Главная База знаний "Allbest" Производство и технологии Гальванический цех с линиями анодирования деталей из алюминиевого сплава и цинкования стали производительностью 35 тыс, м2 в год

Гальванический цех с линиями анодирования деталей из алюминиевого сплава и цинкования стали производительностью 35 тыс, м2 в год

Изучение процессов анодирования алюминия и нанесения цинкового покрытий на стальные детали. Составы электролитов и способы электролиза. Выбор вида покрытия, толщины и технологии цинкования. Определение времени обработки изделия. Расчет прибыли и издержек.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 28.12.2020
Размер файла 736,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://allbest.ru

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Ивановский государственный химико-технологический университет

Кафедра технологии электрохимических производств

КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА БАКАЛАВРА

Тема: Гальванический цех с линиями анодирования деталей из алюминиевого сплава и цинкования стали производительностью 35 тыс, м2 в год

Автор: Раджабов Собирджон Зоирхонович

Руководитель: Парфенюк Владимир Иванович

Консультанты: Тукумова Наталья Владимировна

Волкова Галина Витальевна

Масленикова Наталья Владимировна

Иваново, 2020 г.

Аннотация

В данном проекте представлен участок гальванического цеха производительностью 35000 м2/год. Предусмотрены процессы проведения анодирования алюминия и нанесение цинкового покрытий на стальные детали.

В технологической части для данного процесса рассмотрены свойства и применения каждого покрытия, приведены составы электролитов и способы электролиза. Был произведен выбор наиболее оптимальных электролитов, которые отвечают таким требованиям как не токсичность, высокая производительность, относительная дешевизна, качество полученного осадка и т.д.

Также была рассмотрена предварительная подготовка поверхности, промывка изделий, обработка покрытий.

Оглавление

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Цинкование

1.2 Анодирование

1.3 Подготовка поверхности

1.4 Обработка покрытия

1.5 Выбор вида покрытия и его толщины

1.6 Технологическая схема цинкования

1.7 Технологическая схема анодирования

2. Расчетная часть

2.1 Фонд времени работы оборудования

2.2 Производственная программа цеха

2.3 Определение времени обработки изделия

2.4 Расчет автооператорной линии

2.5 Расчет количества автооператоров

3. Расход материалов

3.1 Электроды

3.2 Расход веществ на приготовление и эксплуатацию электролита

3.3 Расход воды на промывку

3.4 Расчет очищенной воды

3.5. Общие годовые затраты материалов

4. Электрический баланс

5. Тепловой баланс

6. Автоматизация технологического процесса

7. Организационно-экономическая часть

7.1 Экономическая оценка принятых проектных решений

7.2 Расчет стоимости производственных зданий и амортизационных отчислений

7.3 Расчет текущих производственных издержек

7.4 Расчет прибыли

8. Очистка стоков

9. Раздел охраны труда

9.1 Анализ степени опасности технологического процесса

9.2 Оценка степени токсичности веществ, обращающихся в производстве. Мероприятия по обеспечению безопасной работы с токсичными веществами

9.3 Оценка взрывопожарной и пожарной опасности

9.3.1 Пожарная профилактика

9.4 Микроклиматические условия

9.5 Выбор и расчет системы вентиляции

9.6 Обеспечение безопасного обслуживания оборудования - источника физического фактора воздействия

9.7 Санитарно-гигиенические требования к выбору систем освещения

Список литературы

Введение

Электролитические процессы нанесения металлопокрытий (гальванотехника) применяются для защиты изделии от коррозии, защитно- декоративной отделки, повышения сопротивления механическому износу и поверхностной твердости, сообщения антифрикционных свойств отражательной способности и других целей (гальваностегия), а также для изготовления металлических копий (гальванопластика).

В настоящее время перед гальванотехниками стоят новые задачи. Наряду с покрытиями, имеющими улучшенные антикоррозионные и механические свойства, требуются покрытия с высокими оптическими (блеск) и особыми магнитными свойствами, сверхпроводимостью, жаростойкостью, способностью сохранять паяемость после длительного хранения на воздухе и др.

Необходимы также интенсификация и автоматическое регулирование процесса, автоматизация управления и контроля электролитических процессов и т. д. В настоящее время часто используют электрохимический метод обработки изделий вместо других более трудоемких и дорогостоящих методов. Решение этих задач требует глубокого изучения процессов электролиза с использованием современных методов исследования. Большие успехи достигнуты в области изучения механизма электродных процессов, особенно в работах российских ученых. Исследования в этом направлении дали возможность не только установить основные закономерности электроосаждения металлов, но и более правильно и обоснованно подойти к разработке технологических процессов покрытия изделий, что особенно актуально в настоящее время.

1. Технологическая часть

В данном курсовом проекте рассмотрены два процесса нанесения гальванического покрытия-цинкование и анодирование.

1.1 Цинкование

Цинковые покрытия являются достаточно эластичными, хорошо выдерживают развалыцовку, изгибы, вытяжку. Свежеосажденный цинк хорошо паяется с применением бескислотных флюсов. Для пайки цинковых покрытий, находившихся на воздухе длительное время, необходимы активные флюсы.

Цинк относится к весьма активным металлам, легко реагирующим с кислыми и щелочными растворами. В паре с железом, имеющим более положительный потенциал, цинк является анодом, поэтому в результате коррозионных процессов, происходящих на поверхности оцинкованных деталей под действием важного воздуха, растворяется цинк, а не основной металл. Коррозионный процесс, происходящий по такой схеме, более благоприятный, чем в случае катодных покрытий. На поверхности цинка в атмосферных условиях влажный воздух, содержащий углекислый газ, серные соединения и тому подобные вещества, обуславливает образование светло-серых продуктов коррозии в виде тонкого слоя гидроокиси цинка, карбонатов цинка [1-3].

Анодный характер цинка по отношению к стали обуславливает возможность защиты оголенных участков поверхности, отстоящих на расстоянии нескольких миллиметров от кромки покрытия. Забоины и царапины в покрытии не влияют существенно на коррозию изделий. Протекторное действие цинка обуславливает также защиту от коррозии непокрытой резьбы гаек, если они навинчены на оцинкованные болты, срезы листовых оцинкованных материалов, проволоки т.п.

В некоторых случаях цинковое покрытие принимает катодный характер защиты по отношению к стали, например при воздействии горячей воды в результате происходит интенсивная коррозия стали, а цинковое покрытие не разрушается. [1]

Защитное действие цинкового покрытие резко ослабляется в атмосфере, содержащей продукты органического происхождения: синтетически смолы, олифу, хлорированные углеводороды и т.п. вещества. Цинковые покрытия разрушаются, если находятся в контакте или в одном и том же закрытом объеме со свежеокрашенными и промасленными деталями. Для повышенной химической устойчивости цинка при воздействии агрессивной атмосферы его поверхность подвергают специальной химической обработке в растворах, содержащих хромовую кислоту или ее соли, при этом в результате реакции образуются пленки хроматов цинка, значительно увеличивающих коррозионную устойчивость покрытия. Устойчивость также достигается обработкой оцинкованных деталей в растворах, содержащих соли фосфорной кислоты. Эта операция называется фосфатированием.

Высокие защитные свойства цинковых покрытий, обусловленные анодным характером этого покрытия и низкой стоимостью цинка по сравнению с другими цветными металлами, обуславливают широкое распространение цинкования в различных отраслях промышленности. Цинковые покрытия составляют более 60% все видов металлических покрытий, применяемых в народном хозяйстве. Цинкованию подвергаются листы кровельного железа, трубы, каркасы, шасси радиоприемников, детали автомобилей, крепежные детали и другие изделия массового производства.

Толщина цинкового покрытия на деталях устанавливается в зависимости от условий эксплуатации изделий, а также условий сопряжения деталей в сборке. Выбор толщины покрытия производиться в соответствии с ведомственными нормами, отраслевыми стандартами и другой нормативно- технической документацией [3].

Стандартный потенциал цинка равен 0,76 В, в электролитах для цинкования потенциал выделения цинка более отрицателен от (-0,8 В для кислых электролитов и до-1,25 для цианистых).

Потенциал выделения водорода во все электролитах цинкования более положителен и это должно препятствовать разряду цинка на катоде, однако вследствие большего перенапряжения водорода на цинке его потенциал становиться более электроотрицательным и цинк выделиться на катоде достаточно высоким выходом по току.

Для осаждения цинковых покрытий в гальванических цехах применяют различные электролиты: кислые, цианистые, аммиакатые, цинкатные и др., отличающиеся своими свойствами, качеством цинковых покрытий, условиями электролиза [1-2].

Различие в электролитах цинкования выражается также и в том, что различные типы электролитов требуют применения различных способов подготовки поверхности. Так, при покрытии аммиакатных электролитах необходима более тщательная очистка деталей от жировых загрязнений, чем в щелочных цианистых растворах.

Аммиакатно-хлоридные электролиты более агрессивны по отношению к оборудованию и вызывают коррозию стальных ванн при попадании раствора на стенки ванн. Более существенное различие в применении электролитов цинкования было установлено за последние годы в части антикоррозионных свойств покрытий, полученных из различных ванн.

Так, при испытаниях непассивированных цинковых покрытий во влажной атмосфере наиболее стойкими оказались покрытия, полученные в стандартном цианистом электролите, менее стойкими были покрытия, полученные в малоцианистых и щелочных цинкатных электролитах, хуже всех вели себя покрытия из кислых электролитов. Коррозия цинка в виде белых точек продуктов разрушения появлялась раньше и в большем количестве, чем во всех предыдущих случаях.

Устойчивость пассивированных цинковых покрытий к действию сернистого газа (SO2) также зависит от характера применяемого электролита: наибольшей устойчивостью обладают покрытия, полученные из цианистого электролита, а наименышей - в случае использования кислого хлоридного электролита.

Такое различие в поведении покрытий объясняется их структурными особенностями. В то же время проведенными испытаниями не установлено четкого различия в защите стальных изделий от коррозии при использовании электролитов различного типа и с этой точки зрения не представляется возможным отдать явное предпочтение кому-то одному из применяемых электролитов [3].

Цинкование в кислых электролитах. В кислых цинковых электролитах (сульфатных, борфтористоводорных) цинк находится в виде простого гидратированного иона и разряд его на катоде происходит по схеме:

ZnІ+ + 2и > Zn.

Выход по току, как правило, близок к 100%. Анодный процесс протекает без затруднений, а в результате химического растворения цинковых анодов, анодный выход по току больше 100 %. Это приводит к тому, что в процессе работы кислых ванн цинкования наблюдается увеличение концентрации цинка в электролите [1].

В кислых электролитах (цинкования катодная поляризация весьма незначительна, поэтому рассеивающая способность их очень низка, и они могут быть рекомендованы для покрытия изделий простой формы: листов, панелей, проволоки, болтов, наружной поверхности труб и т. п.).

Осаждение цинка ведут при температуре электролита 15-25° С и катод- ной плотности тока 1-2 А/дм2. Перемешивание электролита позволяет увеличить катодную плотность тока до 6 А/дм2. Выход по току составляет 95-98% причем величина его не меняется при изменении плотности тока в указанных выше пределах [1]. Содержание сульфата цинка может изменяться в больших пределах. Так, при цинковании ленты или проволоки в установках конвейерного типа, где благодаря подогреву электролита и интенсивному перемешиванию плотность тока доводится до 60-80 А/дм2, концентрация сульфата цинка увеличивается до 450-500 г/л.

Электролит характеризуется высокой электропроводностью и интенсивностью процесса, однако наличие хлоридов в электролите вызывает интенсивную коррозию оборудования, а остатки хлоридов в порах покрытия при плохой отмывке деталей после цинкования могут способствовать усилению коррозии покрытия [4].

1.2 Анодирование

Атмосферная коррозионная стойкость алюминия объясняется наличием оксидной пленки, образующейся сразу после взаимодействия металла с кислородом воздуха. Толщина оксидной пленки составляет (0,25- 1) 10-2 мкм. Анодное оксидирование или анодирование представляет собой электрохимический процесс, обеспечивающий существенное увеличение толщины оксидных покрытий. Улучшение физико-химических свойств оксидных покрытий значительно расширило области применения алюминия.

Оксидное покрытие на алюминии, полученное методом анодированияи отвечающее предъявляемым требованиям, является водостойким, коррозионностойким в атмосферных условиях, износостойким, обладает хорошими электроизоляционными свойствами и поглощает красители. Последнее позволяет получать поверхности разнообразной цветной гаммы[5].

Блестящие прозрачные покрытия на материале, отвечающем предъявляемым требованиям, позволяют использовать алюминий в декоративных целях и оптике.

Некоторые методы анодирования дают возможность получить покрытия от бледно-желтого цвета до бронзового и черного [6-7].

Анодирование алюминия - это образование особенного защитного покрытия на поверхности изделий электрическим методом. Оксидные пленки, которые образуется при этом процессе, имеют толщину от 5 до 25 мкм и надежно защищают металл от коррозии. Их же используют как основу для лакокрасочных покрытий. Данную процедуру могут применять и в декоративных целях. Перед тем как проводить анодирование постоянным током, деталь предварительно обезжиривают ацетоном и раствором едкого натра. Алюминиевую деталь и свинцовый катод помещают в охлаждаемую ванну с раствором серной кислоты (плотность 1 200--1 300 г/л). Процесс протекает при плотностях тока 10-50 мА/смІ детали (требуемое напряжение источника до 50--100 В). Температура электролита ключевым образом влияет на качество и естественный цвет оксидной пленки и поддерживается в диапазоне -20 до +20 °C [7].

Оксидная пленка при повышенных температурах бесцветная, тонкая и рыхлая, что позволяет окрашивать её практически любыми красителями. Пониженные температуры позволяют получить толстые плотные оксидные пленки с естественной окраской (как правило золотистых оттенков).

При получении описанным способом анодный оксид получается пористым, поэтому после анодирования часто применяют дополнительные методы обработки с целью закупорить поры. Обычно деталь длительно обрабатывают паром или кипятят в воде.

Качественно анодированные детали считаются хорошими изоляторами для напряжений до 100 В.

Реакция образования алюминиевой пленки:

2Al+3H2O=Al2O3+6H++6e

Однако так же параллельно с этим происходит растворение получаемой пленки и образование пор:

Al2O3+6H+=2Al3++3е

На сегодняшний день можно встретить компании предоставляющие различные услуги по анодированию алюминия. Это и классическое, и твердое, и цветное анодирование[8].

Процесс анодирования широко распространен во многих странах.

Перед нанесением покрытия алюминий или его сплав проходит некоторые стадии обработки.

На стадии основной обработки деталь приобретает размеры, близкие к заданным. Часто для деталей со сравнительно гладкой поверхностью обработка начинается с этих операций [9].

1.3 Подготовка поверхности

Гидропескоструйную и дробеструйную обработку выполняют воздействием на поверхность струи песка или дроби. Диаметр зерен песка обычно составляет 0,1 -0,3 мм, давление сжатого воздуха 0,1 - 0,5 МПа. В последнее время пескоструйная обработка практически полностью заменена гидропескоструйной.

Очистку изделий обычно выполняют в шкафах или гидропескоструйных аппаратах. Наблюдают за обрабатываемыми деталями через смотровые стекла. Гидропескоструйные установки имеют специальный бункер для смешения абразива с водой. Гидропескоструйную обработку деталей из алюминиевых сплавов рекомендуется проводить в камере из алюминиевых листов. При обработке в стальных камерах поверхностный слой алюминия может насытиться частицами железа. Пескоструйная или гидропескоструйная обработка не рекомендуется для мягких сплавов алюминия, так как частицы кварцевого песка внедряются в поверхностный слой.

Небольшие заусенцы и травильный шлам удаляют с поверхности изделий крацеванием щетками из стальной или латунной проволоки диаметром от 0,05 до 0,5 мм на станках или вручную. Линейная скорость рабочей части щетки обычно не превышает 1000 м/мин. Иногда крацевание проводят с применением смачивающей жидкости (воды, содовых или мыльных растворов).

При галтовке обрабатываемые детали загружают во вращающийся барабан или колокол. Вместе с деталями загружают полирующие элементы (стальные шарики или цилиндрики, речной песок, фарфоровый бой и т.д.). Детали обрабатываются в результате взаимного трения и трения полируюшие элементы. При сухой галтовке в качестве полирующих материалов при- меняют древесные опилки несмолистых пород деревьев. Мокрую галтовку часто проводят с применением обессоленной воды, в которую добавлено 3-5 г/л хозяйственного мыла. Ее также можно совмещать с процессами травления и обезжиривания. Для этого применяют обычные травильные и обезжириваюшие сильно разбавленные растворы.

Частота вращения галтовочных барабанов обычно составляет 10-60 об/мин. Стальные барабаны часто имеют шести- или восьмигранную форму, футерованы изнутри деревом или пластмассами. Галтовка является длительным процессом (от нескольких часов до нескольких суток). Мокрая галтовка дает очень хорошие результаты при обработке средних и мелких деталей и позволяет на одном и том же оборудовании выполнять операции травления, обезжиривания, полирования и глянцевания.

Разновидностью галтовки является виброгалтовка [6].Особенностью этого метода является то, что детали, абразив и наполнитель загружаются в барабан, которому сообщают колебания переменной частоты и амплитуды. Амп. колебаний обычно составляет 7-15 мм; частота колебаний лежит в пределах 1000- 1500 Гц. В качестве абразивного материала применяют шлифпорошок зернистостью 4. Продолжительность процесса составляет 2-- 3 часа. Виброгалтовку выполняют, например, в установках ПР-- 376A и ПР -355А. Последние могут быть составной частью автоматических и механизированных линий [8-9].

Виброгалтовка может быть осуществлена с применением растворов, ускоряющих процесс. В качестве рабочей жидкости для шлифования алюминиевых и магниевых сплавов может быть рекомендован 0,8%-ный водный раствор тринатрийфосфата, для полирования 1%-ный водный раствор хромового ангидрида или 2%-ная мыльная эмульсия.

Виброгалтовку следует применять для обработки мелких легкодеформируемых деталей, а также когда требуется обеспечить высокостабильную точность съема металла [9].

Шлифотатие - абразивная обработка, при которой инструмент совершает только вращательное движение, которое является главным движением резания, а заготовка- любое движение. Для обдирочного шлифования обычно применяют круги, изготовленные из абразивного материала, скрепленного керамической, минеральной или растительной связкой, смолами или жидким стеклом. Направление обработки при различных переходах рекомендуется изменять под углом 30 -- 90°. В этом случае уменьшается вероятность появления длинных рисок. Для быстрого удаления рисок от предыдущего перехода зернистость шлифовального круга должна быть меньше. Обычно при шлифовании выполняют четыре - семь переходов со сменой кругов на круги с более мелкой зернистостью.

Для изготовления абразивных инструментов часто применяют электрокорунд, состоящий в основном из оксида алюминия. Так, нормальный электрокорунд содержит 92 -95% оксида алюминия. В белом электрокорунде количество оксидаалюминия составляет 97 -- 99%. Для увеличения шлифующие способности абразивных кругов в электрокорунд вводят оксид титана, циркония, хрома. Например, применение хромистого электрокорунда увеличивает производительность на 20 -- 30% по сравнению с белым электрокорундом. Циркониевый электрокорунд обладает высокой прочностью. Шлифовальные круги из него имеют стойкость при обдирочном шлифовании в 10--40 раз выше стойкости инструмента из нормального электрокорунда.[8-9]

Для обработки мягких и вязких материалов (пластмасс, цветных металлов и других) применяют сферокорунд. В процессе шлифования его сферические зерна разрушаются, образуя острые режущие кромки, что обеспечивает высокопроизводительную обработку при малом выделении теплоты.

В случае, когда шлифуют металлы высокой микротвердости или оксидные пленки на металлах, рекомендуется применять карбиды кремния, бора, кубический нитрид бора (эльбор), синтетические и природные алмазы [9].

Обезжиривание и очистка деталей. Задачей химического обезжиривания является удаление с поверхности деталей жиров органического и минерального происхождения. Органические жиры остаются на детали после применения полировальных паст с олеином, стеарином или от соприкосновения с руками человека. Минеральные масла остаются от консервирующих смазочных материалов или попадают на металл в процессе механической обработки. В процессе химического обезжиривания удаляются также мелкие твердые загрязнения, удерживаемые на поверхности жировой пленкой. Пленки минеральных жиров обычно удаляются в органических растворителях; жировые загрязнения животного и растительного происхождения - в щелочных растворах [9].

Обезжиривание растворителями. Получили распространение следующие методы обезжиривания: погружением в жидкость в корзинах или на подвесках, в парах растворителя, струйным распылением.

В целях более полного использования растворов для очистки обезжиривание обычно проводят последовательно в двух-трех ваннах.

Обезжиривание в парах растворителя выполняют в подогреваемых закрытых ваннах. Детали в этом случае подвешивают на штангах в верхней части ванны. Детали сложной конфигурации с большим числом зазоров обезжиривают струйным распылением. Часто после обезжиривания в органических растворителях повторно проводят обезжиривание в щелочных растворах для удаления тонкой пленки жиров, препятствующей качественному анодированию.

Для обезжиривания используют горючие растворители (керосин, бензол, бензин, уайтспирит, разжижитель РДВ) или негорючие (хлорированные углеводороды). При применении горючих растворителей в целях пожарной безопасности подогрев рекомендуется вести через водяную рубашку. Ванну для керосина или бензина изготовляют из алюминия, так как этот металл не искрит при ударах. Использование хлорированных углеводородов позволяет обезжиривать при повышенных температурах. Однако тетрахлорэтилен не рекомендуется для титановых сплавов, а трихлорэтилен для алюминия, титана и меди.

Обезжиривание в щелочных растворах. Для удаления, жировых загрязнений животного или растительного происхождения применяют горячие щелочные растворы. Для облегчения отрыва загрязнений от поверхности металла в щелочные растворы вводят специальные вещества -эмульгаторы Эмульгаторы, проникая в пространство между отделяемыми загрязнениями металлом, препятствуют слиянию пленки в сплошную и превращают ее эмульсию. Распространенным эмульгатором является жидкое стекло, но применение его требует тщательной последующей промывки изделия. При анодировании в кислом растворе остатки жидкого стекла могут образовать нерастворимую пленку оксида кремния, препятствующую росту сплошного слоя оксида. Иногда в качестве эмульгатора применяют хозяйственное мыло (концентрация до 3 - 5 г/л) или тринатрийфосфат. Широкое распространение получили синтетические эмульгаторы ОП - 7,ОП -- 10, сульфоно. НП - 3, синтанол ДС 10. Для обезжиривания алюминия и цинка, раство- ряющихся в щелочах, применяют или слабо-концентрированные растворы или растворы углекислого натрия. Ускорению обезжиривания способствуе проведение процесса при повышенной температуре и интенсивном переме шивании раствора. Для уменьшения образования пены при перемешиваник сжатым воздухом в раствор добавляют пеногаситель КЭ-- 10-- 21 в количе стве до 1 г/л. Температура раствора при химическом обезжиривании обычно поддерживается в диапазоне 70 -- 90°C.

Продолжительность обработки колеблется в пределах 3-30 мин в зависимости от степени загрязненности детали и применяемой технологии обезжиривания. При хорошем обезжиривании поверхность изделия при последующей промывке смачивается равномерно.

Применение струйного метода позволяет резко сократить время пс сравнению с обработкой в стационарной ванне (до 10 раз).

Иногда при щелочном обезжиривании для удаления остатков паст и жиров применяют молотую венскую известь. Обезжиривание в этом случае ведут вручную с применением щеток и тряпок. Для обезжиривания в заво- дских условиях выпускают синтетические моющие средства ТМС-31, TMC - 70, МЛ - 51, МЛ -- 52, Деталин, Импульс, Лабомид. Для обезжиривания можно также применять жидкости, выпускаемые для мытья посуды, и бытовые стиральные порошки, при условии, что обезжиривающие составы не окажут заметного растворяющего воздействия на металл [7-8].

Электрохимическое обезжиривание. Более эффективным, чем химическое обезжиривание, является электрохимическое обезжиривание. Оно заключается в том, что очищаемые детали выполняют функцию одного из электродов гальванической ванны; функцию второго электрода обычно выполняют листы из коррозионно-стойкой стали.

Процесс интенсифицируется в результате того, что на электроде выделяются пузырьки водорода (при катодном обезжиривании) или кислорода (при анодном обезжиривании), которые способствуют разрушению жировой пленки. Иногда обезжиривание ведут на переменном токе промышленной частоты. Чаще применяют обезжиривание на катоде, так как детали из меди и ее сплавов, пинка, алюминия и других металлов при анодном обезжиривании окисляются. Кроме того, на катоде выделяется большее количество газа, что интенсифицирует процесс. Однако длительное нахождение деталей на катоде может привести к насыщению поверхности металла водородом.

Электрохимическое обезжиривание обычно проводят в растворах, аналогичных применяемым для химического обезжиривания, но менее концентрированных. Особенно это относится к входящим в состав растворов эмульгаторам, так как большое количество пены задерживает выход газов и даже может привести к образованию взрывоопасных смесей. Плотность тока при электрохимическом обезжиривании обычно составляет 1- 10 A/дм2.

Электрохимическое обезжиривание часто проводят после предварительного химического обезжиривания. Эффективность электрохимического обезжиривания деталей сложной конфигурации обычно невысока (из-за пераспределения плотности тока) [6].

Химическое травление. Алюминий и большинство его сплавов подвергаются частичному травлению в ходе операции обезжиривания в растворе сильной щелочи. Однако на поверхности алюминия в большом количестве выделяются темные пятна. Из-за этого вместо операции травления, после обезжиривания алюминия и его сплавов идет операция осветления (уст. декапирования). Состав декапирующего электролита для алюминия включает в себя: азотную и иногда плавикову кислоту[6].

В ходе операции осветления с поверхности детали удаляется слой нерастворимых в щелочи солей, оксидом и гидроксидов, включенных в состав алюминиевого сплава[6].

Стальные детали же однозначно придется подвергнуть травлению, так как в результате термической закалки или длительного хранения на его поверхности образуется слой оксида и гидроксида железа, который препятствует гальваническому нанесению металла [1].

Большинство сплавов железа способны качественно протравливаться под действием соляной и серной кислот с содержанием 5-10%. Однако высоколегированные стали необходимо либо протравливать в азотной или плавиковой кислоте для растворения кремния, либо дополнительно подвергнуть операции осветления.

Так же стальные детали целесообразно подвергнуть операции активирования поверхности. Это целесообразно особенно в том случае, если из технологической схемы была исключена операция травления за ненадобностью.

1.4 Обработка покрытия

Цинковое покрытие под действием влажного воздуха и кислорода является качественной защитой стальных изделий, однако строительные углы могут подвергаться прямому контакту с водой или даже с токопроводящими жидкостями. Из этого следует, что изготовленное изделие необходимо дополнительно защитить пассивирующей пленкой. Для создания такой пленки необходимо использовать операцию хроматирования, которая химически высаживает на поверхности металла 0,2-0,3мкм сплошной твердой хромовой пленки, которая позволяет сохранить декоративные свойства на более долгий срок [3].

Оксидная пленка на поверхности алюминия обладает высокой сорбционной способностью, что является проблемой на влажном воздухе. Для того, что бы эти поры были перекрыты часто используют окрашивание или промасливание [6].

1.5 Выбор вида покрытия и его толщины

Рис.1. Уголок строительный

Рис.2. Кронштейн

Для процесса цинкования выбираем сталь Ст3 по ГОСТ 380-2005.

Для процесса анодирования выбираем сплав Д16 по ГОСТ 4784-97.

Таблица 1.5.1.

Выбор вида покрытия и его толщины

Изделие

Материал

Способ изготовления

Габаритные размеры, мм

Назначение покрытия

Материал покрытия

Толщина

Уголок строительный

Ст3

Горячая прокатка

100х75х8

Sпов=0,03м2

Защитное

Цинк

6-9

Кронштейн

Д16

Штамповка

220х135х15

Sпов=0,03м2

Защитное

Оксид алюминия

24-27

Таблица 1.5.2.

Состав материалов в %

Материал

С

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

N

Cu

As

Fe

Al

Mg

Ti

Zn

Ст3

0.14-0,22

0,15-0,3

0,4-0,65

До 0,3

До 0,05

До 0,04

До 0,3

До 0,008

До 0,3

До 0,08

97

-

-

-

-

Д16

До 0,3

До 0,025

До 0,05

До 0,3

99.3

До 0,05

До 0,15

До 0,01

1.6 Технологическая схема цинкования

Таблица 1.6.1.

Технологическая схема цинкования

№

Операция

Состав электролита (раствора, пасты)

рН

Температура, 0С

Плотность тока, А/дм2

Время, мин

Компоненты

Концентрация, г/л

Катод

Анод

1

Монтаж детали

-

-

-

-

-

-

Обезжиривание химическое

NaOH

Na2СO3

Na3PO4•12H2O

синтанол ДС-10

5-15

15-35

15-35

3-5

60-80

-

-

5

3

Промывка проточная

вода

-

50-60

-

-

2

4

Обезжиривание электрохимическое (реверс.)

Na2СO3

Na3PO4•12H2O

20-40

20-40

50-60

-

-

5

5

Промывка 2-х каскадная

вода

18-25

-

-

2

6

Травление

H2SO4

ингибитор КИ-1

150-200

3-5

18-30

-

-

2

7

Промывка 2-х каскадная

вода

18-25

-

-

2

8

Активирование

H2SO4

50-100

15-30

-

-

0,25-0,75

9

Промывка 2-х каскадная

вода

18-25

-

-

2

10

Цинкование

ZnSO4•7H2O

Na2SO4•10H2O

Al2(SO4)3•18H2O

декстрин

200-250

50-100

20-30

8-10

3,6-4,4

15-30

1-6

1-6

5

11

Улавливание

деионизированная вода

-

18-25

-

-

1

12

Промывка 2х каскадная

вода

18-25

-

-

2

13

Осветление и пассивация

HNO3

Na2Cr2O7

Na2SO4•10H2O

3-7

25-35

10-15

15-30

-

-

0,5-1

14

Улавливание

деионизированная вода

-

18-25

-

-

1

15

Промывка 2х каскадная

вода

-

18-25

-

-

2

16

Сушка

Воздух

-

90-100

-

-

-

1.7 Технологическая схема анодирования алюминиевых сплавов

Таблица 1.7.1.

Технологическая схема анодирования алюминиевых сплавов

№

Операция

Состав электролита (раствора, пасты)

Температура, 0С

Плотность тока,А/дм2

Время, мин

Компоненты

Концентрация, г/л

pH

катод

анод

1

Монтаж деталей

-

-

-

-

-

-

2

Обезжиривание и травление

NaOH

Na3PO4•12H2O

8-12

20-50

40-70

-

-

3-10

4

Промывка проточная

вода

-

60-70

-

-

2

5

Осветление

HNO3

200-250

20-25

-

-

0,5

6

Промывка 2х каскадная

H2O

-

18-25

-

-

2

7

Анодирование

H2SO4

180-200

15-23

0,5-1

1,0-2,0

40

8

Промывка 2х каскадная

H2O

-

18-25

-

-

2

9

Окрашивание

Черный 2К

10-20

5,5-7,0

40-60

-

-

5

10

Промывка 2х

каскадная

H2O

-

18-25

-

-

2

11

повышение цветостойкости

Co(CH3COO)2

Ni(CH3COO)2

H3BO3

0,85-1,15

5,2-6,8

7,5-9,5

90-100

20-30

12

Улавливание

деионизирован-ная вода

-

18-25

-

-

1

13

Сушка

Воздух

-

100-110

-

-

3-10

2. Расчетная часть

2.1 Фонд времени работы оборудования

Рабочее время каждой автооператорной линии берем одинаковое, так как они будут располагаться в одном цехе.

Расчет рабочих дней в году.

tH=366-104-14=248 (дней)

366 - дней в году, 106 - выходные дни, 14-праздничные дни.

Расчет действительных рабочих дней.

tд= tH-aЧtH/100=248-10Ч248/100=223 дня

где а-потери времени на простой, принимаем 10 %.

tд`= tдЧtCMЧnсм=223Ч7,9Ч2=3523,4ч

tCM-время смены, ч

nсм-число смен в сутках.

Среднесуточное время работы

tc=( tд`- tдЧtпз)/tH

tпз- время нахождения деталей в аппарате. Принимаем 0,4 ч.

tc=( tд`- tдЧtпз)/tH=(3523,4-0,4Ч223)/248=13,85 часа

2.2 Производственная программа цеха

Годовая производительность линии анодирования

Фг=Фз+бЧФз/100=15000+2Ч15000/100=15300м2

Б-процент переработанного брака принимаем 2%

ФС=Фг/ tH=15300/248=62м2

Годовая производительность линии цинкования

Фг=Фз+бЧФз/100=20000+2Ч20000/100=20400м2

Б-процент переработанного брака, согласно [8] принимаем 2%

ФС=Фг/ tH=20400/248=82м2

Площадь анодированной детали 0,03 м2.

Площадь цинкованной детали 0,03 м2.

Детали для анодирования загружаем по 16 штук (4 детали на 4), общей площадью на подвеске 0,48 м2.

Для деталей под цинкование предполагаем загружать 1 штангу, содержащую 16 детали, общей площадью 0,48 м2.

Таблица 2.2.1.

Производственная программа цеха

Покрытие

Единица загрузки подвески, м2.

Производственная программа

Годовая

Суточная

м2

Количество единиц загрузки

м2

Количество единиц загрузки

Цинк

0,48

20400

42500

82

171

Анодирование

0,48

15300

31875

62

129

2.3 Определение времени обработки изделия

Продолжительность процессов электролитического осаждения металлов рассчитывается по уравнению.

Где m- толщина покрытия, мкм; P-плотность осаждаемого металла, г/см3; i- катодная плотность тока, А/см2; KЭ-электрохимический эквивалент, г/АЧч; -выход по току при осаждении металла,%.

Осаждение цинка

Процесс анодирования

2.4 Расчет автооператорной линии

Ритм выдачи подвески для анодирования

ф=(3600Чtc)/Фс=3600Ч13,85/129 =387с

Для цинкования

ф=(3600Чtc)/Фс=3600Ч13,85/175=285с

Для автооператорной линии нормой является интервал ритма выдачи от 275 с до 600с.

Анодирование

N=принимаем 7.

Цинкование

N=, принимаем 2.

Затем мы рассчитываем время необходимое для загрузки и выгрузки ванны:

Для обеих подвесок принимаем приблизительную величину H=1 м (равна высоте подвески или больше ее)

- скорость подъема подвески. Принимаем 0,13 м/с согласно[9].

Для анодирования и цинкования операции промывки (горячей и холодной_, обезжиривания, улавливания, декапирования и активирования принимаем равными по времени. Следовательно:

=136с

=46с

=76с

=316с

=316с

=136с

=136с

=46с

=46с

=316с

Количество ванн для каждого вида обработки:

Для Анодирования

. Принимаем 1

. Принимаем 1

. Принимаем 1

. Принимаем 1

Для цинка

. Принимаем 1

. Принимаем 1

. Принимаем 2

. Принимаем 2

. Принимаем 1

. Принимаем 1

. Принимаем 1

Расчёт габарита ванны

Длинна:

L=nЧl1+(n-1)Чl2 +2Чl3

Где n-число подвесок. l1 - размер подвески, l2 - расстояние между подвесками, l3 - расстояние от крайней подвески до стенки. Принимаем согласно [8].

Ширина:

b=b1Чnk+2ЧnkЧb2+2Чb3+naЧb4

Где b1 - размер подвески по ширине ванны, b2 - расстояние между анодом и ближайшим краем, b3 - расстояние между анодом и стенкой ванны, b4 - толщина анода, nk и na- количество катодных и анодных штанг. Принимаем согласно [8].

Высота:

h=(h1+h2+h3)+hб

Где hб- расстояние от зеркала электролита до верхнего края бортов,

h1- высота подвески,

h2- расстояние от дна, до нижнего края подвески,

h3- расстояние от зеркала электролита до верхнего края подвески. Принимаем согласно [8].

Рассчитываем габариты ванны для анодирования.

L= 0,5+2Ч0,1=0,7 м.

b= 0,4+2*0,1+2*0,1+2*0,01=0,82м

h=((0,044*5+0,05*4)+0,2+0,05) + 0,2=0,9 м

Тогда принимаем стандартные габариты ванны: длинна - 1м, высота - 1 м, ширина ванны - 1 м.

Объем электролита

Vэ=1 Ч1Ч(1-0,15)-0,0043=0,9м3

Для цинкования

Как было сказано выше, погружается одна штанга, на которую завешиваются 18 деталей: по 6 вертикально расположенных в 3 ряда деталей.

L=0.5++2Ч0,1=0.7 м

b=0.4+2Ч0,1+2Ч0,1+2Ч0,01=0,82

h= ((0,5 +0,15+0,02)+0,1+0,05) + 0,1=0,92м

Тогда, принимаем стандартные габариты ванны: длинна - 1 м, высота - 1м, ширина ванны - 1 м.

Объем электролита

Vэ=1Ч1Ч (1-0,1)-0,0039=0,9м3

Таблица 2.4.1.

Расчетные данные для ванн автооператорных линий

Наименование ванны

Продолжительность операции, мин

Количество ванн для нанесения покрытия

Габаритные размеры, м

Объем, М3

АЛГ-76МЭ

40

7

1Ч1Ч1

0,9

АЛГ-76МЭ

5

2

1Ч1Ч1

0,9

Так же дополнительно рассчитаем размеры баков для приготовления электролитов. Объем электролита в каждой ванне составляет 0,9м3. Чтобы расчитать радиус данного аппарата следует задаться высотой бака 1.2 м. Из этого следует, что радиус аппарата составляет:

м

Предполагается, что помешение дял приготовления электролитов будет иметь размер 6 м в длину и 6 м в ширину. Из этого предполагаем, что мы можем установить до 12 баков.

2.5 Расчет количества автооператоров

Zоп= (K/ф)Ч(t2+tв+tост)

К принимаем в интервале от 1,5-2.

T2=Z Ч (N+1)/V2

tв=2ЧHЧ(N+1)/Vв

tост=NзЧtост`+tост``+tост```=20ЧN+[6

Для анодирование N=14, V2=0.13м/с , Vв=0,13м/с, Н=0,5 м, Z=0.32м

t2=0,32Ч(14+1)/0,13=37с

tв=2Ч0,5Ч(14+1)/0,13=116с

tост= 20Ч14+8Ч

Тогда Z=1,5Ч(37+116+432)/387=2 принимаем 2 автооператора.

Для цинка N=17, V2=0.2м/с , Vв=0,2м/с, Н=0,5 м, Z=0.32м

t2=0,32Ч(17+1)/0,2=29с

tв=2Ч0,5Ч(17+1)/0,2=90с

tост= 20Ч17+6с

Тогда Z=1,5Ч(29+90+464)/285=3 принимаем 3.

3. Расход материалов

3.1 Электроды

Расчет катодов для анодирования. Расход катодов на первоначальную загрузку. Так как мы используем сернокислый электролит, то в качестве анода можно использовать свинцевые пластины площадью, совпадающей с площадью анода. Sа=0,48 м2.

Тогда площадь одной пластины составит 0,24м2. Высчитываем массу катода для одной ванны.

,

Для 7 ванн, на первоначальную загрузку используем электроды общей массой 378кг. С учетом того, что катод не полностью находятся в ванне, то с условием коэффициента погружения 0,8 принимаем массу катодов 473кг.

Так же аналогичные катоды можно изготовить из алюминия, титана или нержавеющей стали.

Теперь рассчитаем расхода анода на 100м2 покрытия (потери на шлам принимаем 5%).

На годовую программу буде необходимо 450кг свинца

Расчет для цинкования. При цинковании используется площадь анода, равной площади катода. Мы используем с двух сторон, относительно катода анодные штанги. Следовательно площадь одного анода составит 0,24 м2.

Высчитываем массу анода для одной ванны.

,

Тогда для двух ванн масса анодов с учетом коэффициента загрузки 0,8 составит: 88 кг.

Теперь рассчитаем расхода анода на 100м2 покрытия (потери на шлам принимаем 5%).

Для выполнения годовой программы необходимо 900кг цинковых анодов.

3.2 Расход веществ на приготовление и эксплуатацию электролита

1) Расход веществ на первоначальное приготовление:

С - концентрация вещества (г/л);

V - объем электролита в ванне (м3);

n - количество ванн;

2) Расход вещества на 100м2 покрытия:

С - концентрация вещества (г/л);

N - удельный расход электролита (л/м2);

3) Расход вещества на год:

С - концентрация вещества (г/л);

N - удельный расход электролита (л/м2);

P - годовой план;

Сводим все вычисления в таблицу 3.2.1.:

Таблица 3.2.1.

Компонент

Концентрация, г/л.

Расход на первичное приготовление, кг

Расход на 1002 покрытия, кг.

Расход на годовую программу, кг.

Электрохимическое обезжиривание (цинкование)

NaOH

15

13,5

0,3

61,2

Na2СO3

35

31,5

0,7

142,8

Na3PO4*12H2O

35

31,5

0,7

142,8

синтанол ДС-10

5

4,5

0,1

20,4

Химическое обезжиривание (цинкование)

Na2СO3

40

36

0,8

163,2

Na3PO4*12H2O

40

36

0,8

163,2

Травление (цинкование)

H2SO4

200

180

4

816

Ингибитор КИ-1

5

4,5

0,1

20,4

Активирование

H2SO4

50

45

1

204

Цинкование

ZnSO4Ч12 H2O

250

450

5

1020

Na2SO4*10H2O

100

180

2

408

Al2(SO4)3*18H2O

30

54

0,6

122,4

Декстрин

10

18

0,2

40,8

Осветление и пассивирование (цинкование)

Na2Cr2O7

35

31,5

0,7

142,8

HNO3

7

6,3

0,14

28,56

Na2SO4*10H2O

15

13,5

0,3

61,2

Обезжиривание и травление (анодирование)

NaOH

12

10,8

0,24

36,72

Na3PO4

50

45

1

153

Осветление (анодирование)

HNO3

250

225

5

765

Анодирование

H2SO4

200

1260

4

612

Окрашивание

Черный 2К

20

18

1

61,2

Повышение цветостойкости

Co(CH3COO)2

1,15

1,035

0,023

3,519

Ni(CH3COO)2

6,85

6,165

0,137

20,961

H3BO3

9,5

8,55

0,19

29,07

3.3 Расход воды на промывку

Таблица 3.3.1.

Затраты воды на промывку при цинковании

Номер промывки

Гор.авт.1

Хол.каск.1

Хол.каск.2

Хол.каск.3

Хол.каск.4

Хол.каск.5

Общ. поверхность промыв. деталей S, мІ/ч

5,1

5,1

5,1

5,1

5,1

5,1

Уд. унос р-ра деталями из ванны, мл/мІ

120

120

120

120

120

120

Конц. в-ва в ванне (в пересчете на металл), г/л

50

25

50

50

56

56

Доп. Конц-ция в-ва после промывки, г/л

0,1

0,1

0,1

0,1

0,01

0,01

Коэф. ванн улавл. (при 1 к=2,5; при 2 к=5)

1

1

1

1

2,5

2,5

Коэф. степени очистки поверхности, Ко

500

250

500

500

2240

2240

Количество ванн промывки

1

2

2

2

2

2

Уд. расход воды при каскад. промывке, л/мІ

0,000

1,897

2,683

2,683

5,679

5,679

Уд. расход хол. воды при авт. подаче, л/мІ

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Уд. расход гор. воды при авт. подаче, л/мІ

30,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Расход воды при каскад. промывке, л/ч

0,000

9,677

13,685

13,685

28,965

28,965

Расход хол. воды пpи авт. подаче, л/ч

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Расход гор. воды пpи авт. подаче, л/ч

153,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Таблица 3.3.2.

Расход воды на промывку при анодировании

Номер промывки

Гор.авт.1

Хол.каск.1

Хол.каск.2

Хол.каск.3

Общ. поверхность промыв. деталей S, мІ/ч

3,8

3,8

3,8

3,8

Уд. унос р-ра деталями из ванны, мл/мІ

120

120

120

120

Конц. в-ва в ванне (в пересчете на металл), г/л

50

50

50

50

Доп. Конц-ция в-ва после промывки, г/л

0,1

0,1

0,1

0,1

Коэф. ванн улавл. (при 1 к=2,5; при 2 к=5)

1

1

1

1

Коэф. степени очистки поверхности, Ко

500

500

500

500

Количество ванн промывки

1

2

2

2

Уд. расход воды при каскад. промывке, л/мІ

0,000

2,683

2,683

2,683

Уд. расход хол. воды при авт. подаче, л/мІ

0,000

0,000

0,000

0,000

Уд. расход гор. воды при авт. подаче, л/мІ

30,000

0,000

0,000

0,000

Расход воды при каскад. промывке, л/ч

0,000

10,196

10,196

10,196

Расход хол. воды пpи авт. подаче, л/ч

0,000

0,000

0,000

0,000

Расход гор. воды пpи авт. подаче, л/ч

114,000

0,000

0,000

0,000

Суммарно на промывку для выполнения годового плана необходимо:

· 1060 м3 горячей воды

3.4 Расчет очищенной воды

На первое приготовление электролита необходимо 27,9м3 очищенной воды. В ходе эксплуатации на деталях уносится 0,2л/м2, так как используемые детали имеют простую форму. Из этого следует, что в ходе эксплуатации удаляется 7м3 очищенной воды.

Помимо уноса на деталях, следует так же учесть унос влаги с зеркала электролита. Наибольшей проблемой испарение является у процессов, протекающих с повышенной температурой. В нашей работе к таким процессам относятся все виды обезжиривания, а так же процесс окрашивания. Используя формулу Крауза произведем рассчет потери очищенной воды. Расчет проводим для одной ванны с использованием средней температуры этих процессов.

X2=0.019 кг/кг Х1= 0,24кг/кг(принимаем температуру электролита 600С), с=0,71.

Данные принимаем для каждой ванны с повышенной температурой. Следовательно, всего теряется 32,4 кг/ч воды. Так как аппарат работает до 16 часов в сутки, то в день расходуется 518,4 л очищенной воды. За год будет израсходовано более 128, 56 м3.

3.5 Общие годовые затраты материалов

Таблица 3.5.1.

Годовые затраты материалов

Материал

Количество, кг (м3 для воды)

NaOH

98

Na2СO3

306

Na3PO4*12H2O

459

Синтанол ДС-10

21

H2SO4

1632

Ингибитор КИ-1

21

ZnSO4Ч12 H2O

1020

Na2SO4*10H2O

470

Al2(SO4)3*18H2O

123

Декстрин

41

Na2Cr2O7

143

HNO3

794

Черный 2К

62

Co(CH3COO)2

3,5

Ni(CH3COO)2

21

H3BO3

29

Свинцовые аноды

450

Цинковые аноды

900

Очищенная вода

123

Горячая вода

1060

Холодная вода

500

4. Электрический баланс

Таблица 4.1.

Электрический баланс цинкования

РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЯ НА ВАННЕ

Потенциал анода, В

-1

Потенциал катода, В

-1,2

Анодная плотность тока, А/дмІ

5

Катодная плотность тока, А/дмІ

5

Площадь единичной загрузки, дмІ

48

Сила тока на ванне, A

240

Расстояние между электpодами, см

20

Удельная электpопpоводность электpолита, 1/(Ом·см)

3,99E-01

Электродная поляризация в ванне

0,200

Проходная плотность тока, А/кв.см

0,05000

Падение напряжения в электролите, В

2,506

Потери напряжения в электродах и контактах ванны, В

0,406

Падение напряжения в шинопроводе, В

0,311

Минимальное напряжение на генераторе тока, В

3,423

Коэф., учит. потери напряжения в контактах (0,02-0,1)

0,100

Коэф., учит. увел. напряжения за счет газонаполнения (0,01-0,2)

0,105

Напряжение на ванне, В

3,27

РАСЧЕТ ШИH

Длина шины, м

4

Измеренное уд. сопротивление материала шины, Ом·ммІ/м

0,0178

Температурный коэффициент материала шины

0,00445

Рабочая температура шины, єC

40

Температура измерения уд.сопротивления, єC

18

Уд. сопротивление материала шины при ср. тем-ре шин

0,01954

Сечение шины, ммІ

120,56

Таблица 4.2.

Электрический баланс анодирвоания

РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЯ НА ВАННЕ

Потенциал анода, В

12,29

Потенциал катода, В

0

Анодная плотность тока, А/дмІ

2

Катодная плотность тока, А/дмІ

2

Площадь единичной загрузки, дмІ

48

Сила тока на ванне, A

96

Расстояние между электpодами, см

20

Удельная электpопpоводность электpолита, 1/(Ом·см)

7,39E-01

Электродная поляризация в ванне

12,290

Проходная плотность тока, А/кв.см

0,02000

Падение напряжения в электролите, В

0,541

Потери напряжения в электродах и контактах ванны, В

1,925

Падение напряжения в шинопроводе, В

1,476

Минимальное напряжение на генераторе тока, В

16,232

Коэф., учит. потери напряжения в контактах (0,02-0,1)

0,100

Коэф., учит. увел. напряжения за счет газонаполнения (0,01-0,2)

0,105

Напряжение на ванне, В

14,18

РАСЧЕТ ШИH

Длина шины, м

4

Измеренное уд. сопротивление материала шины, Ом·ммІ/м

0,0178

Температурный коэффициент материала шины

0,00445

Рабочая температура шины, єC

40

Температура измерения уд.сопротивления, єC

18

Уд. сопротивление материала шины при ср. тем-ре шин

0,01954

Сечение шины, ммІ

10,17

Таблица 4.3.

Электрический баланс электрохимического обезжиривания

РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЯ НА ВАННЕ

Потенциал анода, В

0,433

Потенциал катода, В

-0,876

Анодная плотность тока, А/дмІ

2

Катодная плотность тока, А/дмІ

8

Площадь единичной загрузки, дмІ

134

Сила тока на ванне, A

1072

Расстояние между электpодами, см

15

Удельная электpопpоводность электpолита, 1/(Ом·см)

0,343

Электродная поляризация в ванне

1,309

Проходная плотность тока, А/кв.см

0,04000

Падение напряжения в электролите, В

1,749

Потери напряжения в электродах и контактах ванны, В

0,459

Падение напряжения в шинопроводе, В

0,352

Минимальное напряжение на генераторе тока, В

3,869

Коэф., учит. потери напряжения в контактах (0,02-0,1)

0,060

Коэф., учит. увел. напряжения за счет газонаполнения (0,01-0,2)

0,150

Напряжение на ванне, В

3,52

РАСЧЕТ ШИH

Длина шины, м

5

Измеренное уд. сопротивление материала шины, Ом·ммІ/м

0,0178

Температурный коэффициент материала шины

0,00445

Рабочая температура шины, єC

40

Температура измерения уд.сопротивления, єC

18

Уд. сопротивление материала шины при ср. тем-ре шин

0,01954

Сечение шины, ммІ

595,67

Таблица 4.4.

Подобранные выпрямители тока [10]

Название

Рабочее напряжение, В

Напряжение, В

Сила тока, А.

Количество

СТРАТ-3003ВГ

380

12

300А

3

Данный выпрямитель тока можно настроить на необходимую силу тока и напряжения а так же использования функции реверса.

5. Тепловой баланс

Таблица 5.1.

Тепловой баланс цинкования

РАСЧЕТ ТЕПЛА НА НАГРЕВ РАСТВОРА ВАННЫ

Длина ванны (внутренний размер), м

1

Ширина ванны (внутренний размер), м

1

Высота ванны (внутренний размер), м

1

Толщина стенки ванны, м

0,005

Плотность материала ванны, кг/мі

7850

Толщина футеровки, м

0,01

Плотность материала футеровки, кг/мі

1380

Высота раствора в ванне, м

0,75

Объём корпуса ванны, мі

0,025

Масса ванны, кг

196,250

Объём футеровки, мі

0,050

Масса футеровки, кг

69,000

Поверхность зеркала раствора, мІ

1,00

Общая поверхность стенок и дна ванны, мІ

5,00

Объем раствора, мі

0,700

Удельная теплоемкость раствора при его нач. тем-ре, Дж/кг·K

4130

Плотность раствора, кг/мі

1116

Удельная теплоемкость матеpиала коpпуса ванны, кДж/кг·K

0,462

Удельная теплоемкость матеpиала футеpовки, кДж/кг·K

1,76

Hачальная темпеpатуpа раствора, єC

10

Конечная темпеpатуpа раствора, єC

30

Масса р-ра, кг

781,2

Часовой расход тепла на нагрев раствора, Qp, кВт·ч

17,92

РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ ОТ РАСТВОРА СТЕНКЕ

Темпеpатуpный коэффициент объемного pасшиpения, 1/K

1,82E-04

Темпеpатуpа стенки со стоpоны раствора, єC

25

Кинематическая вязкость при при ср тем-ре р-ра, мІ/с

0,000001010

Коэф. динамической вязкости при ср тем-ре р-ра, Па.с

0,001000000

Удельная теплоемкость при ср тем-ре раствора, кДж/кг·K

4,19

Коэффициент теплопpоводности при ср тем-ре раствора, Вт/м·K

0,599

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены