Автоматизированные системы управления химико-технологическими процессами

 

1. Электрохимическое обезжиривание

При обезжиривании стальных закаленных деталей, особенно небольшого сечения работающих при больших удельных и знакопеременных нагрузках, не допускается обезжиривать на катоде, в этом случае применяется анодное обезжиривание.

2. То же, что и пункт 2 при цинковании.
3. То же, что и пункт 3 при цинковании.
4. То же, что и пункт 4 при цинковании.
5. То же, что и пункт 3.
6. Эта операция служит для снятия оксидной плёнки на поверхности покрываемых деталей, способной адсорбировать анионы хромовой кислоты в момент погружения в хромовый электролит. Тем самым она препятствует образованию качественных осадков хрома.
7. Хромирование.
8. То же, что и пункт 7 при цинковании.
9. То же, что и пункт 3.
10. То же, что и пункт 4.
11. То же, что и пункт 12 при цинковании.

 

1.8 Контроль качества  покрытий

 

Качество покрытия во многом определяется качеством металла  основы, поэтому контролю подвергают и покрытие, и основной металл.

При контроле основного металла перед покрытием определяют шероховатость поверхности, а  также устанавливают, имеются ли на ней дефекты – закатанная окалина, раковины, разного рода включения, заусенцы, вмятины и риски, расслоения и трещины.

При нанесении покрытий в автоматических линиях контроль осуществляется один раз в смену по следующим параметрам:

• Внешний вид покрытия;
• Толщина покрытия;
• Контроль сцепления покрытий с основой;
• Пористость покрытия;
• Твёрдость покрытия.

Методы контроля должны быть неразрушающие изделие и  покрытие. Такие методы используют в производстве, где необходим 100 % контроль покрытий большого количества однотипных изделий, а также в случае изделий малых форм, сложного профиля конфигурации, высокой стоимости.

Из неразрушающих методов  контроля наибольшее распространение получили магнитные, электромагнитные, радиационные, оптические и гравиметрические.

В проекте предусмотрено;

• для автоматической линии цинкования: использование визуального контроля, магнитного метода определения толщины и метода нанесения сетки царапин для определения прочности сцепления.
• для автоматической линии хромирования: использование визуального контроля, магнитного метода определения толщины, измерения твёрдости и пористости покрытия.

Цвет цинкового радужного  покрытия от желтовато-зеленого до золотисто-желтого с радужными оттенками. На поверхности, в пазах и изгибах цинкового хроматированного покрытия допускается матовость и ослабление интенсивности цвета хроматной пленки.

Цвет хромового покрытия серебристо-серый, серебристый с голубоватым оттенком [7].

 Отрывной магнитный метод  основан на измерении силы  отрыва магнита от поверхности  испытуемой детали. Приборы, основанные  на магнитном методе измерения  толщины покрытий, разделяются на  приборы с постоянными магнитами,  сила отрыва от детали (или притяжения) которых измеряется при помощи пружинных динамометров; приборы с электромагнитами, сила отрыва от детали которых измеряется по изменению тока намагничивания. При использовании магнитного метода обязательным условием является наличие ферромагнитных свойств у покрываемых деталей.

Метод нанесения сетки царапин. На поверхность контролируемого  покрытия стальным остриём наносят 4–6 параллельных линий, глубиной до основного  металла, на расстоянии 2,0–3,0 мм друг от друга и 4–6 параллельных линий, перпендикулярных к ним. Линии следует проводить в одном направлении. На контролируемой поверхности покрытия не должно наблюдаться отслаивания.

Наиболее точным и удобным методом  измерения твердости электролитических  покрытий является метод статического вдавливания алмазной пирамидки под малыми нагрузками (от 2 до 200 г) или так называемый метод измерения микротвёрдости. Измерение микротвёрдости производится с помощью специального прибора–микротвёрдомера ПМТ-2 или ПМТ-3 конструкции М. М. Хрущова и Е. С. Берковича. При испытании на микротвёрдость должны соблюдаться следующие условия:

• плавное возрастание нагрузки до заданного значения;
• постоянство приложенной нагрузки в течение установленного времени;
• допускаемая относительная погрешность нагрузки не должна превышать ± 0,1 г для нагрузок менее 10 г.

Пористость хромовых покрытий осуществляется весовым методом маслоёмкости. Суть метода заключается в определении  массы впитавшегося масла (цилиндровое  масло № 2 или авиационное марки  МС), отнесённый к 1 дм² хромового покрытия. С этой целью взвешенный образец пропитывают маслом в течение 1–1,5 ч при температуре 80˚С, затем тампоном снимают масляную плёнку и вновь взвешивают [8].

 

1.9 Описание работы  автоматических линий

 

Автоматические линии состоят  из ванн, располагаемых в один ряд. Между ваннами установлены бортовые отсосы и козырьки. Вдоль ванн по направляющим перемещаются автооператоры, переносящие детали из одной ванны в другую. Каждый автооператор обслуживает не более 7–8 ванн.

Для получения оптимальной производительности автоматических линий устанавливают несколько автооператоров. Автооператоры работают по заданной программе, перемещая детали в соответствии с технологическим процессом.

Различают рабочие и холостые хода автооператоров, а также вынужденные  простои. При одном автооператоре схема движения носит “челночный” характер. При наличии большего количества автооператоров различают более сложные кинематические связи их движения: челночно-эстафетную, при которой каждый автооператор обслуживает свою определённую зону и челночно-спаренную, при которой зона действия автооператоров не разграничена и они перекрывают друг друга. Передача подвесок производится несколько раз за цикл, и взаимосвязь между автооператорами носит спаренный характер.

Автооператоры тельферного типа крепятся на монорельсе, закреплённом над автоматической линией и имеют два привода горизонтального и вертикального перемещения. Такие приводы состоят из червячного редуктора, электродвигателя и дискового тормоза, управляемого электромагнитом. Как правило на автооператорах установлены грузозахватные приспособления. Они служат для центрирования и удержания груза, переносимого автооператором. Различают грузозахваты простые и с контактным устройством для подачи трёхфазного переменного тока электродвигателю барабанного электролизёра. Такие электролизёры  предназначены  для  нанесения  электрохимических  покрытий  на  мелкие  детали,  обрабатываемые  в  насыпном  виде.

  Барабанный  электролизер  состоит  из  сварной  рамы с  цапфами  для  укладки  в  ловители  ванн  и  захватов,  взаимодействующих  с  грузозахватами  автооператора. К  раме  крепятся:  несущие  щеки  (неметаллические  или  металлические  с  антикоррозионной  изоляцией)  с  фторопластовыми  подшипниками,  в  которых  устанавливается  вращающаяся  шестигранная  перфорированная  обечайка с  крышкой;  привод  электролизера;  катодный  токоподвод  для  передачи  технологического  тока  обрабатываемым  изделиям;  автомат  для  защиты  электродвигателя;  контактное  устройство  для  передачи  переменного  трехфазного  тока  напряжением  36 В  электродвигателю  барабанного  электролизера;  защитный  кожух. Постоянный  ток  подводится  к  катодным  токоподводам  через  пластины  и  втулки  на  цапфах  электролизера, контактирующих  с  обкладками  опор-ловителей  ванн,  соединенных  с  источником  постоянного  тока.

Управление перемещением автооператоров производится при помощи путевых  переключателей автоматически по заданной программе командоаппаратами.

Командоаппарат, управляющий движениями автооператоров, работой сушилок, включением и отключением тока и выдержкой заданий времени, состоит из селекторного программного блока и силового блока, а так же реле времени.

Назначение селекторного блока  – подключать на программном блоке  соответствующую часть программы. Команды программного блока поступают на силовые блоки, усиливаются и передаются далее на автооператор.

Загрузка деталей на подвески и  разгрузка их с подвесок осуществляется вручную на подготовительной стойке, расположенной на одном конце  линии. Загрузка деталей в барабан осуществляется вручную на подготовительной стойке, а разгрузка – автоматическая в сушильной камере. Выгрузка деталей из сушильной камеры с помощью пневматики.

Сушка деталей производится в сушильной  камере горячим воздухом, подаваемым вентилятором через паровой калорифер. Циркуляция воздуха в сушильной камере замкнутая с удалением части влажного воздуха через шиберное устройство в систему вытяжной вентиляции. Исходя из назначения различают следующие типы сушильных камер: для сушки изделий на подвесках, для сушки изделий насыпью, комбинированные. Камеры для сушки изделий насыпью выпускают двух модификаций: с поворотным лотком и поворотным барабаном. Все сушильные камеры имеют теплоизоляцию, вентиляционные отсосы для частичного удаления отработанного воздуха в атмосферу [6].

 

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

 

2.1 Расчет фондов рабочего времени

 

Проектом предусмотрена семидневная  рабочая неделя в три смены  по 8 часов.

Различают (Т_о) номинальный и (Т) действительный фонд времени оборудования.

(час)

где     Т_год –годовой фонд времени, дни;

Т_см –продолжительность 1 смены, час;

количество смен в сутки.

 час

Для автоматизированного  оборудования размер потерь времени  на ремонт оборудования принимаю 10% от годового фонда времени [9, c. 89].

Действительный фонд времени

(час)

(час)

Таблица 3

Фонды времени работы оборудования

Наименование показателей	Дни	Часы
Календарное время Номинальный фонд времени (То) Остановки по техническим причинам Действительный фонд времени (Т)	365 365 36 329	8760 8760 864 7896

 

2.2 Установление производственной программы

 

Для обеспечения выполнения годовой производственной программы  предусматриваем 3 линии цинкования АЛГ-128 и  2 линии хромирования АЛГ-76М. Далее расчет ведём по 1 линии цинкования и 1 линии хромирования.

При неизбежном проценте брака равному 1%, производственная программа отделения  будет определяться:

(м²),

где  Р_зад – годовая заданная программа, м²;

а – брак продукции, допускающий переделку, %

Для цинковых покрытий: м²

Для хромовых покрытий: м²

Часовая программа отделения Р_ч определяется отношением годовой производственной программы (с учетом брака) к действительному фонду времени:                                               (м²/ч),

где  Р_ч – часовая программа, м²/ч;

Т – действительный годовой фонд времени, ч.

Для цинковых покрытий:   (м²/ч)

Для хромовых покрытий:   (м²/ч)

 Таблица 4

Загрузочная ведомость хромовых покрытий на подвесках (на 1 линию)

№ п/п	Наименование детали	Характеристика детали				Габариты подвески, мм	Количество деталей на подвеске, шт	Поверхность едино- временной загрузки, м2	Годовая производственная программа с учётом брака
		Материал детали (марка)	Габариты, мм	Масса, кг	Покрываемая поверхность, м2				Штук за- грузочных единиц	м2
1	Шток	СТ- 45	d 40´500	2,44	0,062	1300´100´800	13	0,806	50125	40400

Таблица 5

Загрузочная ведомость цинковых покрытий в барабанах (на 1 линию)

№ п/п	Наименование детали	Характеристика детали				Единовременая загрузка ванны		Годовая производственная программа с учётом брака
		Материал детали (марка)	Габариты, мм	Масса, кг	Покрываемая поверхность, м2	м2	кг	Штук за- грузочных единиц	кг	м2
1	Болт	СТ-3	М12	0,070	0,0036	3,64	60	41621	2497260	151500
2	Гайка	СТ-3	М12	0,030	0,0017
3	Шуруп	СТ-3	А5·40	0,004	0,0010