребра.
При крацевании используют щетки для чистовой и грубой обработки.
Шлифованием мелкими зернами абразивных материалов с поверхности снимают тонкую стружку и добиваются ровной и гладкой поверхности. Различают грубое и декоративное шлифование.
Полирование используется для получения блестящей зеркальной поверхности путем сглаживания мельчащих неровностей, в основном, для заключительной декоративной отделки.
2.2 Основное и вспомогательное оборудование гальванического цеха
2.2.1 Общие принципы компоновки оборудования
Оборудование для нанесения электрохимических, химических и аноднооксидных покрытий отличается большим разнообразием, что вызвано очень широким диапазоном технических требований, которые не могут быть обеспечены в оборудовании одного типа. Конструкция оборудования зависит от характера технологического процесса, его стабильности, числа видов покрытий, номенклатуры обрабатываемых изделий и ряда специальных тре-бований. На нее оказывают влияние и условия размещения оборудования –
отводимая площадь, высота помещения, встраиваемость в общий поток производства и другие факторы.
2.2.2.Основное оборудование
Для нанесения гальванических и химических покрытий на ОАО «ММЗ имени С.И. Вавилова – управляющая компания холдинга «БелОМО» применяются стационарные ванны (приложение 3). Стационарные ванны представляют собой прямоугольные сваренные из листовой несортовой стали толщиной 4 – 5 мм. Швы ванн – сплошные, нормальные, а у ванн больших размеров – усиленные. Ванны больших размеров имеют ребра жесткости или косынки для предотвращения деформаций. Сверху вдоль всех стенок ванн приваривают борта из угловой стали.
Стационарные ванны, применяемые для растворов, выделяющих вредные испарения, снабжены двусторонними секционными отсосами с дроссельными заслонками. Подобная конструкция бортовых отсосов обеспечивает достаточно хорошие санитарно-гигиенические условия труда.
Количество вытяжных секций принимают из расчета: одна секция на 0,7– 0,8 м длины ванны. Иногда для улучшения эффективности отсоса воздуха применяют так называемые опрокинутые бортовые отсосы.
Ванны, потребляющие электрический ток, устанавливают на опорных изоляторах (ГОСТ 19797 – 74), а остальные – на подставках из железа. Ванны для щелочных электролитов изготовлены из стали без футеровки. Ванны, в которых находятся кислые или слабокислые электролиты, снабжены кислотоупорной футеровкой. Ванны химического обезжиривания – стальные, без футеровки со сливным карманом по всей длине с двумя гуммированными бортовыми отсосами и двумя вертикально расположенными вдоль стенок нагревателями из нержавеющей стали для подогрева раствора. Ванна химического обезжиривания по всему периметру закрыта теплоизоляционной стекловатой и кровельным железом. Дно ванны химического обезжиривания (как и дно всех ванн) сделано наклонным так, что по длине ванны высота одного борта больше чем другого. На более высоком борту ванны у самого дна расположен сливной патрубок с запорным вентилем. Наклонное дно полностью обеспечивает слив раствора и облегчает условия чистки ванны. Ванна снабжена автоматическим терморегулятором.
Наиболее распространенный вид оборудования для химического обезжиривания в щелочных растворах – стационарная ванна, которая оборудована змеевиком для подогрева раствора, верхним штуцером со сливным карманом для удаления накапливающихся жировых загрязнений, а
также нижним штуцером для полного слива раствора и промывки. Ванна снабжена одно- и двусторонним бортовым отсосом.
Ванны электрохимического обезжиривания на катоде и аноде – стальные, со сливным карманом. Ванны имеют по два бортовых гуммированных вентиляционных отсоса и по автоматическому терморегулятору. Для нагрева электролита вдоль одного из бортов ванны установлен нагреватель из нержавеющей стали. Снаружи ванны покрыты теплоизоляцией. Ванна для электрохимического обезжиривания дополнительно снабжена токоподводящими катодными и анодными штангами, смонтированными на бортах ванны, переключателями для ручного или автоматического переключения полярности тока. Штанги устанавливаются на изоляторах.
Ванны промывки холодной водой – стальные, сварные с гуммированной внутренней поверхностью (приложение 4). В зависимости от объема толщина стенок составляет 3 – 8 мм. Такие ванны снабжаются верхним штуцером для слива загрязненной воды, а также барботерами для перемешивания воды).
В настоящее время большое распространение получили ванны двух- и трехступенчатой промывки. В них применяется схема прямоточной и противоточной промывки. При прямоточной промывке движение воды из ванны в ванну производится в одном направлении с деталями. В схеме противоточной промывки направления движения воды и деталей противоположны. Противоточная схема промывки наиболее экономична и позволяет снизить расход воды более чем в 4 раза.
Ванны промывки в горячей воде отличаются от ванн промывки холодной водой тем, что имеют вертикально расположенный вдоль одной из стенок нагреватель из нержавеющей стали и снабжены гуммированным бортовым вентиляционным отсосом. Для изготовления ванн для горячей промывки используется сталь толщиной 4 – 5 мм. Также они оборудованы верхним и нижним штуцерами.
Футеровка ванн используется для защиты от коррозии внутренней и наружной поверхностей оборудования, работающего в условиях воздействия агрессивных сред (от низких до высоких концентраций) без существенного воздействия механических и температурных нагрузок. Для этой цели применяют винипласт, полипропилен, пластикат, резину, диабаз и др.
Винипласт обладает высокой химической стойкостью к электролитам и имеет высокую механическую прочность. Футеровку винипластом производят различными приемами: сваривают листы непосредственно в ванне или делают сварную футеровку вне ванны. Последний способ наиболее надежен. В основном на заводах используется винипласт в качестве футеровочного материала в связи с его удовлетворительными показателями, доступностью и дешевизной. Футеровка ванн винипластом используется на ОАО «ММЗ имени С.И. Вавилова – управляющая компания холдинга «БелОМО».
Помимо стационарных ванн в гальваническом производстве при осаждении покрытий на мелкие детали используют барабанные и колокольные ванны, имеющие форму многогранной призмы. Нанесение покрытий на мелких деталях в стационарных ваннах на подвесках связано с большими трудовыми затратами. Поэтому для нанесения покрытий на таких деталях применяют вращающиеся колокола и барабаны.
Детали туда засыпаются в навал и все устройство погружается в электролит. В процессе обработки барабан приводится во вращение от электродвигателя и редуктора. Вращение барабана осуществляется путем зацепления шестерни редуктора и шестерни, расположенной на одной из боковых поверхностей барабана. Осаждение покрытия происходит лишь на тех деталях, которые расположены по периметру барабана или колокола, однако вследствие их (деталей) постоянного перемешивания обеспечивается равномерное осаждение металлического осадка. Барабанные ванны представляют собой 6-8-гранную призму, одна из граней которой служит для загрузки и выгрузки деталей. Все боковые грани барабана перфорированы. Гибкие катоды вводятся через осевые отверстия торцовых стенок барабана. При маломасштабном производстве наиболее удобно использовать переносные барабанные ванны, что дает возможность экономить производственные площади и упростить условия эксплуатации.
На ОАО «ММЗ имени С.И. Вавилова – управляющая компания холдинга «БелОМО» на автооператорной линии проводится процесс цинкования в барабанах. Расчётная производительность при установившемся режиме линии при цинковании в барабанах (при продолжительности операции цинкования до 55 мин) составляет:
по поверхности 6 м²/ч;
по массе 84 кг/ч.
Единовременная загрузка барабана по поверхности равна 3 м², по массе – 40 кг, по объёму – 1/3 объёма.
Внутренние размеры барабана – это диаметр описанной окружности, который равен 340 мм, и длина, равная 640 мм.
Размер перфорации барабана составляет
3
3
мм.
Скорость вращения барабана равна 7,8 об/мин.
Скорость подъёма–опускания барабана – 0,137 м/с.
Колокольные ванны представляют собой коническую, футерованную изнутри емкость. Они устанавливаются на специальной станине, имеющей привод для вращения и поворотное устройство. Ток подводится к деталям (отрицательный полюс) металлическими щетками, соприкасающимися с медным кольцом, укрепленным на днище колокола. Отсюда ток передается к покрываемым деталям посредством медных болтов, проходящих через дно колокола и соединяющихся с внутренними контактными пластинами.
Стационарные колокола погружного типа имеют перфорацию, что увеличивает одновременно покрываемую поверхность деталей. Такой колокол погружается в емкость с электролитом; там же находятся аноды, устройства для нагрева и охлаждения.
Детали в колокола загружаются либо сверху через открытую часть либо через специальное устройство в боковой грани. Вместимость колоколов бывает различной в зависимости от масштабов производства: от 0,05 до 30 л, что соответствует массе деталей то 10 г до 50 кг.
Автоматические гальванические линии.
Автоматические линии с програмным управлением предназначены для улучшения процесса нанесения покрытий и увеличения его производительности. Для нанесения гальванических покрытий, как правило, используются автооператорные автоматические линии, которые выбираются в зависимости от планировки цеха, размера обрабатываемых деталей. Их преимуществом является многопроцессность, т.е. возможность обрабатывать детали по различным схемам, простота наладки, универсальность. В общем случае автооператорные гальванические линии могут быть двух типов: с жестким единичным циклом и с перенастраиваемым циклом.
По способу транспортировки технологических спутников автооператоры делятся на несколько групп: консольные, подвесные, портальные. На ОАО «ММЗ имени С.И. Вавилова – управляющая компания холдинга «БелОМО» на линиях анодирования и цинкования используются портальные автооператоры (приложение ).
Портальные автооператоры, перемещающиеся по направляющей, расположенной по обе стороны ванн и закрепленных на стойках, обладают повышенной устойчивостью вследствие жесткости конструкции, большой грузоподъемностью, малой высотой линии, удобством в обслуживании автооператора. Их недостатками являются затрудненный подход к ваннам и трубопроводной аппаратуре, сильное коррозионное разрушение узлов и гальванических ванн вследствие нахождения автооператора над линией. Эскиз портального АО приведен в приложении, где указаны основные узлы и комплектующие этого устройства.
Технологические спутники служат для перемещения деталей из одной ванны в другую. В качестве таковых выступают корзины, подвески и барабаны.
Корзины применяются в случае необходимости обработки большого количества мелких деталей. Они засыпаются в навал и занимают приблизительно половину объема емкости. Изготавливаются корзины из железной сетки, проволоки, в отдельных случаях из кислотостойких материалов.
Для обработки достаточно крупных изделий используются подвески (приложение). Выбор типа подвески зависит от количества деталей, их конфигурации, размеров ванны и т. д. Подвеска должна обеспечивать: хороший контакт покрываемой детали с токопроводящей штангой; равномерное покрытие; возможность быстрого монтажа и съема деталей; стойкость и прочность изоляции рамы и деталей подвески и др.
Для получения качественных оксидных пленок необходим жесткий, пружинящий контакт обрабатываемых изделий с подвешивающим приспособлением. Подвески для оксидирования изготавливаются из алюминия, дюралюминия или титана. Алюминиевые сплавы для подвесок должны быть максимально приближены по составу к сплавам, из которых изготовлены детали. Рекомендуется после каждого цикла анодирования алюминиевые подвески подтравливать в растворе NaOH для снятия оксидного слоя с мест контакта. Подвесочные приспособления из титана в подобной обработке не нуждаются и поэтому более долговечны.
Применяемые подвески из титана представляют собой сварные рамы прямоугольной формы. Внутри рамы или по бокам расположены держатели, на которые крепят детали.
На ОАО «ММЗ имени С.И. Вавилова – управляющая компания холдинга «БелОМО» используются две автооператорные линии «Тагат-43». Ниже представлены некоторые технические характеристики линии автооператорной механизированной анодного и химического оксидирования алюминия.