Устаткування для підготовки й очищення електроліту

На великих підприємствах з великими гальванічними цехами електроліти готують централізовано, на станції підготовки і роздавання електролітів.

Для розчинення компонентів розчину використовуються герметичні агітатори з механічними мішалками різних типів і теплообмінниками. Приготовлені електроліти насосами перекачуються до гальванічних ліній. Як матеріал трубопроводів доцільно використовувати скло - досить інертний і прозорий матеріал (тільки не для перекачування фторвмісних електролітів!).

У процесі роботи ванни для видалення розчинених і нерозчинних домішок, що накопичилися в розчині, використовують стаціонарні або пересувні фільтрувальні установки (корпусні рамні фільтри) і ванни селективного очищення електролітів.

Ванна селективного очищення являє собою сталеву прямокутну футеровану ємкість, у якій на невеликій відстані один від одного розташовані аноди і катоди. Катоди виготовлені у вигляді профільованих листів великої поверхні, на яких при малих густинах струму відбувається осадження металів-домішок.

 

Механічна підготовка поверхні деталей

Деталі на гальванічну обробку можуть надходити зі штампувального або ливарного відділення. Штамповані деталі звичайно мають задирки і гострі ріжучі крайки, які можуть травмувати людину. Для подальшого використання такі деталі стають придатними тільки після заокруглення країв. Литі деталі покриті шаром досить крихкої окалини, під яким приховується шар щільної оксидної плівки. Оскільки одержання якісного гальванопокриття по такій поверхні неможливе, необхідно передбачити операції з видалення окалини. Крім того, одержання блискучих покриттів часто вимагає не тільки введення в електроліт спеціальних добавок-блискоутворювачів, але і попереднього вирівнювання і виглажування поверхні деталей. Для здійснення цих операцій і призначено попередню механічну підготовку поверхні.

Метою механічної підготовки є видалення з поверхні деталей нерівностей, подряпин, окалини, зменшення шорсткості поверхні або надання їй блиску. Механічна підготовка полягає в знятті з поверхні деталей стружки різної товщини. Для цього використовують різні за твердістю і розміром зерна абразивні матеріали або щітки.

Основними видами механічної підготовки є піскоструминна, дробоструминна й гідратоабразивна підготовка, вібраційна обробка, галтування, крацювання, шліфування й полірування.

Піско- та дробоструминна обробки призначені для видалення з поверхні металу іржі та окалини і полягають у впливі на поверхню деталі струменя піску або дробу, що несе з великою швидкістю потоком повітря. Як різновид обробки, у гідроабразивній підготовці носієм абразиву є потік рідини.

Вібраційна обробка і галтування полягають в перетиранні деталей насипом з абразивним матеріалом. Оброблювані деталі й абразивний матеріал приводяться в рух відносно один одного при обертанні барабана (галтування) або вібрації контейнера.

Крацювання - процес видалення іржі й оксидної плівки з поверхні деталі, а також виглажування її поверхні за допомогою обробки металевими (неметалевими) щітками.

Шліфування - процес механічної обробки з метою одержання гладкої та рівної поверхні шляхом зняття тонкої стружки.

Полірування - одержання блискучої дзеркальної поверхні згладжуванням дрібних нерівностей.

Розглянемо ці процеси і використовуване устаткування більш докладно.

Шліфування і полірування

Шліфування і полірування здійснюються шліфувальними і полірувальними кругами або абразивною стрічкою, закріпленими на шпинделях шліфувально-полірувальних верстатів. На поверхню полірувальних кругів або стрічок наноситься (накочується, наклеюється) абразивний матеріал. Абразивними матеріалами для шліфування можуть служити природні (алмаз, корунд, наждак, кварц) або штучні (електрокорунд, карбіди кремнію або бору) тверді матеріали з різним розміром зерна. Для полірування застосовують ті самі матеріали, а також оксиди хрому, приготовлені у вигляді пасти.

Для кожного виду матеріалу й обробки застосовують свій абразив. Наприклад, стали і ковкі чавуни оброблюють електрокорундом, сірий чавун, латуні і бронзи - карбідом кремнію. При виборі абразивного матеріалу варто користуватися такими правилами:

- обдирання деталі робиться більш твердим і грубим абразивом, чистова обробка - більш м'яким і тонким;

- чим більша поверхня обробки, тим м’якшим має бути круг;

- тверді матеріали полірують більш м'якими матеріалами.

Для оздоблювальної обробки застосовують круг і стрічки з повсті, бязі, вовни, шкіри, фетру.

Шліфувальні круги обточують на спеціальних верстатах, надаючи їхньому профілю заданої форми. Робочу поверхню змазують клеєм і наносять абразивний матеріал. При полірування на круги наноситься полірувальна паста.

Шліфувальні шкурки виготовляють на паперовій або тканинній основі і закріплюють синтетичним клеєм. Якість шліфування і полірування залежить не тільки від розмірів зерна абразиву, але й від швидкості руху абразивного матеріалу щодо поверхні деталі. Чим м’якший абразив, тим більшою повинна бути швидкість.

Шліфування і полірування здійснюється на двобічних двохшпиндельних верстатах і верстатах-електродвигунах (моделі 385, 3854, 3854А). Схеми верстатів показано на рис. 6.33. Шпиндельний верстат має електродвигун, встановлений посеред станини. Через шківи на валі двигуна обертальний момент ременем передається на шків шпинделя, що обертається в підшипниках.

 

Рис. 6.33. Схеми шліфувально-полірувальних верстатів.

1-корпус, 2-електродвигун, 3-шківи, 4-ремінь, 5-підшипник,

6-вал, 7- шліфувально-полірувальний круг.

 

У верстата-електродвигуна полірувальні диски встановлено на видовжених валах електродвигуна. З метою збільшення жорсткості й зменшення биття вала при роботі до корпуса електродвигуна прикріплено видовжені конічні фланці, що створюють додаткову опору для шпинделя.

Верстати випускають різної потужності, від 0,6 до 3,7 кВт і з швидкістю обертання від 930 до 2900 об/хв.

Операції шліфування і полірування робляться здебільшого вручну. Створення автоматів для полірування великої кількості деталей різної номенклатури практично неможливе.

Обробка деталей нескінченною абразивною стрічкою може здійснюватися за такими схемами (рис. 6.34).

 

Рис. 6.34. Схеми обробки поверхні деталей абразивною шкуркою.

А- контактна схема, Б- барабанно-стрічкова обробка, В- метод обробки з опорною плитою, Г- обробка рулонною стрічкою, Д- ручні шліфувальні машинки.

При контактній схемі (А) деталь (1) притискається до абразивної стрічки (2) у зоні робочого ролика (3). Стрічка, яку склеєно в кільце, натягується роликом (4). У барабанно-стрічковій обробці (Б) робочим елементом є барабан (1), покритий абразивною стрічкою. Деталі (2) конвеєрною стрічкою (3) подаються під барабан і притискаються до нього натисним роликом (4). У методі обробки з опорною плитою (В), опорна плита (4) прилягає до тильного боку стрічки (3) між ведучим (5) і веденим (2) роликами. Деталь (1) при обробці встановлюється на стіл (6). При обробці рулонною стрічкою (Г) по мірі спрацювання абразивного шару на місці зіткнення деталі (1) зі стрічкою (2), остання розмотується з рулону і переміщується щодо деталі. Стрічку до деталі притискає колодка (3).

Крім шліфувально-полірувальних верстатів, які розглянуто вище, застосовують ручні шліфувальні машинки (Д), що являють собою пневматичну турбинку (ПМ-6) або електродвигун (ЕП-1099), з'єднані з гнучким валом, на кінці якого розташований полірувальний круг.

 

Крацювання

Крацювання також робиться на вже розглянутих верстатах-електродвигунах з видовженим валом, але замість круга на валі монтується спеціальна щітка з міді, латуні або сталі. Для обробки м'яких матеріалів використовують еластичні волосяні або капронові щітки.

Для зняття товстого шару окалини та іржі застосовують жорсткі щітки з високоміцного сталевого дроту діаметром від 0,2 до 1 мм. Такі щітки називають голкофрезами, вони знімають з деталі шар товщиною від 0,01 до 0,1 мм. Окружна швидкість руху голкофрез становить 1-6 м/с.

 

Галтування

Галтуванням називається обробка дрібних деталей насипом у барабанах або дзвонах. Вироби засипають у барабан з абразивним шліфувальним або полірувальним матеріалом (кварцовий пісок, сталева січка, бите скло, наждак, ошурки, шматки шкіри, спеціальні полірувальні зірочки або кульки).

Галтування буває сухим або мокрим. При мокрому галтуванні до абразивного матеріалу добавляють 2-3% розчин каустичної або кальцинованої соди, сірчаної кислоти або мийні засоби. Мокре галтування застосовується перед нанесенням гальванічних покриттів для очищення виробів від іржі або легкої окалини, сухе - для остаточного очищення поверхні, видалення задирок та інших нерівностей.

Тривалість галтування встановлюється дослідним шляхом залежно від матеріалу і попередньої обробки деталей:

ковані та литі вироби.....................................…….. 30-40 годин

виливки з білого чавуну.......................................... 70-80 годин

штамповки сталеві................................................... 1-8 годин

зняття задирок.......................................................... 0,5-2 години.

 

Барабани для галтування бувають циліндричні, багатогранні або бочкоподібні. Частота обертання барабанів - 20-60 об/хв. Гарні результати з очищення поверхні досягаються у восьмигранних барабанах з похилою віссю, ступінь заповнення 0,3-0,5, рис. 6.35.

При обертанні такого барабана деталі з абразивом отримують не тільки обертальний рух, але й поступальний, від одного торця барабана до іншого. Це значно підвищує ефективність обробки.

 

Рис. 6.35. Галтувальний барабан з похилою (А) і прямою (Б) віссю.

1-станина, 2-барабан, 3-електродвигун.

 

Віброобробка

Віброобробка застосовується для обробки деталей профільованої або криволінійної форми. При віброобробці робляться шліфування та полірування поверхні деталей, зняття задирок, притуплення гострих крайок і зняття окалини та зачищення поверхні деталей після лиття.

Сутність віброобробки полягає в тому, що деталі поміщають з абразивним матеріалом у контейнер, якому надається вібрація. Під дією вібрації деталі й абразив рухаються відносно один одного. Ковзаючись по поверхні деталі, абразив зрізає нерівності й шорсткості.

За способом проведення віброобробка поділяється на безупинну і періодичної дії, вона може бути мокрою і вологою. При вологому способі об’єм рідини становить до 20% об’єму контейнера. Контейнер щільно закривається, і всі продукти обробки нагромаджуються в ньому. При мокрому способі застосовується видалення продуктів обробки промиванням, безупинним або періодичним.

Режим обробки залежить від матеріалу і способу виготовлення деталей - при грубих роботах амплітуда вібрацій більша, при оздоблювальних збільшується частота вібрацій і знижується їх амплітуда.

Робоче середовище при віброобробці - гранули та бій абразиву, шліфувальний порошок, окиси заліза, хрому, алюмінію, мармур, крейда або граніт.

Схему установки для обробки деталей вібрацією показано на рис. 6.36.

Рис. 6.36. Схема установки для віброобробки.

1-контейнер, 2-платформа на чотирьох пружинах, 3-пружини, 4- вал з ексцентриком (5), 6- ремінна передача, 7-електродвигун.

 

Деталі поміщують в контейнер з плоским, сферичним або циліндричним днищем і співвідношенням ширини та висоти 1¸1,25 до 1¸1,5. Контейнер установлено на жорсткій рамі, укріпленій на пружинах. До рами жорстко кріпиться джерело коливань. Найчастіше ним є вал з ексцентрично розміщеними на ньому вантажами. Вал приводиться в обертання від електродвигуна за допомогою ремінної передачі.

Об'єм деталі при обробці не повинен перевищувати 0,01-0,02 від об’єму контейнера. Цим забезпечується рівномірність обробки деталей.

 

Піско- дробеструминна обробка

Застосовується для очищення виливків і поковок від іржі та окалини. Очищення поверхні металу відбувається під впливом піску або дробу, що викидається з великою швидкістю струменем стисненого повітря.

Устаткування для піско-дробоструминної обробки складається з компресорної установки, дробоструминного апарата або камери, а також волого-масловідокремлювача, призначеного для очищення повітря.

Для піско-дробоструминної обробки застосовують апарати всмоктувальної, нагнітальної і гравітаційної схеми. Дію апаратів усмоктувальної схеми засновано на створенні розрідження струменем стисненого повітря, що забезпечує підсмоктування повітря з піском у змішувальну камеру. В апаратах гравітаційної схеми пісок у змішувальну камеру подається переважно під дією сили тяжіння.

Дрібні деталі можуть оброблятися в барабанах.

Схему барабана для піско-дробоструминної обробки показано на рис. 6.37. Барабан має подвійні стінки, причому внутрішні мають перфорацію для просіювання піску. Барабан обертається зі швидкістю 1-3 об/хв на пустотілих цапфах, крізь які пропущено сопла для подавання піскоповітряної суміші. Відпрацьований пісок прокидається через отвори у внутрішній стінці барабана, передається гвинтовими лопатями до торців барабана і звідти пересипається у відкриті бункери.

 

Рис. 6.37. Барабан для піско-дробоструминної обробки.

1-подвійні стінки, 2-пустотілі цапфи, 3-сопло, 4-бункер для піску, 5-лопаті.

 

Схему установки для гідроабразивної обробки показано на рис. 6.38. Установка складається з камери із сітчастим дном, сопла і бункера для пульпи. Повітря подається в сопло і за рахунок розрядження підсмоктує пульпу з бункера. Щоб не було розшарування пульпи на пісок і рідину, пульпа постійно перемішується спеціально подаваним повітрям. Після обробки деталей пульпа через сито потрапляє в бункер, і цикл повторюється.

 

 

 

Рис. 6.38. Схема установки для гідроабразивної обробки.

1- камера, 2- сопло, 3- сітчасте дно, 4- бункер для пульпи.

 

ЕЛЕКТРОЛІТИЧНА МЕТАЛІЗАЦІЯ НЕПЕРЕРВНОЇ СТРІЧКИ Й ДРОТУ

Металізація неперервної стрічки й дроту може здійснюватися гарячим (занурення в розплавлений метал під флюсом) або електрохімічним методом. У останньому випадку металізація є різновидом гальванічного процесу. Незважаючи на повну технологічну ідентичність процесу нанесення металу з гальванічним, конструкція лінії для металізації цілком відрізняється від гальванічних ліній з гнучким або жорстким циклом. Металеві покриття осаджуються при безупинному рухові стрічки з постійною швидкістю через ванни знежирювання, травлення, нанесення покриттів, уловлювання, промивання і фінішної обробки, розташованих у порядку виконання технологічних операцій. У цьому сенсі металізація стрічки і дроту аналогічна нанесенню гальванопокриттів у автоматичній лінії з жорстким циклом, хоча устаткування для здійснення цього процесу цілком відрізняється. Лінії для металізації неперервної стрічки й дроту звичайно встановлюються на металопрокатних заводах (зокрема, в Україні - на заводі "Запоріжсталь").

Як метали-покриття найчастіше використовуються олово (виробництво білої жерсті) та цинк. Нікелювання стрічки здійснюється і при виробництві ламелів на Луганському заводі лужних акумуляторів.

Основною вимогою до використовуваних електролітів є висока інтенсивність процесу. Тому звичайно застосовуються концентровані електроліти (концентрація сульфату цинку в інтенсивному електроліті цинкування близько 700 г/л сульфату цинку) та підвищені температури. Крім того, інтенсифікації процесу нанесення покриття сприяє перемішування електроліту при рухові стрічки і, відповідно, зменшення товщини дифузійного шару.

Лінії металізації поділяють на лінії з вертикальним і з горизонтальним рухом стрічки.