4.4. Исходные данные
Форма и размеры образцов.
Для выполнения лабораторной работы используются стальные пластины 55…1515 мм и толщиной 1…5 мм.
Материал - стали различных марок.
Оборудование и инструмент.
Работа выполняется в гальванической ванне.
Заготовка и анод устанавливаются и крепятся в приспособлении, закрепленном на ванне. Источником питания служит выпрямитель типа ВД–300 (с максимальным током до 300А).
4.5. Расчет режимов нанесения покрытий.
Рассчитываются следующие характеристики процесса:
-
площадь покрываемой поверхности;
-
количество растворенного металла анода;
-
толщина осаждаемого покрытия;
-
напряжение на клеммах ванны
-
средняя плотность тока;
-
сопротивление электролита;
-
норма расхода анодного металла.
Площадь покрываемой поверхности. При расчетах принимают не полную геометрическую поверхность, а вычисляют по формуле
, (4.1)
Значения коэффициента К приведены в прил. 4.
Согласно первому закону Фарадея количество растворенного металла анода пропорционально количеству электричества, прошедшего через электролит
, (4.2)
где: G - вес удаленного вещества, кг;
Э - электрохимический эквивалент, кг/Ас (см. прил. 3);
I - сила тока, А;
t - время обработки, с.
Толщину осаждаемого покрытия рассчитывают по формуле
, (4.3)
где: Э — электрохимический эквивалент в кг/Ас (см. прил. 3);
DK –плотность тока на катоде (см. прил. 4);
– выход по току, % (см. прил. 3);
— плотность металла, кг/м3 (см. прил. 3);
Т — продолжительность процесса, с.
Из этой же формулы может быть определена продолжительность процесса осаждения металла.
Напряжение на клеммах ванны U (В) определяется по формуле
, (4.4)
где: – коэффициент, учитывающий потери напряжения на контактах покрываемых деталей с подвесками (см. прил. 4);
к и а – потенциалы осаждения на катоде и аноде, В (см. прил. 4);
– коэффициент, учитывающий потери напряжения в электролите за счет газонаполнения (см. прил. 4);
I – сила тока на ванне, А;
R — сопротивление электролита, Ом.
Расчет напряжения на клеммах ванн обычно производится применительно к столбу электролита сечением 1 дм2 и длиной l, равной расстоянию между анодом и катодом.
В этом случае вместо силы тока I принимается средняя плотность тока Dcp, которая вычисляется как среднеквадратичное из величин анодной и катодной плотности тока
, (4.5)
Сопротивление электролита R (Ом) определяется
, (4.6)
где: l – расстояние катод – анод, см;
– удельная электропроводность, Ом–1см–1 (см. прил. 3).
Все необходимые для расчета величины U сведения представлены в прил. 4 для наиболее распространенных типовых электролитов.
Нормирование расхода материалов. Основные расходные материалы – это те, которые входят в состав изделия, т.е. металлы, образующие покрытия.
Норму расхода анодного металла рассчитывают по формуле
,кг (4.7)
где: Н - расход анодного металла, кг;
— плотность металла, кг/м3 (см. прил. 3);
Коэффициент 1,05 – учитывает потери металла на шлам, угар, сверление отверстий для контактных крючков и т.д.