Определение времени обработки изделий

Продолжительность нанесения покрытия рассчитывается по формуле:

мин, (8)

где - толщина покрытия, мкм;

- плотность никеля, г/см³ (8,9 г/см³);

- катодная плотность тока, А/дм²;

- электрохимический эквивалент никеля, г/А·ч;

- выход по току, % (95%).

При расчете времени покрытия мелких деталей в насыпном виде используется среднее значение плотности тока

, (9)

т.к в результате перемешивания при вращении колоколов и барабанов и экранирования одних деталей другими покрывается только часть загружаемых изделий. Полученное значение τ увеличивают, умножая на коэффициент k_ист = 1,15 – 1,25, для учета истирания покрытия при пересыпании деталей.

Электрохимический эквивалент никеля равен:

, (10)

где А – атомная масса никеля, А = 58,71 г

z – число электронов участвующих в процессе электролиза, z = 2;

F – число Фарадея, F = 26,8 А·ч

г/А·ч

Нанесение полублестящего никеля:

А/дм²

мкм

Тогда продолжительность нанесения первого слоя никеля:

мин

мин

Нанесение блестящего никеля:

А/дм²

мкм

Продолжительность нанесения второго слоя никеля:

мин

мин

 

Электрохимический эквивалент цинка равен:

,

где А – атомная масса цинка, А = 65,39 г

z – число электронов участвующих в процессе электролиза, z = 2;

F – число Фарадея, F = 26,8 А·ч

г/А·ч

 

А/дм²

мкм

Тогда продолжительность нанесения цинкового покрытия:

мин

мин

 

Расчет количества и размеров оборудования для нанесения гальванических покрытий

Выбор оборудования осуществляется на основе производственной программы и принятого технологического процесса.

1.4.1. Расчет барабана для нанесения двойного никелевого покрытия:

Объем деталей, загружаемых в барабан, составляет:

, (11)

где m_з – масса деталей в одной загрузке барабана, кг;

ρ_м – плотность металла деталей, кг/м³.

Насыпной объем деталей зависит от их формы и равен 3 – 10 кратному объему металла в них:

(12)

 

 

Обычно барабан загружается изделиями на 1/4 - 1/6 внутреннего диаметра барабана.

Объем электролита обычно составляет:

(13)

м³

 

Расчет стороны (а) шестигранного барабана производится по формуле:

(м) (14)

(15)

Внутренняя длина барабана l_вн, обычно:

(16)

Решая систему трех уравнений, получим:

Зная значение стороны шестигранного барабана, можем рассчитать внутренний диаметр барабана.

 

Тогда внутренняя длина барабана:

Наружный диаметр барабана:

, (17)

где - толщина стенки барабана (0,01 – 0,03 м)

Рассчитаем длину ванны (l_в):

, (18)

Рассчитаем ширину ванны (b_в):

, (19)

где - расстояние между анодом и ближайшим краем барабана (0,1 – 0,2 м);

- расстояние между анодом и стенкой ванны (0,05 – 0,2 м);

- толщина анода (0,01м).

Рассчитаем высоту ванны (h_в):

(20)

где - высота уровня электролита;

- расстояние от зеркала электролита до верхнего края бортов ванны (0,2 – 0,3 м);

- расстояние от дна ванны до нижнего края барабана (0,15 – 0,30 м);

- расстояние от зеркала электролита до верхней части барабана (0,1 – 0,2 м)

- наружный диаметр барабана.

Выбираем стандартную ванну, применяемую в автооператорных линиях:

lв = 1,00 м

hв = 1,00 м

bв =1,00 м

 

1.4.2. Расчет барабана для нанесения цинковогопокрытия:

Объем деталей, загружаемых в барабан, составляет:

, (11)

где m_з – масса деталей в одной загрузке барабана, кг;

ρ_м – плотность металла деталей, кг/м³.

Насыпной объем деталей зависит от их формы и равен 3 – 10 кратному объему металла в них:

(12)

 

 

Обычно барабан загружается изделиями на 1/4 - 1/6 внутреннего диаметра барабана.

Объем электролита обычно составляет:

(13)

м³

 

Расчет стороны (а) шестигранного барабана производится по формуле:

(м) (14)

(15)

Внутренняя длина барабана l_вн, обычно:

(16)

Решая систему трех уравнений, получим:

Зная значение стороны шестигранного барабана, можем рассчитать внутренний диаметр барабана.

 

Тогда внутренняя длина барабана:

Наружный диаметр барабана:

, (17)

где - толщина стенки барабана (0,01 – 0,03 м)

Рассчитаем длину ванны (l_в):

, (18)

Рассчитаем ширину ванны (b_в):

, (19)

где - расстояние между анодом и ближайшим краем барабана (0,1 – 0,2 м);

- расстояние между анодом и стенкой ванны (0,05 – 0,2 м);

- толщина анода (0,01м).

Рассчитаем высоту ванны (h_в):

(20)

где - высота уровня электролита;

- расстояние от зеркала электролита до верхнего края бортов ванны (0,2 – 0,3 м);

- расстояние от дна ванны до нижнего края барабана (0,15 – 0,30 м);

- расстояние от зеркала электролита до верхней части барабана (0,1 – 0,2 м)

- наружный диаметр барабана.

Выбираем стандартную ванну, применяемую в автооператорных линиях:

lв = 1,00 м

hв = 1,00 м

bв =1,00 м

Расчет количества АОЛ

Определим ритм выдачи (τ_вп) одного загрузочного приспособления с одной АОЛ:

, с (25)

где t_эф – среднесуточное эффективное время работы автомата, ч;

Р_с.ед.з – суточная производительность в единицах загрузки.

барабанов в сутки

Автооператорные линии

Определим количество ванн, необходимых для выполнения нанесения гальванических покрытий линии никелирования:

, (26)

где τ_оп – время проведения операции, с;

τ_вп– ритм выдачи загрузочных приспособлений, с.

Определим количество ванн для полублестящего никеля

Определим количество ванн для каждой операции:

Операция промывки

Операция обезжиривания

Операция травления

Операция активации

Таблица 16

Никелирование

Наименование Ванны	Продолжитель-ность операции, мин	Количество ванн
Обезжиривание электрохимическое	15 – 25
Промывка горячей водой проточной	1 – 2
Промывка 2-х ступенчатая каскадная	1 – 2
Травление химическое	0,17
Промывка улавливание	1- 2
Промывка каскадная 2-х ступенчатая	1 - 2
Активирование
Промывка 2-х ступенчатая каскадная	1 - 2
Никелирование полублестящее
Промывка улавливание	1 - 2
Промывка 2-х ступенчатая каскадная	1 - 2
Промывка погружная непроточная	1 - 2
Никелирование блестящее
Промывка улавливание	1 - 2
Промывка 2-х ступенчатая каскадная	1 - 2
Промывка погружная непроточная	1 - 2

Общее количество ванн в линии составляет 22 ванн.

Определим количество ванн для линии нанесения цинкового покрытия:

Определим количество ванн для каждой операции:

Операция промывки

Операция обезжиривания химического

Операция обезжиривания электрохимического

Операция активации

Операция пассивации

Таблица 17

Цинкование

Наименование Ванны	Продолжитель-ность операции, мин	Количество ванн
Обезжиривание химическое	15 – 25
Обезжиривание электрохимическое	15 – 25
Промывка горячей водой проточной	1 – 2
Промывка 2-х ступенчатая каскадная	1 – 2
Травление химическое	0,17
Промывка улавливание	1- 2
Промывка каскадная 2-х ступенчатая	1 - 2
Активирование	0,08-0,17
Промывка 2-х ступенчатая каскадная	1 - 2
Цинкование
Промывка улавливание	1 - 2
Промывка 2-х ступенчатая каскадная	1 - 2
Пассивация	1 - 2
Промывка улавливание	1 - 2
Промывка 2-х ступенчатая каскадная	1 - 2
Промывка погружная непроточная	1 - 2

Общее количество ванн в линии составляет 25 ванн.

 

Определяем габариты автооператорных линий:

Рассчитаем длинну АОЛ:

, (27)

где расстояние между ваннами;

количество сдвоенных ванн двухкаскадных промывок;

длина загрузочно-разгрузочных площадок.

Рассчитаем ширину АОЛ:

, (28)

где размер площадки обслуживания (1—1,5 м).

м

м

 

высоту АОЛ принимаем равной 3 м.

Получаем автооператорную линию никелирования следующих размеров: 34,4 × 2,5 × 3 м3.

Автооператорная линия цинкования имеет размеры: 33,3 × 2,5 × 3 м3.

Рассчитаем необходимое количество автооператоров по формуле:

, (29)

где Στ – суммарное время обслуживания автооператорами всех ванн.

, (30)

где - суммарное время горизонтальных перемещений АО;

- суммарное время вертикальных перемещений АО;

- время остановок операторов над всеми ваннами.

Суммарное время горизонтальных перемещений:

, (31)

где k – коэффициент, учитывающий холостые ходы оператора и компоновку ванн в линии (1,5 – 4);

l_ср – среднее расстояние между осями соседних ванн;

n_поз. – количество технологических операций, считая загрузку и выгрузку одной операцией;

V₂ – скорость горизонтальных перемещений АО (0,13 – 0,26 м/с).

Суммарное время вертикальных перемещений:

, (32)

где H – высота подъема траверс автооператора;

V_в – скорость их вертикального перемещения (0,13 – 0,30 м/с)

с

 

с

 

Время остановок операторов над всеми ваннами:

, (33)

где - время для выполнения коротких технологически

(34)

с

c

 

- время для слива раствора с ЗП (6 – 9 с), не требующееся после загрузки и сушки деталей.

; (35)

с

c

- время для гашения инерционных сил при переходе оператора к позиции и опускание ЗП в ванну.

 

; (36)

с

с

c

Тогда суммарное время обслуживания автооператорами всех ванн:

с

c

 

Необходимое количество автооператоров:

 

Таблица 18

Параметры АОЛ	Никелирование	Цинкование
Общая длина	34,4	33,2
Ширина	2,5	2,5
Высота