Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
© 2018 - 2024
Состав ; г/л:
Сульфат цинка 200-250
Сульфат алюминия 20-30
Сульфат натрия 50-100
Декстрин 8-10
рН 3-4.
Режим осаждения:
Температура, 0С 15-30
Плотность тока, А/дм2 1-4.
Технологическая схема процесса цинкования.
| Операция | Состав | Конц-я | Время | Тем-ра | iк | Вт |
| 1.Электро-хим. обез. | NаОН Nа3РО4 Na2SiO3 | 20 г/л 5 г/л 10 г/л | 5 мин | 50 0С | 3А/дм2 | - |
| 2.Промывка гор.вода хол.вода | Вода пром. | - | 0,5 мин 0,5 мин | 75 0С 25 0С | - | - |
| 3.Травление | НСl ингиб. Ки-1 | 120 г/л 40 г/л | 10 мин | 25 0С | - | - |
| 4.Промывка в хол.воде . | 0,5 мин | - | - | |||
| 5.Цинкование. | ZnSО4 Аl2SО4 Nа2SО4 Декст- рин | 20 г/л 20 г/л 50 г/л 10 г/л | 25 мин | 25 0С | 3А/дм2 | 98 % |
| 6.Улавлива-ние | - | - | - | - | ||
| 7.Каскадная промывка. | Вода хол. пром. | - | - | - | - | - |
| 8.Промывка в гор.воде. | Вода пром. | - | - | - | - | |
| 9.Пассивация. | СrО3 Н2S04 | 80 г/л 5 г/л | 10 сек | 75 0С | - | - |
| 10.Промывка в хол.воде. | Вода пром. | 25 0С | - | - | ||
| 11.Сушка. | 10 мин | 80 0С | - | - |
Конструктивные расчеты.
Расчет фондов рабочего времени оборудования.
Режим работы цеха: пятидневная рабочая неделя, 2 смены по 8 часов (периодическое производство).
Неизбежные потери времени:
1) номинальный годовой фонд времени с учетом праздничных и выходных дней составит:
Т0=365-114=251 (день)
2) количество рабочих часов:
Т0*z=251*16=4016 (часов)
3) действительный годовой фонд рабочего времени с учетом годовых потерь (для автоматизированной линии 9%)
Т¶=4016*0,91=3654,56 (часов)
Определение производственной программы цеха.
Годовая производственная программа с учетом брака определяется по формуле [3]:Рг=Рзад+а*Рзад/100,
где: программа цеха, заданная по проекту; а – доля брака, %.
Цинкование:
Рr=120000+1%*120000/100=121200 (м2/год)
Определение времени обработки деталей.
Время t складывается из времени на основную операцию t1 и времени, затрачиваемого на загрузку и выгрузку t2.
t=t1+t2
Продолжительность электроосаждения металла можно определить по формуле:
t1=d*¡*60/К¶*Iк*Вт,
где толщина покрытия, м; ¡ - плотность осаждаемого металла, кг/м3;
Вт - выход по току; Iк - катодная плотность тока, А/м2; К¶ - электрохимический эквивалент осаждаемого металла, кг/А*ч.
Цинкование:
t1=15*10-6*7,13*106/1,22*300*0,98=0,3 часа=18 мин.
Так как цинкование происходит в барабане, то увеличиваем время обработки t1 на 15%=21 мин.
Расчет габаритных размеров барабана и ванн для процессов цинкования .
Исходными данными для расчета барабанного электролизера служат разовая загрузка барабана в м2 (кг) и степень заполнения объема барабана деталями.
Насыпной объем деталей:
Vдет=mдет/¡*Rн (м3),
где: mдет – масса деталей одной загрузки; ¡ - плотность материала загрузки; Rн – коэффициент насыпного объема (3-10).
Vдет=37,5*5/7,7*103=0,024 м3
Внутренний объем барабана определяют исходя из того, что детали должны заполнять барабан на 30-50%.
Vбар=Vдет/R3 R3=0,4
Vбар=0,024/0,4=0,06 м3
С другой стороны объем шестигранного барабана рассчитывается по формуле:
Vбар=3Ö3*R2*L/2,
где: R – радиус описанной окружности, м; L – длина барабана, м.
Принято следующее соотношение L=(3-5)R. Допустим, что L=4R, тогда
Vбар=3Ö3*R2*4R/2,
Далее:
V=3ÖVбар/6Ö3=3ÖVдет/R3*6Ö3=3Ö0,024/0,4*6Ö3=0,17м=17см
Высота барабана: Н=2г=Ö3*R; Н=Ö3*0,17=0,3 м
при R3=0,4; h=0,73R
h=0,73*0,17=0,12 м
Длина барабана: L=4R=4*0,17=0,68 м.
При переходе от внутренних размеров к наружным, длину барабана увеличивать на 0,1-0,2 м, а внешний диаметр на 0,05-0,10 м.
Lбар=0,2+L=0,88 м; Dнар=(2*R)+0,05=0,4.
Внутренние размеры ванны.
Lвн=Lбар+2Lт,
где Lбар – наружная длина барабана; Lт – расстояние между торцами ванны и барабана 0,2-0,1 м.
Lвн=0,88+2*0,15=1,18 м
Ширина ванны:
Ввн=Dнар+2в1+2в2+2ва,
где Dнар – наружный диаметр барабана, м; в1 – расстояние между барабаном и анодом (0,1-0,2 м); в2 – расстояние между анодом и стенкой ванны (0,05-0,1 м); ва – толщина анода, м
Ввн=0,4*2*0,1+2*0,05+2*0,01=0.72
Высота ванны: Нвн=h1+h2+h3,
где h1 – расстояние от дна ванны до барабана (по описанной окружности 0,3 м); h2 – глубина погружения барабана, м; причем:
h2=(Dнар+Н)/2+Н/3=0,44+0,3/2+0,3/2=0,47 м
h3 – расстояние от уровня электролита до края ванны, м (0,2-0,3).
В соответствии с ГОСТ 23738-79 выбираем ванну габаритом 1600*800*1120 мм.
3.3.5. Расчет поверхности загрузки и силы тока.
Суммарную поверхность загрузки для одной ванны одинакового типа определяют по формуле:
Så=(S1+S2)*У,
где S1 – рабочая поверхность деталей, м2; S2 – нерабочая поверхность металла подвески или приспособлений, м2 – 3% от рабочей (S1);
У – количество подвесок, находящихся одновременно в ванне.
Сила тока на ванне: Iå=Så *iк
Цинкование: Så=(250+250*0.03)*1=257,5 дм2
Iå=257,5*3=772,5 А.
Расчет напряжения на ванне.
Полное уравнение баланса напряжения :
Uван=(eар-eкр)+hа-hк+DUэл-та+DUконт+DUшин+DUвн.ц.
Цинкование:
hа=ЕZnа-ЕZnр ; hк= ЕZnк-ЕZnр
ЕZnр=jZn0+в0/n*lg аZn2+
аZn2+=mZn2+
m - моляльность ZnO;
g - коэффициент активности gZn+2=0,662.
m=C/М ; МZnО=81 г/моль
Так как система неравновесная, многокомпонентная, то расчет рабочих потенциалов не ведем.
Их рассчитанные значения равны:
Еараб=-0,6В; Екраб=-0,78В. [3]
(eар-eкр)+(hа-hк)=-0,6-(-0,78)=0,18 В.
DUэл=iср*L/c*100, [3] где
iср – средняя плотность тока; iср=Öiк*iа; А/дм2
L – расстояние между катодом и анодом
c - электропроводность электролита, Ом-1*см-1;
Цинкование:
DUэл=2,1*10/0,3*100=0,70 В.
Падение напряжения в электродах и контактах составит 15% от суммы DUэл и поляризации.
DUконт.=0,15*(0,18+0,7)=0,13 В
Падение напряжения в шинопроводе – 10% от суммы DUштанг.
DUштанг.= DUэл+DUэл-ах+(hа-hк)=0,70+0,13+0,18=0,98 В
DUшин.=0,1*0,98=0,09 В.
Падение напряжения во внешней цепи – 1,8%.
DUвн.ц.=0,018*(0,7+0,18+0,13)=0,017 В.
Uв=0,7+0,18+0,13+0,09+0,017=1,1 В.
Материальный расчет.
Расход анодов.
1.Цинкование:
Годовой расход анодов [4]:
Qа=qа*Рг*10-3, где
qа – норма расхода цинкового анода на 1мкм покрытия;
Рг – годовая программа цеха.
Qа=(7,6*15)*60600*10-3=6908,4 (кг).
Расход анодов на запуск оборудования :
Qlа=R1*lв*R2*hв*m*g*n, где
R1 – коэффициент отношения суммарной ширины анодов к длине ванны =0,6;
R2 - коэффициент отношения суммарной длины анодов к глубине ванны =0,8;
lв – длина ванны, м;
hв – глубина ванны, м;
m – толщина анода, м;
g - плотность материала анода, г/см3;
n – число анодных штанг.
Qlа=0,6*1,6*0,8*1,12*0,01*7,13*103*2=122,6 кг.
Расход химикатов.
Для электрохимических процессов расход химикатов вызывается главным образом уносом раствора поверхностью деталей при выгрузки их из ванн.
Расчет расхода химикатов рассмотрим на примере расчета для ванны цинкования.
Расход электролита рассчитываем по формуле:
Qх=С*Пр, где
Пр – норма расхода электролита, л/м2;
С – содержание компонента, л/м2.
qZnSO4=200*0,18=36 г/м2;
qAlSO4=20*0,18=3,6 г/м2;
qNa2SO4=50*0,18=9 г/м2;
qДЕКСТ.=10*0,18=1,8 г/м2.
Годовой расход химикатов :
Qх= qх*Рг*103, где
Рг – годовая программа;
qх – расход электролита.
QZnSO4=36*60600=2181,6 кг/год;
QAlSO4=3,6*60600=218,2 кг/год;
QNa2SO4=9*60600=545,4 кг/год;
QДЕКСТ.=1,8*60600=109,1 кг/год.
Расход химикатов на пуск ванн :
Qlх= Vв*С, где
VВ – рабочий объем ванны;
С – концентрация компонента, г/л;
QlZnSO4=1,34*200=268,8 кг;
QlAlSO4=1,34*20=26,8 кг;
QlNa2SO4=1,34*50=67,2 кг;
QlДЕКСТ.=1,34*10=13,4 кг.
Расчет расхода химикатов для остальных процессов аналогичен, результаты расчетов сведены в таблицу 3.5.
Дата: 2018-11-18, просмотров: 202.