Таблица «технологические операции и режим их проведения»

Таблица «технологические операции и режим их проведения»

Наименование технологической операции	Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист Режим процесса	Химическая реакция	Химическая формула
Химическое обезжиривание	Температура 50-70^оС Время 5-8 мин	(С17Н35СООCH)3+3NaOH= 3C17H35COONa+C3H5O3+3H2O	NaOH 40-60г/л Na3PO4 15-30г/л Обезжириватель ДВ-301 5-10г/л Na2SiO3 30-60г/л
Теплая проточная промывка	Температура 50^оС Время 1-2 мин
Холодная проточная промывка.	Температура 20-25^оС Время 1-2 мин
Активация	Температура 15-30^оС Время 1-2 мин	FeO+HCl=FeCl2+H2O Fe+2HCl=FeCl2+H2	HCl 150-200г/л Уротропин 40-50г/л
Каскадная проточная холодная промывка	Температура 25-30^оС Время 2-4 мин
Гальваническое никелирование	Сила тока 6А Температура 40-50 ^оС Время 15-17 мин	Катод: Ni^2++ 2e = Ni Вт=98% 2Н^++ 2е = Н2 Вт=2% Анод: Ni - 2e = Ni^2+Вт=100%	NiCl2·6H2O 300г/л H3BO3 38г/л NiCl2·6H2O 6г/л
Ванна улавливания	Температура 40-60^оС Время 1-2 мин
Каскадная проточная холодная промывка	Температура 20-30^оС Время 2-4 мин
Теплая проточная промывка	Температура 40-60 ^оС Время 1-2 мин
Сушка	Температура 40-70 ^оС Время4-6 мин

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП – НГТУ – 240302 – (04-ТЭП-1) – 34 – 09

4 Расчетная часть

4.1 Конструктивный расчет основного оборудования

4.1.1 Расчет фондов времени работы оборудования

Цех металлопокрытий работает в две смены.

Номинальный фонд времени работы оборудования ,ч

, (4.1)

где 365 – число дней в году;

- число выходных дней в году, =104 дня;

- число праздничных дней в году, =11 дней;

- число предпраздничных дней в году, =8 дней;

- число часов, на которые сокращен рабочий день в

праздничные дни.

Предусматривается работа цеха в две смены, из этого следует:

= часов (рабочий работает 8 часов в смену, 1 час обеденный перерыв);

часа, 1 час за каждую смену.

ч.

С учетом потерь времени при работе оборудования действительный фонд времени ,ч

, (4.2)

где – коэффициент простоя оборудования, т.к двухсменная работа,

то принимаем К_п =3% для ванны.

ч.

Так как в начале каждого рабочего дня продукция выдаётся спустя время, равное времени прохождения первой подвески через все ванны, т.е. через , эффективное время ,ч

, (4.3)

где = .

=15(10+1)=165сек=2,75 мин.

15сек- время переноса из одной ванны в другую;

N- количество ванн, шт.

∑t_тех=t_{обезжир}+t_т.пром.+t_{х. пром}+t_акт+t_{х. пром}+t_{осн. проц}+t_улавл+t_{х. пром.}+t_{т. пром.}+t_сушки=5+2+3+1,5+3+16,4+2+3+2+5=40,9_мин

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП – НГТУ – 240302 – (04-ТЭП-1) – 34 – 09

=40,9+2,75=43,65 мин = 0,73 часа.

Тогда равно

=4349-250*0,73=4166,5ч

4.1.2 Определение времени покрытия в основной гальванической ванне на подвесках:

, (4.4)

где – толщина покрытия, мкм; =18мкм

j – скорость осаждения покрытия, А/см²; j=6 А/см²;

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

q- электрохимический эквивалент, г/А*ч; q=1,095г/А*ч

Вт – выход по току, доли; Вт=0,98

ориентировочный расчет времени ведем по средней скорости осаждения покрытия, считая, что за время никелирования она остается постоянной;

t=16,4 мин

4.1.2 Расчет 4.1.3 Расчет габаритов основной ванны

Гальваническое никелирование никелирование проводится в установке, имеющей следующие габаритные размеры: длинна L_ВН=850мм, ширина B_BH=350мм, H_BH=1000мм. Рабочий объем ванны V_Э=100л.

Плотность загрузки S принимаем равной 1 дм²/л.

Площадь поверхности покрываемой в ванне вычисляется по формуле

(4.5)

Количество подвесок загружаемых в ванну

(4.6)

где - покрываемая поверхность одной подвески с деталями, дм².

принимаем ()

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП – НГТУ – 240302 – (04-ТЭП-1) – 34 – 09

Длина ванны вычисляется по формуле

, (4.7)

, (4.8)

где - длина подвески, мм; =350мм;

- расстояние подвеска-стенка, мм; =50мм;

- расстояние подвеска-подвеска, мм; =50мм;

- толщина стенки, мм; =20мм;

- толщина рёбер жёсткости, мм. =30мм.

;

.

Ширина ванны вычисляется по формуле

, (4.9)

, (4.10)

где - ширина подвески, мм; =20мм;

- расстояние подвеска-анод, мм; =100

- ширина анода и анодного чехла, мм; =15

- расстояние анод-стенка, мм; =100

- толщина стенки, мм; =20мм;

- толщина рёбер жёсткости, мм. =30мм;

- внутренняя ширина ванны, =350мм.

Высота ванны вычисляется по формуле:

(4.11)

(4.12)

где - высота подвески, мм; =520мм;

- высота шламового пространства, мм; =260мм;

- высота подвеска -зеркало электролита, мм; =50мм;

-высота зеркало электролита - край ванны, мм; =150мм;

- толщина дна, мм; =20мм;

520+260+50=830

Объем электролита вычисляется по формуле:

= 247л

4.1.3 Расчет производительности линии

Годовая производительность, м² вычисляется по формуле

м²/год, где

- действительный фонд времени работы автомата; =4349ч.

- коэффициент загрузки автомата; = 0,9

- площадь деталей, единовременно загружаемых в ванну никелирования; = 0,74м²

- ритм выдачи катодных комплектов с готовыми изделиями; = 0,22ч

.

4.2 Материальные расчеты

4.2.1 Расчет расхода анодов.

Аноды являются обязательной частью гальванических ванн, будучи вспомогательными при получении целевого продукта на катоде. При нанесении металлопокрытий аноды выполняют дополнительную функцию поддержания стабильности состава электролита, компенсируя катодный расход соли металла на металлопокрытие и ее расход за счет уноса электролита деталями.

Расход анодов на загрузку гальванической ванны.

Ванна имеет 1 катодный и 2 анодных ряда и соотношение анодной и катодной площадей 1:1.

где:

- суммарная площадь всех анодов; =74дм²

а - ширина анода; а =1,68дм

b – высота анода; b =5,5дм

Масса анодов на загрузку

где:

- толщина анода; = 0,1дм

- плотность материала анодов (никеля); =8,9кг/дм³

Расход анодов на работу за год.

, где:

- сила тока на ванну; =446,4А

- эффективный годовой фонд времени; =4166,5ч

- электрохимический эквивалент никеля; =1,095г/А·ч

- анодный выход по току; =1

,

4.2.2 Расчет расхода химикатов.

Общий расход химикатов складывается из:

а) расхода на единовременное приготовление электролитов;

б) расхода на работу.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП – НГТУ – 240302 – (04-ТЭП-1) – 34 – 09

Расход химикатов на приготовление электролитов рассчитывается по максимальной концентрации

, (4.24)

где с_MAX - максимальная концентрация химиката, г/л;

V - объем электролита, л;

Для ванны никелирования

,

,

.

Годовой расход на работу рассчитывается, исходя из следующих данных:

а) для ванн химического никелирования

, (4.25)

где r - норма расхода раствора на нанесение 1мкм покрытия на 1м²

покрываемой поверхности, л/м²·мкм; r=0,105 л/м²·мкм []

F - годовая программа, м²/год; ;

C - средняя концентрация компонента, г/л.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП – НГТУ – 240302 – (04-ТЭП-1) – 34 – 09

4.2.3 Расчет расхода воды

Вода расходуется на приготовление растворов, на работу, на унос газами, испарение и промывки.

а ) Расход воды на приготовление растворов

, (4.30)

где - объем электролита в ванне, л;

- суммарный объем химикатов, пошедших на приготовление

раствора, кг/л;

- плотность раствора, кг/л;

, где:

-масса воды в 1 м³ раствора; =754,4м³

С_i – средняя концентрация компонента, кг/м³

Объем i-того компонента идущего на приготовление раствора:

, (4.31)

где - масса i-го компонента идущая на приготовление раствора, кг;

- плотность i-го компонента, г/см³ [12].

б) Расход воды на работу при температуре 50^оС.

На испарение

, (4.32)

где - разность давлений насыщенных паров;

=92,51мм.рт.ст.

, где

- относительная влажность воздуха в цеху; =0,7

мм.рт.ст.

- площадь поверхности электролита; = 0,298м²

- барометрическое атмосферное давление; =760мм.рт.ст.

На унос воды с газами (4.33)

, где

- удельная масса водяного пара; =0,083кг/м³

- электрохимический эквивалент водорода; =0,0112м³/А·ч

- катодный выход по току для процесса выделения водорода; =0,02

в) расход воды на промывки.

Расчет ведется по наиболее опасному компоненту – никелю.

Общая масса никеля в растворе электролита

ПДК для никеля составляет 0,01г/л

После ванны гальванического никелирования расположены 3 ванны промывок: ванна улавливания, ванна каскадной холодной промывки и ванна теплой проточной промывки.

Расход воды в ванне улавливания.

г/л

,где

- удельный вынос раствора; =0,05л/м²

л/м²

За год

Сменяемость ванны

раз/год

В ванне холодной каскадной промывки проводим очистку до концентрации 0,5г/л

За год

В ванне теплой проточной промывки

За год

4.3 Энергетические расчеты

4.3.1 расчет напряжения на ванне гальванического никелирования.

Расчет необходим для выбора источника тока питания электрохимических ванн. Напряжение на электрохимической ванне складывается из следующих составляющих:

1) Алгебраической разности электродных потенциалов

2) Падения напряжения в электролите с учетом газонаполнения

3) Падения напряжения в электродах

4) Падения напряжения в контактах

, где

- падение напряжения в ванне гальванического никелирования, В

- потенциал анода; =0,45В

- потенциал катода; =-0,9В

-омическое падение напряжения в растворе электролита;

- сумма падений напряжения в контактах и электродах;

4.3.2 расчет Джоулева тепла гальванической ванны.

Дата добавления: 2015-08-27