1.2 Характеристика основного оборудования
К основному оборудованию гальванических цехов следует отнести стационарные ванны, колокольные и барабанные стационарные ванны, технологические спутники для обработки изделий, механизированные гальванические линии и автоматические гальванические линии.
Различие в конструкции стационарных ванн определяется характером процесса, для которого применяется данная ванна, составом раствора, его рН, а также особенностями технологического процесса, требующими подогрева или охлаждения электролита, перемешивания, качания штанг, непрерывной фильтрации, наложения различных физических факторов (ультразвук, магнитное поле, проток электролита)[5].
Ванны представляют собой емкости прямоугольной формы, которые являются «держателями» гальванических растворов. Они предназначены для проведения процессов нанесения покрытия, а также для подготовительных и окончательных операций. Внутренние размеры ванн определяются ГОСТ 23738 – 85 «Ванны автооператорных линий для химической, электрохимической обработки поверхности и получения покрытий» [6]. Ванны и агрегаты для щелочных электролитов изготавливают из стали без футеровки. Ванны для щелочных цианистых электролитов рекомендуется футеровать внутри резиной и винипластом. Ванны, в которых находятся кислые и слабокислые электролиты, снабжают кислотоупорной футеровкой либо изготавливают из кислотостойких материалов. Например ванна для электрохимического никелирования рисунок 1.3.
Рисунок 1.3 – Ванна электрохимического никелирования
Стационарные ванны, применяемые для растворов, выделяющих вредные испарения, снабжены двусторонними секционными отсосами с дроссельными заслонками. Ванны, потребляющие электрический ток, устанавливают на опорных изоляторах, а остальные – на подставках из стали. Ванны с паровым нагревом снабжены змеевиком или барбатером из труб [9].
Ванны процессов никелирования должны быть оборудованы нижним штуцером для полного слива раствора, двухсторонними бортовыми отосами.
Автооператор подвесного типа предназначен для погружения барабанов с деталями в ванны, извлечения их из ванн и транспортирования по технологическим позициям. Управление линией пультом.
Помимо основного назначения – подъема, опускания и переноса груза автооператоры могут производить:
многократное окунание обрабатываемых изделий;
передачу силового тока к приводам барабанных электролизеров для их вращения в момент подъема и выстоя над технологическими позициями;
встряхивание груза для удаления с его поверхности остатков раствора.
По расположению путей горизонтального перемещения автооператоры классифицированы на подвесные (с путями передвижения сверху), портальные (с путями передвижения снизу) и консольные (с путями передвижения сбоку).
Подвесные – это автооператоры, которые перемещаются по монорельсовому или двухрельсовому пути, закрепленном на специальных опорных стойках или металлоконструкциях (перекрытие цеха). Это приводит к уменьшению металлоемкости линии на 10-15 % и обеспечивает возможность обслуживания ванн практически любой длины.
любой автооператор состоит из следующих структурных элементов:
несущая рама с колесами для горизонтального перемещения;
направляющая для грузоподъемной траверсы, которая крепится к раме; грузоподъемная траверса или каретка;
грузозахваты;
система вертикального перемещения грузоподъемной траверсы;
механизм горизонтального перемещения;
механизм вертикального перемещения.
К раме крепятся на шарнирах каретки (ведущие и ведомые), с помощью которых манипулятор передвигается по монорельсовому пути. Для увеличения устойчивости имеется кронштейн с поддерживающими роликами. Привод горизонтального передвижения состоит из электродвигателей, редукторов и ведущих колес. Привод подъема груза включает стандартную электроталь, трос, который перекинут через блок, расположенный на кронштейне, прикрепленном к грузоподъемной траверсе. Вертикальное перемещение грузоподъемной траверсы осуществляется по направляющим, закрепленным на раме. Для стабилизации траверсы служат ограничительные ролики. Ролики расположены на регулировочном кронштейне.
Для точной остановки грузоподъемной траверсы в верхнем и нижнем положении служат выключатели, а также включающие их пластины точной остановки. Устройство точной остановки останавливает автооператор над центром позиции с помощью выключателей. В случае столкновения автооператора с препятствием срабатывают устройства аварийной остановки и отключают передвижения [11]. На рисунке 1.4 представлен автооператор.
Рисунок 1.4 – Общий вид автооператора.
В настоящее время электрохимические покрытия на мелкие детали наносят, как правило, в насыпном виде. Это устраняет очень трудоемкий процесс монтажа изделий на подвесочные приспособления, что существенно снижает общие издержки производства. Поэтому для нанесения покрытия на такие детали в массовом производстве обычно применяют вращающиеся колокола и барабаны.
Барабанные ванны изготавливают из винипласта, текстолита, органического стекла и других непроводящих материалов.
Основным недостатком барабанных электролизеров является невозможность подачи технологического тока больших значений [12].
Для улучшения качества обработки и ускорения стекания раствора при подъеме барабан вращается со скоростью 7,8 об/мин. Привод вращения барабана установлен на каркасе.
Когда барабан находится в ванне, ток на привод вращения передается от контактов, установленных на опоре ванны, при подъеме ток подается через гибкий кабель от автооператора. Барабан имеет приспособление для захвата и транспортирования. Представляет собой перфорированную емкость шестигранной формы, имеющую окно для загрузки деталей, закрываемое крышкой. Крышка барабана открывается и закрывается вручную. Степень перфорации не должна превышать 20-25 %. Увеличение степени перфорации существенно не уменьшает общее напряжение на ванне, но ухудшает прочность конструкции барабана.
Барабанные электролизеры для электрохимических покрытий в ходе эксплуатации наряду с сильным химическим воздействием агрессивных жидкостей испытывают и значительные механические воздействия: истирание, удары, которые производят изделия, пересыпаясь внутри электролизера. Исходя из условий процесса осаждения покрытий, для изготовления барабанов не могут быть применены износостойкие и ударопрочные металлические материалы. В связи с этим их выполняют из пластических масс, требования к которым весьма высоки: они должны обладать надлежащей химической стойкостью, механической прочностью при нагреве до 80 ºС, стойкостью к износу, истиранию, ударам. Кроме того, пластические массы должны хорошо свариваться, склеиваться друг с другом и с металлом, легко обрабатываться на металлорежущих станках. Наиболее подходящий материал для данного производства – полипропилен [13].
На рисунке 1.5 показана внутренняя часть барабана.
Рисунок 1.5 – Барабан.
Промывочные ванны по количеству позиций обработки делят на одно- и многопозиционные (каскадные). Применение ванн каскадной промывки резко сокращает расход промывочной жидкости без ущерба качеству очистки поверхности изделий. Двухпозиционная ванна каскадной промывки в теплой воде состоит из корпуса с карманом и перегородкой, разделяющей ванну на два отсека: левый и правый. В каждом отсеке установлены четыре опоры – ловителя, наддонный коллектор нагрева, сливной штуцер. Левый отсек, кроме того, имеет барботер с двумя ветвями, а правый – наливную трубу. В нижней зоне кармана установлен сливной штуцер.