Диплом Султан.output

2.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1.Характеристика изделий и условий их эксплуатации. Выбор

толщины покрытия

Для защиты моих деталей (пряжек) от коррозии, я выбираю оксидирование. Неорганические оксидные покрытия находят широкое применение в различных отраслях промышленности. Такое распространение объясняется их ценными свойствами. В зависимости от условий химической или электрохимической обработки на поверхности металла могут быть получены окисные или солевые пленки различной толщины и свойств. Гонкие пленки пассируют металл и несколько повышают его стойкость против коррозии. С увеличением толщины и уменьшением пористости возрастает защитная способность пленок. [2]

						Таблица 11
	Группа		Способ	Назначение		Толщина
		Материал			Покрытие	покрытия,
	изделий		изготовления	покрытия
						мкм
	Пряжка	Ст3	штамповка	защитное	оксидирование	6

Вид и толщину покрытия определяем согласно ГОСТ 3002 - 07, ГОСТ 9073 - 77 и др. Для деталей из стали при легких условиях эксплуатации выбираем оксидное покрытие толщиной – 6мкм [3].

Характеристика пряжки:

Масса m= 24г

Площадь S=0,3 дм2

Материал Ст3

41

Рис.2 Эскиз изделия

Для придания поверхности втулки защитно-декоративных свойств я выбираю никелевое покрытие.

Никель — металл серебристо-белого цвета, удельный вес 8,9 температура плавления 1452°. Микро твердость гальванически осажденных никелевых покрытий зависит от состава электролита и может колебаться от 200—300 кГ/мм2 до 700— 800 кГ/мм2 за счет введения добавки фосфора в состав покрытия. При осаждении никель фосфорного покрытия химическим путем его микро твердость также высока. После термообработки никелевых покрытий, содержащих фосфор, микро твердость их возрастает до 900—1 000 кГ/мм2 и выше, приближаясь к твердости блестящего хромового покрытия.

Никель, как и сталь, обладает машинными свойствами. Никелевые покрытия вследствие их насыщения водородом в процессе осаждения имеют

пониженную пластичность, но после отжига при 900° пластические свойства значительно улучшаются.

Никелевые покрытия хорошо полируются до зеркального блеска и приобретают красивую декоративную внешность стойкую во времени благодаря образованию тончайшей поверхностной пассивной пленки. При высоких температурах поверхность никелевых покрытий покрывается твердой и эластичной пленкой окислов желтого и фиолетового оттенков в зависимости от температуры и продолжительности нагрева. Вследствие своей пассивности никель обладает коррозийной стойкостью в растворах ряда органических кислот и минеральных солей. Он устойчив в растворах щелочей при всех концентрациях и температурах.

Никель имеет атомный вес 58,69 обладает переменной валентностью, имеющей величины 2,3 и 8 имеет электрохимический эквивалент, равный 1,095 г/А час. Его нормальный потенциал равен —0,25 В.

В гальванической паре никель—железо никель, как более электроположительный металл, является в атмосферных условиях и в агрессивных средах

42

катодом по отношению к железу и, следовательно, электрохимический не может защищать железо от коррозии. Никелирование получило широкое применение в химической промышленности. В этих случаях толщина покрытия без подслоя меди достигает 0,20—0,30 мм.

При покрытии хирургических инструментов никелирование также применяется без подслоя с толщиной слоя 0,010—0,012 мм. В пищевой промышленности никель может заменить покрытия оловом. Высокая твердость и износостойкость никелевых покрытий используются в полиграфической промышленности для клише и стереотипов, для покрытия медных матриц при изготовлении патефонных пластинок, для мерительного инструмента и особенно для деталей, эксплуатируемых в условиях сухого трения. Никелирование также получило применение как подслой под сплав.

						Таблица 12
	Группа		Способ	Назначение		Толщина
		Материал			Покрытие	покрытия,
	изделий		изготовления	покрытия
						мкм
	кольцо	Ст3	штамповка	защитное	никелевое	9

Вид и толщину покрытия определяем согласно ГОСТ 2972 - 07, ГОСТ 8033 – 79и др. Для деталей из стали при легких условиях эксплуатации выбираем никелевое покрытие толщиной - 9мкм.

Характеристика кольца: Масса m=6 г

Площадь S=0,1 дм2 Материал Ст3

Рис.3 Эскиз изделия

43

1.3.9 Технологическая схема нанесения покрытия оксидирования

Таблица 13

							Плотность
			Состав электролита				тока,		Вре-
	№					Температу-	А/дм2
		Операция			pH				мя,
						ра, °C
				содержа-					мин
			компоненты				катод	анод
				ние, г/л
	1	Монтаж	-	-	-	-	-	-	-
			NaOH	5-15
			Na2CO3
		Обезжиривание		15-35
	2		Na3PO4		-	60-80	-	-	10-20
		химическое		5-35
			Синтанол
				3-5
			ДС-10
		Проточная про-
	3	мывка тёплой	H2O	-	-	40-60	-	-	1-2
		водой
		Промывка 2-х
	4	ступенчатая	H2O	-	-	18-25	-	-	1-2
		противоточная в
		холодной воде
		Обезжиривание	Na3PO4	30-50					0.5-10
	5	электрохими-			-	30-80	5- 10	2-4
		ческое	Na2CO3	2-3					1-5
		Проточная про-
	6	мывка тёплой	H2O	-	-	40-60	-	-	1-2
		водой

44

		Промывка 2-х
		ступенчатая	H2O	-	-	18-25	-	-	1-2
		противоточная в
	7
		холодной воде
		Травление	НС1	150-350	-	18-25	-	-	5-8
	8		уротропин	40-50
		Промывка 2-х
		ступенчатая	H2O	-	-	18-25	-	-	1-2
	9	противоточная в
		холодной воде
	10	Активирование	H2SO4	30-50	-	18-25	-	-	0.25-1
		Промывка 2-х
		ступенчатая	H2O	-	-	18-25	-	-	1-2
	11	противоточная в
		холодной воде
			NaOH	550-570	6.5
			NaNO3				-	-	-
	12	Оксидирование		50-100		145-155
					6.7
			NaNO2	200-250
		Промывка 2-х
	13	ступенчатая	H2O	-	-	18-25	-	-	1-2
		противоточная в
		холодной воде
	14	Промывка тёплой	H2O	-	-	30-40	-	-	1-2
		проточной водой
	15	Сушка	-	-	-	45-55	-	-	3-10
				45

Таблица 14

1.3.10. Технологическая схема нанесения покрытия никелирования

			Состав электролита				Плотность
							тока, А/дм2		Вре-
	№
		Операция			pH	T , °С			мя,
				Содер-					мин
				жание
			компоненты				катод	анод
				г/л
	1	Монтаж	-	-	-	-	-	-	-
			NaOH	5-15
			Na2CО3
		Обезжиривание		15-35
	2		Na3PО4		-	60-80	-	-	10-20
		химическое		5-35
			Синтанол ДС-
				3-5
			10
		Проточная про-
	3	мывка тёплой	H2O	-	-	40-60	-	-	1-2
		водой
		Промывка 2-х
		ступенчатая	H2O	-	-	18-25	-	-	1-2
		противоточная в
	4	холодной воде
		Обезжиривание	Na3PО4	30-50					0.5-10
	5	Электрохимиче-			-	30-80	5- 10	2-4
		ское	Na2CО3	2-3					1-5
				46

		Проточная про-
	6	мывка тёплой	H2O	-	-	40-60	-	-	1-2
		водой
		Промывка 2-х
		ступенчатая	H2O	-	-	18-25	-	-	1-2
		противоточная в
	7
		холодной воде
	8	Активирование	H2SO4	30-50	-	15-30	-	-	0.25
									-1
		Промывка 2-х
	9	ступенчатая	-	-	-	18-25	-	-	1-2
		противоточная в
		холодной воде
			NiSO4·7H2O	250-300
					5,2
			H3BO3	30-40
		Никелирование
	10				-	40-50	2-4	-	-
			NaCl
		полублестящее		10-15
					5,6
			1,4	0.1-0.4
			бутиндиол
		Промывка в	H2O
	11	непроточной	очищенная	-	-	15-25	-	-	1-2
		воде	(дист.)
		(улавливание)
		Промывка 2-х
	12	ступенчатая	H2O	-	-	18-25	-	-	1-2
		противоточная в
		холодной воде
	13	Никелирование	NiSO4·7H2O	200-250	5,9	40-50	2-4	-	-
		блестящее	H3BO3	30-40	-
				47

			NaCl	10-15	6,1
			1,4	0.2-0.3
			бутиндиол
			1,5	1.5-2
			Нафталинди
			сульфо-
			кислота
		Промывка в	H2O
	14	непроточной	очищенная	-	-	18-25	-	-	1-2
		воде
		(улавливание)	(дист.)
		Промывка 2-х
	15	ступенчатая	-	-	-	18-25	-	-	1-2
		противоточная в
		холодной воде
		Промывка
	16	теплой	-	-	-	30-40	-	-	1-2
		проточной
		водой
	17	Сушка	-	-	-	45-55	-	-	3-10
	* предусматривается селективная очистка
		3. Расчетная часть линии никелирования.
		3.1Фонд времени работы оборудования.
	Номинальный годовой фонд времени работы в сутках:
	Тн = 365-104-12=249 суток,
	где 104 — число выходных дней; 12 - число праздничных дней;
	Фактическое годовое время работы оборудования в сутках:
	Т ф	= Т н - К п р Т н .
	где Кпр - коэффициент простоя оборудования (0,04);

Тф = 249-0,04 • 249=239 суток,

Среднесуточное время работы оборудования:

48

Среднесуточное время работы оборудования tc

При расчете этой величины следует учитывать не только потери времени на простои, но и время tпз, затрачиваемое на подготовительные и заключительные операции при работе цеха в одну или две смены. Это время затрачивается на монтаж подвесок, подготовку поверхности при загрузке первой партии изделий, а также заключительные операции по выгрузке последней партии. Можно принять tпз для стационарных ванн 30÷50 мин.

tc= (tPн• Псм) Пр.д.н,

где tpн- количество рабочих часов в неделю;

Псм - число смен в сутки; Прдн - количество рабочих дней; tc = (41 • 2)/5=16,4 часа,

Фактическое годовое время работы оборудования в часах: tф=Тф•tc,

tф = 239 • 16,4 = 3920 часов,

Среднесуточное фактическое (эффективное) время работы

tэф=tc-tпз

где tпз— подготовительнозаключительное время в часах. tэф= 16,4-0,67= 15,73 часов,

Годовое эффективное время работы оборудования:

tэфг=tэф•Tн

tэф = 15,73 • 249 = 3917 часов.

3.2. Производственная программа цеха

Годовая и суточная производственная программа:

Рг=Рз+∙Рз

Рс=ТфРг

где Рз - программа цеха в соответствии с заданием, Р3=30000 м2/год; α - брак продукции, допускающий переделку, % (2-3%).

Рг- = 30000 + (3*30000)/100 = 30900 м2/год;

Рс = 30900/239 = 129,3 м2/сут.

49

Определение времени обработки изделий

			Производственная программа
			Годовая		Суточная
Группа	Покрытие	Единица
				Кол-во			Кол-во
		загрузки:
изделий				единиц			единиц
		подвеска,
			м2	загрузки	м2		загрузки
		м2;
Кольцо	никелевое	0,62	30 900	49 519	129,3		208

Определение времени обработки изделий

Продолжительность (мин) процессов электрохимическою осаждения металлов:

t1=60∙ ∙, ∙э∙

где m- толщина покрытия, мкм. Так как изделие эксплуатируется в легких условиях, то принимаем толщину покрытия равным 9 мкм.;

- плотность осаждаемого металла, г/см3, pNi=8.902 г/см3; i- катодная плотность тока, А/дм2, i=2÷4 А/дм2;

Кэ- электрохимический эквивалент, г/А*ч

Кэ = A/zF,

где А - атомная масса осаждаемого металла;

z- количество электронов, участвующих в реакции; F- число Фарадея, F= 26,8.

Кэ = 58.69/2*26,8 = 1.095 г/А*ч

- выход по току при осаждении металла, %, = 93%.

t1=(60*9*8.902)/(2* 1,095*93)= 24 (мин)

50