2. Разработка инновационного технологического процесса термодиффузионного цинкования металлоизделий

2.1 Разработка технологической схемы

В стандартной конфигурации линия для термодиффузионного цинкования предполагает ручную либо полуавтоматическую загрузку насыщающей смеси, балласта и заготовок. Такой способ управления приводит к появлению ошибок, вызванных так называемым «человеческим фактором», а также он малоэффективен из-за долгой настройки оборудования. Кроме этого, стоит также отметить небезопасные для рабочих условия труда, которые сопровождают процесс термодиффузионной обработки.

Инновационная автоматизация линии в части дозирования, загрузки и разгрузки устройств обеспечивает удаленное управление всеми используемыми агрегатами, а так же увеличивает производительность.

В данном проекте предлагается автоматизировать процесс загрузки и разгрузки посредством использования крана штабелера, чтобы максимально исключить человеческий фактор из этих операций.

Так же предлагается автоматизировать дозирование насыщающей цинкосодержащей смеси, чтобы увести рабочего из рабочей запыленной зоны и увеличить точность дозировки, что несомненно приводит к увеличению качества цинкового слоя, его глубины, и так же положительно влияет на экономические показатели.

Компания Дистек предлагает несколько вариантов компоновок линии для термодиффузионного цинкования [8].

Первая включает в себя одну печь, ванны для промывки и пассивирования и туннельную сушилку. Планировка линии показана на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Вариант 1 планировки линии для термодиффузионного цинкования

Второй вариант компоновки включает в себя три печи «Дистек-125», ванны для пассивирования и промывки изделий и тоннельную сушилку. Планировка линии показана на рисунке 2.2.

1 - Печь Дистек 125, 2 - Опрокидыватель, 3 - Вибратор VM 200, 4 - Тоннельная сушилка, 5 - Короб готовой продукции, 6 - Корзина технологическая, 7 - Емкости для хранения пассивационного раствора

Рисунок 2.2 – Вариант 2 планировки линии для термодиффузионного цинкования

Структурная модель (СМ) – это упорядоченное представление элементов объекта и отношений между ними, дающее представление о составе материальных составляющих объекта, их основных взаимосвязях и уровнях иерархии. СМ предлагаемого варианта линии для термодиффузионного цинкования представлена на рисунке 1.3.

Рисунок 2.3 – Структурная модель предлагаемого варианта линии для термодиффузионного цинкования

Для получения качественного антикоррозионного покрытия все технологические этапы имеют одинаково важное значение и являются равными составляющими технологического процесса. Следует отметить, что технология нанесения покрытия не делает исключения ни для одного вида деталей, которые по своим размерам, весу и конфигурации входят в технологический контейнер оборудования.

В результате нагревания, а температура в данном случае может колебаться от 290 до 450 градусов, парообразные атомы цинка становятся частью атомной решетки обрабатываемого металла, образуя в поверхностном слое железа сложную сплавную фазовую структуру. Параметры операции зависят в первую очередь от того, какая марка стали оцинковывается, а весь процесс происходит во вращающейся закрытой реторте, где находятся цинкуемые детали и куда подается цинкосодержащая порошковая смесь.

На протяжении всего процесса цинкования, контейнер находится во вращающемся состоянии и останавливается только перед непосредственной выемкой контейнера из печи.

После цинкования детали промываются для удаления с их поверхности остатков насыщающей смеси и затем пассивируются в фосфатном растворе. Фосфатирование существенно повышает коррозионную стойкость покрытия и улучшает его внешний вид. Возможен вариант фосфатирования при совмещении его с вибровыглаживанием. Такой вид обработки дает дополнительные повышение коррозионной стойкости и улучшение декоративных свойств. Необходимо отметить, что фосфатное пассивирование, в отличие от обычно применяемого хроматного, экологически безвредно, прежде всего потому, что исключает применение шестивалентного хрома.

При этом технология предусматривает оборотное движение растворов, что исключает вредные стоки.

К преимуществам процесса можно отнести:

1. высокий уровень стойкости антикоррозионного покрытия, который эквивалентен полутора тысячам часов выдержки в соляном тумане;

2. точное соответствие покрытия профилю обрабатываемой детали, вплоть до мелкой и точной резьбы, маркировки, тонкого рельефа;

3. твердость антикоррозионного слоя, превышающая другие способы оцинкования, в совокупности с прекрасной стойкостью к абразивному износу;

4. минимальное, практически нулевое попадание водорода в покрытие. Так называемая «водородная хрупкость» таковому покрытию не страшна;

5. невысокую температуру процесса, что позволяет обрабатывать пружины и прочие закаленные детали;

6. возможность использования данной технологии в процессе обработки пористых изделий, элементов уже собранных узлов и полученных по порошковой методике;

7. высокую степень адгезии во время последующего лакирования, покрытия резиной или пластиком;

8. минимальные затраты на предварительную подготовку, которая допускает даже небольшие пятна смазки, смазывающе-охлаждающей жидкости и местную коррозию;

9. возможность варьирования толщины цинкового покрытия от пяти до ста микрон, а при необходимости и больше;

10. отсутствие склеивания деталей. Это один из самых негативных моментов, имеющих место в горячем цинке и в гальванике;

11. отсутствие каких-либо наплывов цинка в местах углублений или соединений;

12. экологическая чистота процесса.