Оборудование и оснастка для нанесения покрытий

10.7. Оборудование и оснастка для нанесения покрытий

Нанесение гальванических покры­тий осуществляется в ваннах, кото­рые делятся на стационарные, коло­кольные и барабанные.

Стационарные ванны представля­ют собой прямоугольные ил и круглые резервуары, сваренные из листовой стали толщиной 4 — 5 мм. Для защи­ты стенок ванн от действия электро­лита и предотвращения загрязнения электролита продуктами растворе­ния стенок внутренние поверхности ванн футеруют. Выбор материала футеровки зависит от состава и тем­пературы рабочего раствора. Ис­пользуемый в качестве футеровочного материала свинец стоек к концен­трированной серной, сернистой, фос­форной, хромовой и холодной плавиковой кислотам, к концентрирован­ной уксусной, щавелевой и винной кислотам (к двум последним — толь­ко при отсутствии кислорода), а так­же к водопроводной не слишком мяг­кой воде; не стоек к соляной, разбав­ленной азотной (менее 70 %), уксус­ной (в присутствии кислорода) кисло­там; мало стоек к едким щелочам и сильно растворяется в известковой воде при доступе кислорода. Заметно растворяется в дистиллированной воде в присутствии кислорода.

Из пластических масс для футеровки применяют листовой вини­пласт. Температурный интервал его применения — 0 — 60 °С; при темпе­ратурах ниже нуля его хрупкость воз­растает. Листовой винипласт нестоек к действию ароматических и хлориро­ванных углеводородов, кетонов, сложных эфиров и концентрирован­ной азотной кислоты. Менее распро­странен и на 10°С более термостоек полихлорвиниловый пластикат. Он устойчив во всех обычных гальвани­ческих электролитах, включая хро­мовый и травильный (сернокислый) при температурах до 70°С и выше, хотя при продолжительной работе и температуре выше 70°С заметно ко­робится.

Ванны для хромирования футеру­ют армированным стеклом (рис. 10.15) толщиной 5,5 мм с за прессован­ной в него проволочной стальной сет­кой.

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 следующего расчета: одна секция на 0,7 — 0,8м длины ван­ны. Иногда для улучшения эффектив­ности отсоса воздуха применяют оп­рокинутые бортовые отсосы.

Ванны, потребляющие электриче­ский ток, устанавливают на опорных изоляторах, а остальные — на под­ставках из железа. Ванны с паровым нагревом снабжают 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 изго­товляют из титана, свинца или освин­цованной стальной трубы. В качестве барботеров применяют также змее­вики из пластмассы. Ванну для хро­мирования нагревают при помощи

пароводяной рубашки, образуемой между двумя ваннами, вставленны­ми одна в другую.

Основные размеры и параметры стационарных ванн указаны в табл. 10.10. Для завешивания деталей в ванне и подвода к ним электрическо­го тока используют подвесочные при­способления (рис.10.16).

Колокольные ванны применяют для нанесения покрытий на мелких деталях. Характеристики колоколь­ных ванн приведены в табл. 10.11. Эти ванны изготовляют из изолирующих материалов: эбонита, винипласта или гуммированной стали (в форме усеченного конуса) и устанавливают на двух чугунных стойках. К одной из них прикрепляют кронштейн, поддерживающий электродвигатель с червячным редуктором, который свя­зан с колоколом посредством зубча­тых колес. Ток подводят к деталям (катоду) металлическими щетками, трущимися о медное кольцо, укреп­ленное в дне колокола. Отсюда ток передается к покрываемым деталям через медные болты, проходящие че­рез дно колокола и соединяющиеся с внутренними контактными пласти­нами. Часто практикуется также по­дача тока к деталям сверху при помо­щи гибкого провода с грузом, контак­тирующим с деталями. Анод пред­ставляет собой горизонтально или наклонно расположенную пластину, опускаемую в колокол на вертикаль­ном стержне. Для придания колоко­лу необходимого наклона и для удоб­ства разгрузки стационарных коло­кольных ванн имеется специальное приспособление из зубчатого сегмен­та с червячным зацеплением. Боль­шие колокола при разгрузке накло­няют при помощи поворотного колеса или штурвала. При этом детали вме­сте с электролитом попадают на сет­ку; электролит стекает в специаль­ную ванну, откуда снова поступает в колокол (рис. 10.17).

Рекомендуемые материалы

Ванны для никелирования и меднения оборудуют змеевиками для на­грева электролита паром.

Основными достоинствами коло­кольных ванн являются возможность наблюдения за процессом нанесения покрытия, возможность обработки весьма мелких дета лей, а также прос­тота загрузки и выгрузки покрыва­емых деталей. К недостаткам коло­кольных ванн относятся: потери электролита, связанные с перелива­нием; значительная продолжительность процесса покрытия из-за сравнительно низкой силы тока (она лимитируется поверхностью анода); невозможность получения покрытий достаточной толщины.

Барабанные ванны изготовляют из винипласта, текстолита, органичес­кого стекла, целлулоида и других не­проводящих материалов. Барабан погружают в ванну с электролитом и извлекают из нее специальным подъ­емником. Во время работы барабан вращается вокруг горизонтальной оси от электродвигателя через редук­тор, установленный на кронштейне с наружной стороны ванны. Анодные пластины подвешивают на штанги, расположенные в ванне снаружи ба­рабана.

Барабан можно разделить на две-три секции и одновременно осущест­влять покрытие различных деталей. Барабаны больших размеров опуска­ют и поднимают при помощи тель­фера.

Применяют установки, в которых механизированы не только процесс покрытия изделий, но и последующая их промывка. В таких установках ванна с барабаном снабжена специ­альным перекидным устройством и рядом с ней установлена ванна для промывки. Из барабана детали выгружают на сетку, установленную на ванне. Характеристика ванн с барабанами приведена в табл. 10.12.

Преимущества барабанных ванн по сравнению с колокольными: боль­шая скорость нанесения покрытий, постоянство состава электролита и меньшие потери его, возможность од­новременно обрабатывать различные изделия, не смешивая их. К, недостат­кам барабанов следует отнести их сравнительную недолговечность. Кро­ме того, барабанные ванны необходи­мо регулярно очищать от застрявших деталей.

Восстановление деталей проточ­ным железнением осуществляется на передвижной установке 0113-009 "Рем-деталь", которая состоит из ванны для приготовления электролита, уст­ройства для его фильтрации и пере­качивания. Устройство для фильт­рации представляет собой центри­фугу.

Техническая характеристика установки 0113-009 "Ремдеталь"

Производительность устрой­ства для очистки электролита, дм /ч    .......    18

Время приготовления порции электролита, ч. не более   ........................    28

Вместимость ванны для электролита, м    .................................................   0,5

Способ нагрева электролита     паровой

 Температура нагрева электро­лита, К ......................................    не менее 343

Установленная мощность, кВт    12,8

 Габаритные размеры, им:

установки .............................................................................    3500 Х 23ОО Х 1800

устройства для фильтра­ции электролита   .........................    940 x 900 X 585

Масса, кг:

установки  ............. ............................................................................................   750

устройства для фильтра­ции электролита    ...................................................     160

Для восстановления деталей элек­тролитическим натиранием выпуска­ется установка 0113-006 "Ремдеталь". Она представляет собой ста­нок, состоящий из стола и консоли, на которой закреплен прижим механиз­ма подъема анодной головки и приво­да ее во вращение. Многопозицион­ная анодная головка выполнена в ви­де крестовины и снабжена фиксато­ром для закрепления нижнего анода соосно отверстию восстанавливае­мой детали. В головке имеются анододержатели со специальными для каждого технологического перехода анодами. Для смены анодов головку поворачивают относительно горизон­тальной оси. Таким образом, все технологические переходы выполняются раздельными анодами на одном ра­бочем месте, что позволяет получать прочно сцепляющиеся осадки с основ­ным металлом. Установка может ра­ботать в автоматическом режиме.

Техническая характеристика установки 0113-006" Ремдеталь"

Производительность (при толщине наращиваемого слон 1 мм), м²/ч  ..   0,1

 Скорость наращивания металла, мм/ч   ....................................   не менее 1,2

Размер восстанавливаемых отверс­тий, мм:

диаметр   ............................................................................................   40 — 160

высота ....................................................................................................100—200

Установленная мощность, кВт  .................................................................  19,8

Вместимость ванны для электро­лита, л  ..................................................   100

Для снижения себестоимости вос­становления деталей электрохимиче­ским наращиванием, улучшения ка­чества покрытий и облегчения усло­вий труда важное значение имеют разработка и внедрение в ремонтное производство автоматизации элект­ролитических процессов. В процессе электролиза выход металла потоку и качество покрытия существенно из­меняются в зависимости от колеба­ния температуры электролита, плот­ности тока и кислотности.

Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта - 11 Функции порождения.

Автоматическое поддержание тем­пературы электролита в заданных пределах достигается в результате применения различного рода термо­регуляторов. Схема автоматического регулирования температуры элект­ролита в ваннах с пароподогревом по­казана на рис. 10.18. При включении рубильника замыкается цепь АВСD и срабатывает магнитный пускатель, пропуская ток через катушки магни­та.

Магнит открывает паровой кран, в результате чего пар поступает в сис­тему подогрева ванны. Подогрев про­должается до тех пор, пока стрелка манометрического термометра, реги­стрирующего температуру электро­лита, не передвинется по шкале до заданного деления. После этого за­мыкаются контакты термометра и ток, проходи по цепи ,АЕМН через ка­тушки промежуточного реле К₁, раз­мыкает контакты промежуточного реле К₂, разрывая цепь АВСО. Паро­вой кран закрывается, и подогрев прекращается. При снижении темпе­ратуры электролита ниже заданной стрелка термометра размыкает цепь АЕМН, в результате чего паровой кран снова открывается для подачи пара в систему подогрева ванны.

Для автоматического регулирова­ния катодной плотности тока исполь­зуется установка, схема которой по­казана на рис. 10.19. Изменение плот­ности тока улавливается датчиками, размещенными в разных концах ван­ны, и преобразуется при помощи гальванометра в сигналы, которые действуют на блок управления источ­ника постоянного тока. В результате срабатывает контактная система вы­сокочувствительного потенциометра, которая включает реверсивный дви­гатель, вращающий траверсу регуля­тора напряжения до тех пор, пока на катоде не восстановится заданная плотность тока. Кислотность электролита регулируют при помощи рН-метра (рис. 10.20). Датчиком является сосуд из органического стекла, внутри кото­рого смонтированы стеклянный элек­трод, каломельный полуэлемент и компенсатор температуры. Электро­движущая сила датчика изменяется в зависимости от кислотности электролита. Аэролифт обеспечивает не­прерывную циркуляцию электроли­та через датчик. Скорость циркуля­ции составляет 250 мл/мин. Регули­рующий рН-метр сконструирован на основе электронного потенциометра, применяемого в схемах автоматического измерения и регулирования температуры. Измерительная часть рН-метра собрана по обычной потенциометрической схеме. Подвижной контакт потенциометра устанавли­вают на шкале рН-метра в соответст­вии с заданной кислотностью. Если кислотность рН электролита выше

заданной, то связанный с кареткой указатель  рН замыкает контакт. При этом включается соленоид, открыва­ющий зажим на трубке бутылки с подкисленной водой. Когда кислот­ность придет в норму, стрелка отой­дет от контакта, и цепь автоматиче­ски отключается.

В Кишиневском сельскохозяйст­венном институте разработана установка для комплексного управления параметрами электрохимического процесса с целью получения задан­ных физико-механических свойств покрытий. Схема автоматического управления электролизом (по Ю. Н. Петрову) приведена на рис. 10.21.

Специально разработанную про­грамму, учитывающую согласование параметров электролиза и свойств покрытия, закладывают в блок-схе­му. Электроды 1 гальванической ван­ны питаются от источника постоянно­го тока 2. На источник тока в зависи­мости от зада иного режима воздейст­вуют программный регулятор плот­ности тока 11, реверс 4 и блок реле времени 3. Термоэлементы 5 под дей­ствием регулятора 6 обеспечивают необходимый температурный режим ванны. Устройство для перемешивания электролита поддерживает по­стоянство температуры по всему объ­ему ванны. Регулятор кислотности 8 следит за постоянством кислотности, а реле 7 — за уровнем электролита в ванне. Прибор 10 регулирует и запи­сывает толщину покрытия.