1.7 Обоснование выбора оборудования

В гальванических цехах находятся основные производственные помещения, вспомогательные участки и службы.

В зависимости от годовой поверхности гальванические цеха классифицируются следующим образом:

) мелкосерийное производство - поверхность покрытия до 50000 м²/год; в этом случае рекомендуется применять ванны с ручным обслуживанием и механизированные линии;

) серийное и крупносерийное производство - поверхность покрытия более 50000 м²/год; в цехах устанавливают автоматы различных типов, механизированные линии, частично - оборудование малой механизации;

) массовое производство - поверхность покрытия 300 000 м²/год; в цехах для нанесения покрытий рекомендуется применять автоматы жесткого цикла, автооператорные автоматы и незначительное число нормализованных ванн.

Исходя из того, что поверхность покрытия детали «Направляющая» составляет 280735,56 м²/год, выбирается массовое производство с использованием автоматических гальванических линий.

В отличие от полуавтоматов автоматические установки выполняют все операции: подготовку поверхности к покрытию, нанесение покрытия и отделку поверхности после покрытия.

Автоматические линии довольно сложны по конструкции и дороги, поэтому применение их в цехах с небольшой производственной программой нецелесообразно. Они дают экономический эффект лишь в условиях большой производственной программы, ускоренных процессов нанесения покрытия и равномерного поступления изделий в гальванический цех.

По схеме расположения ванн автоматы могут быть прямолинейные с загрузкой и выгрузкой на одном или на разных концах; однорядные или многорядные; овальные или кольцевые.

По принципу загрузки различают: автоматы для покрытия деталей на подвесках, в колоколах или барабанах, шнековые и автоматы для покрытия ленты и проволок.

Данным дипломным проектом для выпуска детали «Направляющая» предлагается использовать прямолинейную автоматическую гальваническую линию с обработкой деталей на подвесках.

Для подвешивания деталей в ванну используют специальные подвески и приспособления. Простейшим приспособлением является медная или латунная проволока диаметром 0,2-0,8 мм, с помощью которой детали навязывают гирляндами и крепят на контактном крючке или непосредственно на штанге. Проволоку применяют только при покрытии небольших партий деталей, так как это трудоемкая операция. 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. Подвеска представляет собой сварную раму, чаще всего прямоугольной формы. Внутри рамы или по бокам расположены держатели, на которые крепят детали. Рамы изготовляют из стали, латуни и других металлов. Сечение подвески подбирают с таким расчетом, чтобы они не перегревались, для этого плотность тока на стальных подвесках не должна превышать 1А/мм². В верхней части рамы расположены один или два крючка из меди или латуни, с помощью которых подвеску крепят на токоведущую штангу. Крючки приваривают или крепят к раме болтами.

Контактные держатели могут быть съемными или приваренными. При непрерывном технологическом процессе рекомендуется изготовлять контакт съемным на резьбе, что обеспечивает его быструю замену. Контакт выполняют из меди, латуни или стали Х18Н10Т. При нанесении покрытий все токоведущие части подвесочных приспособлений обрастают покрываемым металлом. Для снижения непроизводительного расхода металла и электроэнергии, уменьшения загрязнения электролитов необходимо нерабочие участки подвесок изолировать от осаждения на нее металла с помощью различных токонепроводящих материалов, устойчивых к действию электролитов: перхлорвиниловые эмали и лаки, эпоксидные эмали, клеи типа БФ-2, БФ-4, БФ-6, пластикат, полихлорвиниловые ленты, хлорвиниловые, резиновые и винипластовые трубки, фторопласт, игелитовые массы и другие материалы.

Для подготовки поверхности деталей и для нанесения покрытий в гальванических цехах применяют стационарные ванны, представляющие собой прямоугольные ёмкости, сваренные из листовой стали толщиной 4-6 мм. Корпус ванны имеет сливной штуцер, в сторону которого днище имеет уклон. В зависимости от назначения ванны корпус изготавливают с футеровкой, рубашкой, со сливным карманом и т.д. Ванны, работающие на электрическом токе, устанавливаются на опорных изоляторах, а остальные на подставках из стали.

Ванна для обезжиривания изготавливается из листовой стали сварной конструкции, 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.

В связи с тем, что электрохимическое обезжиривание часто производят сначала с подключением деталей к катодной штанге, а затем к анодной, целесообразно применять автоматическое переключение полюсов, то есть реверсирование электрического тока.

Данным дипломным проектом предлагается использовать ванну для электрохимического обезжиривания следующей конструкции: ванна электрохимического обезжиривания на катоде и аноде стальная, со сливным карманом, с устройством для удаления пены и грязи с поверхности электролита. Ванна оборудована двумя бортовыми отсосами и автоматическим регулятором. Для нагрева электролита змеевик из нержавеющей стали. Для слива раствора служит сливной патрубок с запорным вентилем. У каждой ванны имеется одно посадочное место, к которому подведен постоянный ток.

Стационарные ванны для химического травления изготовляют из листовой стали толщиной 4-5 мм. Изнутри ванны футеруют кислотостойким материалом (винипласт, резина, пластикат).

Ванны большой вместимости имеют сложную конструкцию: они составляются из нескольких секций и футеруются кислотостойкими керамическими материалами с подслоем из эластичных органических материалов.

В технологическом процессе нанесения электрохимических покрытий предусматривается промывка деталей после каждой операции. На нужды гальванических цехов заводов расходуется от 25 до 50% общего потребления воды.

Промывку деталей можно проводить способом погружения и струйным способом. Способ погружения используется в ваннах с непроточной водой и в ваннах с проточной водой. Перемешивание может осуществляться: вручную, подачей большого количества воды, механизмами и насосами, перемешивающими воду; движением подвески с изделиями в ванне промывки, ультразвуком, барботированием. Наиболее простым и экономичным способом является барботирование. Сжатый воздух, очищенный от масла, подается в нижнюю часть ванны по распределительной системе труб. Перед этой ванной можно установить инжектор, через который будет всасываться воздух, таким образом, будет осуществляться перемешивание воды.

Для изделий сложной формы необходимо применять совмещенный способ промывки: погружением и струйный. Изделия сначала поступают в ванну промывки с проточной водой, а затем при извлечении из ванны промываются направленными струями воды.

Ванны для холодной промывки изготовляют из стали, винипласта. Они снабжены верхним штуцером для непрерывного слива загрязнений и нижним - для полного слива воды. Ванны для промывки больших размеров рекомендуется оборудовать барботерами. Ванны для горячей промывки изготовляют из листовой стали толщиной 4-5 мм и оборудуют верхним и нижним сливными штуцерами, а также змеевиком для нагрева воды.

Ванны промывки холодной водой стальные, сварные с гуммированной внутренней поверхностью и ребрами жесткости. Они имеют одно посадочное место.

Промывная вода выливается на пол фундаментной плиты автомата через сливной карман с трубой. На дне ванны расположен барботер из винипластовой трубы для перемешивания воды сжатым воздухом. На продольных бортах ванны по обе стороны установлены душевые устройства, представляющие собой горизонтально расположенную винипластовую трубку с пятью щелевидными распылителями, факел которых наклонен под углом 45 ⁰ к горизонту.

Для снижения потерь реактивов, связанных с уносом раствором, следует первую промывку после покрытия производить в ванне для улавливания раствора с чистой непроточной водой, которая затем используется для пополнения электролитов рабочих ванн. Это позволяет уменьшать расход реактивов на 30-60%. Ванны для улавливания растворов устанавливаются рядом с производственными ваннами.

Ванны улавливания электролитов аналогичны по своим размерам и конструкции ваннам промывки в холодной проточной воде, только не имеют сливного кармана, непрерывной подачи воды и душевых устройств.

Для нанесения покрытия используют стационарные ванны. Эти ванны обычно представляют собой прямоугольные или круглые резервуары, сваренные из листовой несортовой стали толщиной 4-5 мм. Швы ванн - сплошные, нормальные, а у ванн больших размеров - усиленные. Ванны свариваются встык газовой сваркой или электросваркой. 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. Бортовые отсосы представляют собой щелевидные приемники-воздуховоды, расположенные вдоль одной или обеих сторон ванны. Они изготовляются из листовой стали толщиной 1-2 мм или из винипласта.

Бортовые отсосы называются простыми, если щелевые отверстия расположены в вертикальной плоскости, и опрокинутыми, когда щели расположены горизонтально - в плоскости, параллельно зеркалу электролита.

Данным дипломным проектом предлагается устанавливать бортовые отсосы на ванну электрохимического обезжиривания, травления, никелирования и теплой промывки, так как электролиты в этих ваннах имеют вредные испарения.

Ванны с паровым нагревом снабжены змеевиками или барботерами из труб. Последние располагают либо на дне ванны, либо у вертикальной стенки ее нерабочей стороны. Расположение змеевиков у стенки ванны предпочтительнее, так как оно упрощает очистку ванны. В кислых электролитах змеевик изготовляется из титана, свинца или свинцовой стальной трубы. В качестве барботеров применяются также змеевики из пластмассы.

Одним из главных средств повышения производительности гальванических ванн является применение повышенной плотности тока на катоде, что, в свою очередь, требует перемешивание электролита, особенно у катода. Практически это осуществляется одним из следующих способов.

1. Механически - с помощью мешалок

2. Пневматически - пропусканием сжатого, предварительно очищенного воздуха через перфорированные трубки из винипласта, установленные на дне ванны под катодными штангами.

3. Непрерывной циркуляцией электролита - способ перемешивания интересен тем, что раствор, протекая через фильтр-пресс или аэрофильтр, очищается от пыли и других механических загрязнений.

Данным дипломным проектом предлагается перемешивание электролитов пневматическим способом.

Для сушки деталей в гальванических цехах применяют сушильные шкафы с паро- и электрообогревом, центрифуги, сжатый воздух, опилки, горячую воду и тому подобное.

Данным дипломным проектом предлагается использовать для сушки деталей сушильный шкаф с электрообогревом следующей конструкции: к стальному, сварному каркасу прикреплены стальные листы, между которыми расположена теплоизоляционная прокладка. Прокладку предлагается изготавливать из такого материала, как асбест. Этот материал обладает хорошими теплоизоляционными свойствами. Сушильный шкаф имеет два посадочных места. Обогрев шкафа производится за счёт тэн, установленных с внутренней стороны шкафа. В конструкции сушильного шкафа предусмотрен монтаж центробежного вентилятора и пластинчатого калорифера.

Центробежный вентилятор состоит из кожуха, прикрепленного к станине, и лопастного рабочего колеса, насаженного с помощью втулки на вал. Вал установлен в подшипниках и снабжен шкивом, вращающимся при помощи ременной передачи от шкива электродвигателя. При вращении колеса воздух, поступающий через входное отверстие, под действием центробежной силы отбрасывается от центра к периферии колеса, собирается спиральным кожухом и нагнетается вентилятором.

Воздух подогревается с помощью парового пластинчатого калорифера. Часть воздуха, засасываемая вентилятором из ванны, может по специальному воздуховоду через дроссель проходить в вытяжную вентиляционную систему. Подача пара в калорифер регулируется автоматически терморегулятором.

Помимо ванн, в гальваническом цехе располагается вспомогательное оборудование. К нему относятся калориферы, источники тока, вентиляция, фильтры и так далее.

Для большинства гальванических процессов применяют источники тока различной мощности с напряжением 6-24В. Только для некоторых процессов требуются источники постоянного тока с напряжением до 120 В. В качестве источников постоянного тока в основном используются выпрямители переменного тока, хотя в некоторых случаях еще используется низковольтные двигатель-генераторы.

В гальванических цехах рекомендуется применять выпрямители типа ТВ с улучшенными характеристиками. Эти агрегаты имеют выпрямленное напряжение от 3 до 45В и силу тока до 25000А, охлаждение водяное или воздушное естественное или принудительное. Выпрямители типа ТЕР и ТВР применяются, когда требуется реверсирование тока.

Нагрев воздуха в приточных вентиляционных установках осуществляется калориферами. Калориферы рассчитаны на рабочее давление до 58,86*10⁴ Па. Они представляют собой снабженные ребрами или пластинами пучки труб, концы которых введены в коробку с фланцевым патрубком.

В зависимости от требующейся температуры воздуха калориферы устанавливают параллельно или последовательно относительного направления движения воздуха. Для регулирования температуры воздуха предусматривается возможность частичного пропуска воздуха калорифера через обходной клапан. В гальванических цехах образуются две группы сточных вод: отработанные концентрированные растворы, сбрасываемые периодически из основных ванн, и постоянно поступающие после промывки изделий сточные воды. Отработанные растворы сбрасываются в специальные емкости для обезвреживания и затем - в соответствующую сеть канализации гальванического цеха.

К вспомогательному оборудованию гальванических цехов следует отнести установки для фильтрации.

Материалы узлов и деталей установок, соприкасающихся с электролитом, изготовлены из резины, нержавеющей стали и полиэтилена низкого давления.

Передвижной фильтр-пресс обеспечивает поддержание электролитов в чистоте, что позволяет избежать некоторых видов брака и дефектов покрытий.

На сварной раме тележки смонтированы: фильтр, редуктор, спаренный кислотощелочестойкий диафрагменный насос, приводимый в движение электродвигателем. Насос с фильтром объединены системой трубопроводов и вентилей.

Агрегаты фильтр-пресса размещены на тележке, имеющей четыре колеса на шарикоподшипниках. Перемещение тележки производится вручную с помощью ручки, являющейся одновременно и ограждением.