Анализ технологического процесса и типового оборудования для нанесения гальванических покрытий в ЗАО "Атлант"

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Для закрепления и расширения знаний, полученных по общеинженерным дисциплинам, ознакомления с основами технологических процессов и типовым оборудованием для нанесения гальванических покрытий планом учебного процесса предусмотрено прохождение студентом общеинженерной практики.

Общеинженерная практика проводилась на ЗАО «Атлант».

Минский завод холодильников (МЗХ) основан в 1959 г. на базе небольших мастерских по производству несложных товаров домашнего обихода.

Первый бытовой холодильник «Минск-6» был выпущен в 1962 г., проектная мощность первого завода 50000 холодильников в год, полезной ёмкостью 120 литров.

В 1969 г. была закончена реконструкция завода на проектную мощность 50000 холодильников в год.

В 1973 г. завод приступил к выпуску первых отечественных холодильников с пенополиуритановой (ППУ) изоляцией «Минск-10» ёмкостью 220 литров и «Минск-11» ёмкостью 280 литров. В этом же году коллективом завода изготовлена первая партия экспортных холодильников в Грецию. В 1974 г. были произведены первые поставки экспортных холодильников в Польшу и на Кубу.

В 1977 г. завод выпустил первую партию морозильников «Минск-17» ёмкостью 160 литров и холодильников «Минск-12» с полуавтоматической оттайкой испарителя и ёмкостью 240 литров.

В 1978 г. закончена подготовка и выпущена первая промышленная партия двухкамерного холодильника «Минск-15» с автоматической оттайкой холодильной камеры и общей полезной ёмкостью 265 литров.

Каждая последующая модель продукции завода отличается от предыдущей модели новыми техническими решениями, улучшенным качеством и потребительскими характеристиками. Это позволило постоянно увеличивать объёмы экспорта, доведя его до 60% производства. География экспорта - более 30 стран (Франция, Германия, Болгария, Польша, Китай, Австралия и др.).

Холодильники и морозильники марки «Минск» неоднократно отмечались дипломами и медалями ВДНХ СССР, пользуются неизменным спросом внутри страны и за рубежом. Золотые медали международных выставок в Лейпциге, Пловдиве, Познани - яркое свидетельство широкого признания продукции, а Золотой Трофей качества из Испании и Золотой Глобус за высокое качество и экспорт в Дании - свидетельство творческих возможностей завода.

В марте 1990 г. было подписано соглашение о создании хозяйственной ассоциации ПО «Атлант» с Барановичским станкостроительным заводом для совместной организации производства компрессоров и холодильников. На основе этого соглашения организовано производство компрессоров на Барановичском станкостроительном заводе. Первый компрессор был изготовлен в мае 1993 г.

27 августа 1993 г. на базе Минского завода холодильников и Барановичского станкостроительного завода образовано АО «Атлант» по выпуску бытовых холодильников.

В 1993 году путем преобразования арендных предприятий «Минский завод холодильников» производственного объединения по выпуску бытовых холодильников «Атлант» и «Барановичский станкостроительный завод» со- здано закрытое акционерное общество по выпуску бытовых холодильников «Атлант».

ЗАО «Атлант» создано в целях насыщения рынка сбыта высококачественными холодильниками, иными товарами народного потребления и продукцией производственно-технического назначения, выполнения работ и оказания услуг предприятиям и гражданам, развития торговли и сотрудничества, получения прибыли, дальнейшего повышения благосостояния работников ЗАО «Атлант».

Основными достижениями ЗАО «Атлант» за последние 5 лет является то, что за этот период увеличен выпуск холодильников и морозильников на 65 000 штук, построен завод мотор-компрессоров по контракту с японскими фирмами, который является одним из лучших в мире по своим характеристикам.

Основное производство на заводе сосредоточено в трех цехах: прессосварочном, механосборочном и цехе пластмасс. К вспомогательным производствам относятся цеха: ремонтно-механический, энергосиловой, запчастей, инструментальный, экспериментальный и цех специального технологического оборудования. На сегодняшний день на предприятии работает более 5,5 тысяч работников. Годовой выпуск продукции составляет более 1 млн. холодильников в год.

За высокие производительные показатели коллектив Минского завода холодильников награжден орденом Трудового красного знамени.

На заводе постоянно совершенствуется применяемая техника и оборудование, в ближайшие годы предстоит обеспечить рост производительности труда на 44-46% путем оснащения предприятия более производительным оборудованием, совершенствования технологий, приемов и методов труда.

Важную роль в производстве современных холодильников играет и гальванический цех, а также участок нанесения лакокрасочного покрытия (катафоретическое нанесение лакокрасочного материала). Гальванический цех размещается в трехэтажном здании с подвальным помещением. На первом этаже и в подвальном помещении находятся очистные сооружения гальванического участка, приёмочная кислот и механический цех по штамповке мелких деталей. На втором этаже расположены вспомогательная служба (вентиляционные помещения, участок приготовления растворов, деминерализованной воды, кладовые химикатов, участок ремонта и изоляции подвесок), а также производственные участки (механического шлифования, полирования). Третий этаж занимает зал гальваноавтоматов, несколько вспомогательных помещений.

Структура отделов предприятия представлена в приложении 1.

Функции отделов ЗАО «Атлант».

ОГЭ - отдел главного энергетика.

Функции энергетического и тепло-сантехнического бюро:

· разработка годовых, квартальных, месячных, суточных и сменных планов потребления энергоресурсов завода;

· разработка и предоставление на утверждение удельной нормы расхода энергоресурсов;

· обоснование и защита заявки на электроэнергию, тепло-энергию, топливо и воду;

· заключение договоров на обеспечение энергоресурсами;

· разработка и предоставление на утверждение лимитов потребления энергоресурсов по цехам;

· организация учета потребления энергоресурсов строго в соответствии с требованиями;

· контроль технического состояния приборов;

· учет энергоресурсов;

· контроль выполнения графиков нагрузок и режимных требований энергообеспечивающих организаций;

· составление сводных заявок на запасные части для энергетического оборудования;

· получение фондов и контроль их реализации.

ОГМ - отдел главного механика.

Функции отдела главного механика:

· разработка инструкций, общих норм проведения всех видов ремонта и эксплуатации оборудования;

· разработка планов развития ремонтно-механической базы, проектов организации ремонтных работ и межремонтного обслуживания;

· анализ выполнения планово-предупредительных и аварийных ремонтов;

· разработка нормативов простоя оборудования в плановом и аварийном режимах;

· участие в рассмотрении проектов реконструкции и расширения завода, отдельных участков и цехов;

· разработка правил техники безопасности, противопожарной безопасности и промышленной санитарии при эксплуатации и ремонте оборудования;

· передача изношенного оборудования другим предприятиям;

· анализ ремонтных затрат и разработка предложений по замене морально устаревшего и физически изношенного оборудования.

1. Технологический раздел

В гальваническом цехе на предприятии ЗАО "Атлант" наносятся различные покрытия для защиты от коррозии и старения и для придания детали красивой блестящей "внешности".

1.1 Подготовительные операции

Качество гальванических покрытий в значительной степени зависит от правильного соблюдения технологии подготовительных операций. Подавляющее большинство дефектов покрытий обуславливается плохим качеством подготовки поверхности перед нанесением покрытий.

Назначение подготовительных операций заключается в удалении с поверхности покрываемых деталей жировых загрязнений, окалины, ржавчины и окислов, а также в устранении царапин, забоин и других неровностей поверхности. Подготовительные операции выполняются механическими и химическими методами.

Механическая подготовка предназначена для удаления с поверхности деталей неровностей, царапин, забоин, заусенцев, окалины и придания ей требуемой шероховатости /1/.

Качество обработки поверхности и ее шероховатость регламентируются ГОСТ 9.301-86 "Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Общие требования"/19/.

К основным видам механической обработки поверхности относят: шлифование, полирование, галтовку, крацевание, виброобработку, дробеструйную и гидроабразивную обработки.

Шероховатостью называется разность высот между микровыступами и микровпадинами на поверхности изделия. Шероховатость поверхности определяется следующими параметрами: Ra -средним арифметическим отклонением профиля от средней линии и Rz- высотой неровностей, т. е. высотой выступов и впадин реальной поверхности.

Шероховатость основного металла зависит от назначения покрытия. При нанесении защитных и специальных покрытий Rz не должна превышать 40 мкм, при нанесении защитно-декоративных покрытий Ra<2,5, а при нанесении оксидных пленок Ra<1,25.

На поверхности деталей после механической обработки не должно быть дефектов, способствующих получению некачественных покрытий, содержащих неоднородности, окалину, раковины, поры, трещины. Острые углы и кромки должны быть закруглены, чтобы во время осаждения на них не образовывались наросты.

На поверхности деталей после механической обработки не должно быть видимого смазочного слоя или эмульсий, металлической стружки, заусенцев, пыли и продуктов коррозии.

Шлифованием называется процесс удаления с поверхности неровностей режущими кромками абразивного материала. Шлифование бывает грубым (обдирка), оно производится при помощи шлифовальных кругов, и тонким или декоративным, осуществляемым эластичными кругами или непрерывной лентой, на которые наносят слой абразивной пасты. При шлифовании достигается шероховатость, соответствующая Rz=25ч0,160 мкм по ГОСТ 2789-73.

Полированием называют процесс механической обработки для получения блестящей зеркальной поверхности путем сглаживания мельчайших неровностей (при полировании Rz= 0,1 мкм).

При шлифовании и полировании применяют абразивные материалы, состоящие из зерен, обладающих высокой твердостью и режущей способностью.

Абразивные материалы бывают природные (горные породы и минералы) и искусственные. Природные - для шлифования: корунд Al2O3, наждак (смесь корунда с оксидами железа, кремния, титана и т.п.), кремень, кварцевый песок, пемза; для полирования: крокус (75% оксида железа(III)), трепел, доломит, технический мел, венская известь (до 95% оксида кальция), каолин, тальк. Искусственные абразивные материалы - карбид кремния, карбид бора, электрокорунд, применяемые для шлифования, и крокус, оксид хрома(III), оксид алюминия - для полирования.

К связующим веществам относятся цементирующие смазки и связующие. Их назначение - удерживать абразивный материал. Цементирующие связки применяют для удержания шлифовальных зерен на поверхности твердых кругов. Цементирующими смазками могут служить огнеупорная глина, жидкое стекло, бакелит, каучук. Для мягких кругов и в полировальных пастах используют связующие. В качестве связующих материалов для наклеивания абразивного материала можно использовать жидкое стекло, столярный клей, искусственный клей. Связующими веществами для полировальных паст являются алеиновая кислота, парафин, стеарин, воск.

Цветные металлы шлифуют кругами из мягкого войлока, стальные детали - кругами из жесткого войлока.

Галтовка - процесс механической подготовки поверхности за счет взаимного трения деталей друг с другом. Предназначена для очистки поверхности мелких деталей от различных загрязнений, травильного шлама, заусенцев и неровностей, а также шлифования и полирования во вращающихся металлических (стальных) барабанах.

При сухой галтовке детали загружают на 1/3 или 2/3 объема барабана. При мокрой галтовке применяют раствор кальцинированной соды или тринатрийфосфата концентрацией 20-30 г/л и какие-либо ПАВ, что улучшает качество обработки. Частота вращения барабанов 10-15 об/мин для крупных деталей и 40-60 об/мин - для мелких. Продолжительность обработки зависит от состояния поверхности деталей, материала деталей и их конфигурации и колеблется в широких пределах - от 2 до 50 ч /5/. Сухое галтование чаще всего применяется для окончательной очистки поверхности, удаления заусенцев и других неровностей; мокрое - для очистки деталей от ржавчины и легкой окалины.

Пескоструйная обработка применяется с целью придания поверхности своеобразного рельефа. Чаще всего применяют гидропескоструйную обработку, обработку абразивными порошками, стальной дробью или металлическим песком. Установка для гидропескоструйной обработки состоит из резервуара, снабженного мешалкой или центробежным насосом и наполненного песком, смешанным с водой. Установка имеет решетчатый стол для укладки деталей и нижний сборник с насосом. Требуемый напор осуществляется сжатым воздухом.

Крацевание - это операция удаления с поверхности изделий окислов, остатков жировых пленок и других загрязнений при помощи металлических дисковых щеток на станках или вручную. Крацевание применяют также и для устранения различных дефектов покрытия (шишковатых или губчатых образований) и придания поверхности светлого однородного оттенка. Крацевание производится стальными, латунными и медными щетками. При обработке мягких гальванических покрытий используют волосяные, капроновые или травяные щетки. Скорость вращения щеточных кругов может изменятся от 450 до 1800 об/мин.

Виброабразивная обработка - это еще один метод механической обработки поверхности детали, осуществляемый в установках соответствующего типа, в состав которых входит контейнер, устройство для создания вибрации контейнера и соответствующий абразивный материал. Метод заключается в воздействии сухого или влажного абразивного порошка на поверхность деталей при загрузке деталей в абразивную среду насыпью в условии интенсивной вибрации барабана, в котором находятся детали и абразив.

Детали с жировыми загрязнениями перед обработкой следует подвергнуть обезжириванию в растворителях или щелочных растворах. На деталях из черных металлов допускается наличие солей после просушки. Детали из цветных металлов промывают в проточной воде.

К химическим методам обработки поверхности относятся: обезжиривание, травление, активация, промывка, а также изоляция участков поверхности, не подлежащих покрытию. Последовательность применения подготовительных операций может быть различной в зависимости от состояния поверхности деталей, видов покрытия, типов электродов и др.

Химическое обезжиривание.

На поверхности изделий находятся жиры растительного и животного происхождения. Щелочные растворы удаляют животные жиры с поверхности металлов в результате химического взаимодействия с ними. Минеральные масла удаляются щелочными растворами благодаря образованию эмульсий при определенных условиях. Механизм действия эмульгаторов заключается в адсорбции на поверхности раздела масло - раствор, в результате они понижают поверхностное натяжение, способствуя отлипанию капелек масла от поверхности металла и переходу их в состояние эмульсии. Для усиления эмульгирующего действия и повышения активности в щелочные растворы вводят ПАВ. Среди щелочных растворов для химического обезжиривания выделяют 3 группы:

- сильнощелочные для грубой очистки стальных деталей (рН=12-14);

- среднещелочные для очистки деталей перед нанесение покрытий (рН=11-12);

- слабощелочные для обезжиривания цветных и легких металлов (рН=10-11).

Электрохимическое обезжиривание.

Процесс электрохимического обезжиривания позволяет снять трудноудаляемые тонкие жировые пленки, остающиеся после химического обезжиривания. Его проводят на катоде или аноде в щелочных растворах того состава, что и при химическом обезжиривании. Механизм сводится к понижению поверхностного натяжения на границе масло - раствор и увеличению смачиваемости металла раствором. Увеличение температуры способствует ускорению процесса. Составы растворов для химического обезжиривания приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Составы растворов для химического обезжиривания

№	Поверхность обезжиривания	Параметр	Характеристика
1.	Сталь	NaOH Na3PO4·12H2O Na2CO3 Синтанол ДС - 10 Температура Продолжительность	5 - 10 г/л 15 - 70 г/л 15 - 35 г/л 3 - 5 г/л 60 - 80 єС 3 - 20 мин
2.	Алюминий и его сплавы	NaOH Na3PO4·12H2O Na2SiO3 Температура Продолжительность	8 -12 г/л 20 - 50 г/л 25 - 30 г/л 60 - 80 єС 3 - 10 мин
3.	Другие металлы	Na3PO4·12H2O Na2CO3 Синтанол ДС - 10 Температура Продолжительность	15 - 35 г/л 15 - 35 г/л 3 - 5 г/л 60 - 80 єС 3 - 20 мин

Травление - процесс удаления окислов с поверхности металлов в растворах кислот или щелочей. Его осуществляют химическим или электрохимическим способами после обезжиривания изделий. Выбор способа условий травления зависит от природы металла, характера и толщины слоя покрывающего его окислов. Составы растворов для электрохимического травления стальных изделий приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2. Составы растворов для электрохимического травления стальных изделий

№	Компонент электролита	Содержание
1.	H2SO4	200 - 250 г/л
2.	FeSO4·7H2O NaCl H2SO4	200 - 300 г/л 50 - 60 г/л 5 - 10 г/л
3.	FeCl2·4H2O NaCl HCl (конц.)	150 г/л 50 г/л 5 - 10 г/л

Температура электролитов от 20 до 50 єС.

Активация - процесс снятия поверхностных пассивных пленок прямо перед осаждением металла на поверхность. Она осуществляется химическим способом в разбавленных растворах серной и соляной кислот или щелочей, а также электрохимическим способом на аноде в концентрированной серной кислоте или в щелочном растворе цианистого натрия или калия. Температура для всех растворов активации должна быть комнатная, продолжительность активации до 1-2 мин.

Промывка.

После каждого процесса,который осуществляется при производстве (обезжиривание, травление, активация, нанесение покрытия) необходима промывка. Вода, подаваемая в цех для промывки должна быть чистой с минимальным содержанием солей. Эта вода идет на только на промывку, но и на корректировку электролитов, а также на производство электролитов.

1.2 Технологические процессы нанесения гальванопокрытий

В гальваническом цехе ЗАО "Атлант" работают линии цинкования на подвесках и в барабанах, никелирования, хромирования, анодирования, химического оксидирования.

Назначение и применение гальванопокрытий.

Электролитическое покрытие цинком применяется для защиты изделий из металлов (сталь, чугун) от коррозии. Цинковые покрытия широко применяются для защиты от коррозии деталей машин, крепежных деталей, стальных листов, проволоки и других материалов, работающих в атмосфере различных районов, загрязненной SO2, а также в закрытых помещениях с умеренной влажностью и в помещениях, загрязненных продуктами сгорания. Кроме того, цинковые покрытия применяются для защиты от коррозии водопроводных труб, питательных резервуаров, предметов домашнего обихода соприкасающихся с пресной водой при температуре 60-70 0С, а также для защиты изделий из черного металла от бензина и масла (бензобаки и маслопроводы) и др.

Никелем покрывают изделия из стали и цветных металлов (медь и ее сплавы) для защиты их от коррозии, декоративной отделки поверхности, повышения сопротивления механическому износу и ряда специальных целей. Широкому применению никелевого покрытия способствовали его высокая антикоррозийная стойкость в атмосфере, в растворах щелочей и некоторых органических кислот. Никелирование часто применяют для нанесения подслоя небольшой толщины (3 мкм) перед меднением стальных изделий в кислом электролите.

Хромирование получило широкое применение в промышленности для повышения твердости и сопротивления механическому износу таких изделий, как измерительные и режущие инструменты, валы, оси и цилиндры двигателей, лопатки водяных и паровых турбин и др. Большой эффект дает хромирование штампов и матриц при изготовлении различных изделий из пластических масс. В зависимости от характера изделий и их назначения толщина хромового покрытия колеблется от 5-10 мкм (измерительный и режущий инструмент) до нескольких десятков и сотен микрометров.

Анодирование применяется для придания поверхности алюминия необходимых свойств. Различают защитные и защитно-декоративные анодно-оксидные покрытия, эматаль-покрытия, электроизоляционные анодно-оксидные покрытия, твердые анодно-оксидные покрытия,цветные покрытия. Анодирование является одним из лучших способов защиты алюминия от коррозии.

Оксидирование черных металлов применяется для защиты их от коррозии, для придания поверхности красивой окраски. Изменяя состав электролита и режим обработки, можно получать покрытия с заданными свойствами: высокой твердостью, износостойкостью и хорошими диэлектрическими свойствами.

Приготовление умягченной воды.

На ЗАО «Атлант» воду для гальванических операций готовят на водоподготовительной станции AguaHard фирмы «Jurby Water Tech »проект Е123/040756.

Водоподготовительная станция предназначена для удаления ионов железа, солей, обуславливающих жесткость воды и свободного хлора, т.е. для получения умягченной воды.

Водоподготовительная станция состоит из:

установки фильтрации AguaHard F/2850 TS 0,300S/2, производительностью 9 м3/ч (F-1);

установки фильтрации с активированным углем AguaHard F/2850 TS 0,300AC/2, производительностью 9 м3/ч (АС-2);

установки умягчения AguaHard S/9500 MS 0,325 SC/2, производительностью 9м3/ч (S-3).

Получение умягченной воды происходит по следующей схеме: исходная вода поступает на установку фильтрации F-1, где удаляются взвешенные вещества и трехвалентное железо. Фильтрованная вода подается на сорбционную установку (с активированным углем) АС-2, где удаляются остаточный свободный хлор и органические соединения. Дальше вода идет на установку умягчения S-3, в которой умягчение воды осуществляется методом натрий-катионирования при прохождении воды через слой ионообменной смолы.

Для умягчения воды используется сильнокатионитная смола С-100 или другой марки с полной обменной емкостью не менее 1,2 г-экв/л.

При соблюдении условий эксплуатации установка должна обеспечивать следующие значения остаточной общей жесткости умягченной воды:

при нормальной производительности (6 м3/ч) - 0,05-0,1 мг-экв/л;

при максимальной производительности (9 м3/ч) - 0,3-0,5 мг-экв/л;

водородный показатель рН от 6 до 9.

Установка рассчитана на использование исходной воды следующего качества:

механические частицы - размером не более 100 мкм;

сероводород и сульфиды - концентрация не более 5 мг/л;

водородный показатель рН от 6 до 9;

нефтепродукты - отсутствие;

температура - от плюс 5 до плюс 35°С;

давление воды на входе - min 0,2 МПа (2 атм).

Для регенерации смолы применяется концентрированный раствор поваренной соли. Для регенерации катионитных смол от масел периодически один раз в год используют 2%-ный раствор лимонной или перуксусной (смесь уксусной кислоты и перекиси водорода) кислоты.

Изоляция подвесок пластизолем Д-2А-ОС.

Изоляции подлежат вновь изготовленные подвески и подвески после ремонта с предварительно снятым пластизолем. Срок службы изоляции - пластизоля Д-2А-ОС - от 3 до 6 месяцев.

Для нанесения пластизоля применяют следующие химикаты:

натр едкий технический марки ТР ГОСТ 2263-79;

препарат моющий синтетический МЛ-51 ТУ 84-228-86;

кислота соляная техническая или кислота серная аккумуляторная ТУ 6-01-1194-79;

пластикат поливинилхлориновый марки «Пластизоль Д-2А-ОС» ТУ 6-01-895-79;

лента поливинилхлоридного пластиката ЛВ-50-355 20х(0,8-1,1) мм ГОСТ 17617-72;

дибутилфталат ГОСТ 8728-88.

Подготовка поверхности подвесок включает в себя следующие операции: обезжиривание,промывка, травление, промывка, обезжиривание, сушка.

После того как поверхность подвесок готова, они перемещаются на участок ремонта и изоляции подвесок. Там подвески загружаются в камеру полимеризации и они прогреваются при температуре от +160 до +180 0С в течение 20-60 мин. Затем идет операция нанесения пластизоля. Для этого прогретые подвески погружаются в ванну с жидким пластизолем и выдерживаются в течение 5-10 мин. При загустении пластизоля доводят его до жидкого состояния добавлением дибутилфталата. После этого подвески с пластизолем выгружаются из ванны и завешиваются на стеллаж с поддоном для стекания пластизоля на 30-60мин. Перемещают подвески в камеру полимеризации и выдерживают при температуре от +180 до +190С в течение 60-90 мин. Выгружают подвески из камеры полимеризации и навешивают их на стеллаж поддона для охлаждения. Наносят второй слой пластизоля, выполнив повторно все выше перечисленные операции. Зачищают места контактов между деталью и деталедержателем механическим способом.

Полученное покрытие должно быть ровным. Допускаются небольшие наплывы. Не допускается наличие непокрытых участков. Цвет изоляционного покрытия должен соответствовать цвету пластизоля.

При нарушении изоляционного слоя по всей поверхности подвески срезают пластизоль ножом после прогрева подвески в камере полимеризации при температуре от +160 до + 180С в течение 15-30 мин. При частичном нарушении изоляционного слоя заизолировать поврежденные места лентой из поливинилхлоридного пластиката.

2. Характеристика основного и вспомогательного оборудования

В соответствии с технологией нанесения гальванических покрытий применяемое оборудование следует разделить на следующие группы:

1. оборудование для механической подготовки поверхности в водных и неводных растворах;

2. оборудование для нанесения металлических покрытий; вспомогательное оборудование;

3. оборудование для нанесения электрохимических покрытий классифицируется на основании большого разнообразия признаков.

Основными из них являются:

-степень автоматизации и механизации;

- возможность перепрограммирования (переналадки)

- конструкция основного транспортирующего органа и его расположение;

- система управления;

- конструкция и форма переносного устройства для размещения обрабатываемых деталей.

Учитывая эти признаки, современное гальваническое оборудование следует подразделить на следующие группы:

· автоматические линии традиционного исполнения;

· автоматические линии нетрадиционного исполнения;

· автономные гальванические модули (установки);

· автоматизированные (механизированные) участки стационарных гальванических ванн

2.1 Оборудование для механической обработки поверхности

Чем качественнее подвергается механической обработке поверхность, тем глаже и устойчивей в отношении защиты от коррозии становится слой покрытия.

Шероховатость поверхности основного металла при нанесении покрытий должна быть для защитных покрытий Rz = 40 -20 мкм, для защитно-декоративных - 10 -6,3 мкм. Все изделия, на которые наносятся защитно-декоративные покрытия, как правило, проходят механическую обработку.

В цехах металлопокрытий наиболее распространены два вида механической обработки поверхности изделий - шлифование и полирование. Назначение обоих процессов - получить заданную поверхность основного металла: гладкую и блестящую или матовую.

Шлифование и полирование.

Существующие шлифовально-полировальные станки можно разделить на два типа. Первый тип состоит из электродвигателя, вращающего вал с насаженными на его концах кругами, покрытыми абразивом.

В станках второго типа электродвигатель вращает систему роликов, на которых натянута бесконечная лента, также покрытая абразивом.

Мощность электродвигателей для шлифовальных станков - не менее 2,5-3,0 кВт, в полировальных станках она может быть снижена в 1,5-2,0 раза. Окружная скорость кругов или ленты зависит от свойств обрабатываемого металла и составляет для черных металлов и никеля - 30 м/с, для меди и ее сплавов - 25 м/с, для алюминия, цинка и олова - 20 м/с. Отделку поверхности производят последовательно, начиная с грубого шлифования и постепенно переходя к тонкому шлифованию и полированию. Наждачные порошки наклеивают на круги или ленты столярным клеем или жидким стеклом.

Для обдирочного шлифования применяются круги из электрокорунда или карбида кремния на керамической основе.

Для отделочного шлифования используются войлочные, фетровые, шерстяные хлопчатобумажные, кожаные и другие круги, на которые накатывается абразивный материал.

Полировальные круги изготавливаются из фетра, войлока, бязи, миткаля, сукна и др. Во время работы на боковую поверхность круга наносится полирующая паста.

Шлифовально-полировальные ленты можно разделить на три группы: ленты, покрытые пастами; ленты с тонким слоем абразивного зерна, укрепленного клеем и ленты с толстым абразивным слоем, в котором связкой служит резина или искусственные смолы. Ленты первой группы служат для полирования, второй и третьей групп - для грубого и тонкого шлифования.

Шлифовально-полировальные станки разделяются на одно- и двухшпиндельные. Наиболее распространенным в гальванических цехах является двухшпиндельный станок.

На предприятии также применяют такие методы обработки поверхности, как крацевание и галтовка.

Крацевание.

Обычно производится на станках-электродвигателях мощностью 0, 25- 0, 50 кВт. Скорость вращения щеток достигает 1400-1800 об/мин. Крацевание также можно проводить на обычных шлифовально-полировальных станках. Крацевание производится стальными, латунными, волосяными или травяными щетками. Наряду с круглыми щетками применяются специальные щетки для крацевание внутренних поверхностей. Для снятия толстого слоя окалины или ржавчины применяются жесткие щетки специальной конструкции, называемые иглофрезой. Иглофреза снимает слой толщиной от 0,01 до 0,1 мм. Эта щетка изготавливается из высокопрочной стальной проволоки диаметром от 0, 2 до 1,0 мм. Окружная скорость вращения игло-фрез в среднем составляет 1,6 м/с.

Галтовка.

Для галтования плоских деталей наиболее распространены барабаны, для изделий, имеющих наружную резьбу, обычно применяют колокола. Форма барабанов и колоколов бывает различная: цилиндрическая, многогранная, бочкообразная, конусная и т.д. Скорость вращения барабанов - 20-60 об/мин, колоколов - 10-5 об/мин. Барабаны и колокола изготавливаются из стали или чугуна. Для уменьшения шума и удлинения срока службы барабанов и колоколов их изнутри выкладывают изолирующим материалом (деревом, резиной или пластмассой).

В качестве абразивного или полирующего материалов применяется кварцевый песок, стальная сечка, битое стекло, наждак, опилки, куски кожи, шарики и т.д. При сухом галтовании изделия обрабатываются сухими материалами, при мокром галтовании добавляется 2-х, 3-х %- ный раствор каустической или кальцинированной соды, серной кислоты или раствор мыла.

2.2 Оборудование для нанесения химических и электрохимических покрытий

Ванны.

Ванны представляют собой емкости прямоугольной формы, которые являются "держателями" гальванических растворов(приложение 3). Они предназначены для проведения процессов нанесения покрытий, а также для подготовительных и заключительных операций.

Подготовительные операции выполняются в ваннах химического и электрохимического обезжиривания, травления, активации, холодной и горячей промывки.

В основных ваннах осуществляется нанесение на подготовленную поверхность деталей покрытия и защитной хромовой пленки.

Заключительные операции выполняются в ваннах горячей промывки перед сушкой, а также в ваннах сушки.

К ваннам предъявляется ряд общих требований: герметичность, отсутствие химического взаимодействия раствора с корпусом ванны, поддержание теплового режима, удобство и безопасность обслуживания и др.

Внутренние размеры ванн зависят от размеров покрываемых деталей, требуемой производительности гальванической линии. На выбор внутренних размеров ванн также оказывает влияние число электродных рядов и расстояние между ними. На практике наибольшее распространение получили электролитические ванны с тремя или пятью электродными рядами, имеющие соответственно 2 анодные и 1 катодную или 3 анодные и 2 катодные штанги. От расстояния покрываемой детали до анода зависит качество и толщина покрытия.

На механизированной линии ванны установлены на опорных изоляторах и оборудованы опорами-ловителями для фиксации подвески. Стенки ванн с температурой воды выше 60 °С теплоизолированы полипропиленом.

Автооператор.

Автомат портального типа представляет собой модель с потолочным транспортером, где рабочие шины крепятся к каркасу портального типа. Транспортеры осуществляют транспортировку оборудования для выкладки изделий через отдельные технологические ступени в соответствии с используемой технологией. В качестве устройств для выкладки изделий могут служить каркасы, барабаны или корзины. Автомат выполнен как автомат с одинарной линией.

Загрузка и выгрузка осуществляется совместно с торцевой стороны автомата.

Используемые аппараты имеют внутреннюю облицовку в соответствии с используемым по технологии раствором, специальная система окраски предохраняет внешнюю сторону от коррозии.

Подвод питания к автооператору осуществляется через гибкий кабель, проложенный в металлорукаве.

Технические характеристики:

- грузоподъемность, кг 400

- скорость горизонтального перемещения, м?мин 17,1?8,36

- скорость подъема-опускания каретки, м?мин 8,2?4,1

- максимальный вертикальный ход каретки, мм. 1620

- диаметр ходовых колес, мм. 120

- длина обслуживаемых ванн, мм. 1250-3150

- масса (в зависимости от длины обслуживаемых ванн), кг. 477-507

Автооператор осуществляет следующие операции: подъем подвески, перемещение подвески, опускание подвески, перемещение без подвески с опущенным грузозахватом.

2.3 Вспомогательное оборудование

К вспомогательному оборудованию относятся электрооборудование, фильтровальные установки, система общей вентиляции, насосы для перекачки электролитов, сушильные камеры, различные емкости для хранения и корректировки растворов.

· Сушило шнековое.

Сушило предназначено для сушки изделий, обрабатываемых на подвесках и в барабанах в автооператорных линиях. Сушка производится путем обдува изделий воздухом нагреваемым в паровом калорифере или с помощью электронагревателей. Во всех сушильных камерах применяется рециркуляция воздуха. Все сушильные камеры имеют теплоизоляцию и вентиляционные отсосы для частичного удаления отработанного воздуха в атмосферу. Сушило состоит из корпуса, сваренного из листовой стали, парового калорифера, вентилятора, воздуховода (приложение 4). Детали просушиваются горячим воздухом, который подается в сушило вентилятором через калорифер. Сушка деталей осуществляется на сетчатом дне камеры /8/.

· Электрооборудование.

Основными элементами электрооборудования гальванических цехов являются источники питания, токоподводы, коммутационная аппаратура и т.д.

Для питания ванн применяется постоянный ток, получаемый от таких источников питания, как полупроводниковые выпрямители или иногда генераторы. От технического уровня источника питания зависит эффективность технологического процесса, т.е. качество получаемого покрытия, производительность, экономические показатели.

На производстве могут использоваться различные схемы выпрямления: однофазные, многофазные; реверсивные, нереверсивные и т.д. Однофазные выпрямители предназначены для питания маломощных потребителей. Многофазные выпрямители имеют ряд преимуществ перед однофазными:

- лучшие удельные показатели;

- меньшие пульсации выпрямленного тока.

Основным источником питания гальванических ванн являются полупроводниковые выпрямители, выполненные на селеновых, кремниевых или германиевых элементах, что объясняется их малыми габаритами, бесшумностью, простотой ухода и большим разнообразием выпускаемых типов (по току и напряжению).

· Система вентиляции

Для обслуживания гальванического производства чаще всего используются центробежные вентиляторы низкого, среднего и высокого давления. В зависимости от условий эксплуатации их подразделяют на:

-антикоррозионные, использующиеся для работы с агрессивными средами (такие вентиляторы изготавливают из коррозионностойкой стали, различных пластмасс и алюминия),

-взрывобезопасные, применяемые при работе со взрывоопасными средами;

-вентиляторы обычного исполнения, применяемые для перемещения воздуха и невзрывоопасных газовых смесей, не вызывающих коррозию углеродистых сталей.

Выпускаются вентиляторы низкого давления типа ВРМ, марок Ц4-70, Ц9-76, Ц13-50 - среднего давления, типа ВВД - высокого давления /3/.

Местная вытяжная вентиляция на ваннах осуществляется с помощью бортовых и панельных отсосов.

Наиболее часто используются бортовые отсосы, которые устанавливаются непосредственно на бортах ванны с одной или с двух сторон (приложение 5).

Бортовые отсосы по конструкции бывают простые и опрокинутые. Простые отсосы устанавливают, если расстояние от края ванны до поверхности электролита не превышает 150 мм. В ином случае более эффективны опрокинутые отсосы. Бортовые отсосы изготавливают из различных материалов в зависимости от агрессивности растворов. Для агрессивных электролитов применяют винипласт, полипропилен, а для неагрессивных - листовую углеродистую сталь Бортовые отсосы устанавливаются по длинной стороне ванн и присоединяются к патрубкам сборного воздуховода вытяжной вентиляции. Количество удаляемого воздуха регулируется шиберным устройством.

· Фильтровальные установки

Они предназначены для очистки электролитов от различных загрязнений. На производстве широко используется установка модели ДМ2-0,ЗР с дисково-пакетными фильтрами, которая предназначена для осветления кислых и щелочных растворов с использованием фильтрующих тканей. Осадок смывается с фильтровальных дисков, которые изготавливаются из полиэтилена, в специальной ванне без разборки пакетов. В такую установку входят дополнительно насос для подачи электролита, трубопроводы с запорной арматурой и контрольно-измерительные приборы. Данная фильтровальная установка предназначена для крупносерийного и массового производства.

Для фильтрования электролита также используют установку УОП-1705. Она обеспечивает непрерывную циркуляцию раствора между ванной и самой установкой с помощью центробежного насоса. Такие насосы снабжены магнитной муфтой из полипропилена. Для непрерывной фильтрации электролитов применяют насос-фильтр.

Для повышения скорости фильтрации применяют фильтры из тонкой ткани, покрытой кизельгуром. Такие фильтры обеспечивают простую и быструю очистку.

· Разводка трубопроводов

Разводка трубопроводов предназначена для обеспечения технологических режимов и поддержания стабильности технологических параметров воды и растворов в ваннах.

Разводка трубопроводов состоит из магистральных, подводящих, отводящих трубопроводов воды, пара, воздуха, конденсата, а также из канализации, запорной и регулирующей трубопроводной арматуры, насосов.

Магистральные трубопроводы расположены на крюках под площадкой обслуживания вдоль всей линии. Один конец магистральных трубопроводов заглушен, на другом установлены запорные вентили, необходимые для перекрытия подачи воды, пара, воздуха в случае ремонта или временной остановки линии.

На магистральном трубопроводе воздуха, кроме вентиля, установлен регулятор для понижения давления до 0,05-0,1 МПа. Запорная и регулирующая арматура смонтирована на трубопроводах под площадкой обслуживания. Из магистрального трубопровода вода подается ко всем ваннам. К промывочным ваннам подвод воды осуществляется с помощью наливных труб. Регулирование расхода воды осуществляется автоматически.

· Устройства для перемешивания

Перемешивание электролита может осуществляться сжатым воздухом и механическим путем: мешалками или движением катодных штанг.

Перемешивание сжатым воздухом ведется через свинцовый барботер, расположенный на дне ванны под катодными штангами. Воздух, применяемый при таком способе перемешивания, должен тщательно очищаться от различных загрязнений. В противном случае происходит ухудшение качества осаждаемого осадка.

Перемешивание электролита механическими мешалками в гальванических цехах применяется редко.

· Площадка обслуживания

Площадка обслуживания состоит из отдельных секций и лестниц, изготовленных из уголков и облицованных сверху рифленым железом, а сбоку листами из тонколистовой стали. Секции и лестницы скреплены между собой болтами. Для удобства обслуживания и монтажа трубопроводов и арматуры, размещенных под настилом, верхние листы сделаны на петлях и открываются, а боковые снимаются.

В соответствии с требованиями правил техники безопасности площадка обслуживания с внешней стороны имеет перила, изготовленные из труб.

3. Охрана окружающей среды

3.1 Характеристика производственных отходов, стоков

шлифование гальванический абразивный

Гальванические цеха относятся к категории наиболее вредных производств вследствие запыленности воздуха в подготовительных отделениях механической обработки поверхности поступающих деталей, а также большого количества вредных веществ, опасных для организма человека, выделяющихся при химической и электрохимической обработках. Кроме того большую опасность представляют участки корректировки электролитов, а также складские помещения для хранения химикатов.

На участке гальваники образуются следующие виды отходов:

- ткани и мешки фильтровальные с вредными загрязнениями (преимущественно неорганическими) - использованные анодные чехлы, загрязненные солями цинка. Чехлы использовались для завешивания цинковых анодов в электролит цинкования;

- ткани и мешки фильтровальные с вредными загрязнениями (преимущественно неорганическими) - использованные анодные чехлы, загрязненные солями никеля. Чехлы использовались для завешивания никелевых анодов в электролит никелирования;

- лом и отходы титана и титановых сплавов - износившиеся титановые приспособления;

лом и отходы стальные - износившиеся стальные приспособления, бракованные стальные детали, в том числе детали, поднятые со дна ванн;

лом и отходы меди - износившиеся медные части приспособлений, отработанные медные крючки, медная проволока, бракованные медные детали;

бумага, загрязненная механическими примесями - бумага оберточная, используемая для технологических нужд;

мешки бумажные из-под сырья;

полиэтиленовые мешки из-под сырья;

отходы текстиля загрязненного и изношенная спецодежда хлопчатобумажная, салфетки, перчатки, нарукавники, фартуки и др. после использования на технологические нужды и в целях техники безопасности;

шлам оксидирования;

отработанное масло - отработанное масло индустриальное, использовавшееся для промасливания латунных деталей;

бытовые отходы - бытовой мусор, возникающий в процессе жизнедеятельности человека;

деревянная тара и незагрязненные древесные отходы - тара, в которой поставляется крепеж.

Норматив образования отходов - это показатель, характеризующий технологически обоснованную величину образования отходов при производстве единицы продукции.

Норматив образования отходов гальванического производства определяется по фактическому образованию отходов (среднестатистические данные за последние три года).

Сбор и сортировку отходов на рабочих местах осуществляют рабочие гальванического участка (гальваники, корректировщики, слесаря) цеха на своих рабочих местах.

Учет, хранение и сдачу отходов осуществляют сменные мастера в своих сменах.

Жидкие отходы гальванического производства различают по составу загрязнений, режиму сброса, концентрации примесей. По составу загрязнений жидкие отходы делятся на кислотно-щелочные, цианосодержащие, хромосодержащие, содержащие ионы тяжелых металлов.

По режиму сброса жидкие отходы подразделяются на постоянно поступающие (промывные воды, образующиеся при промывке изделий в проточных ваннах после обработки их в основных) и сбрасываемые периодически (отработанные технологические растворы, стоки от промывки фильтров вытяжной вентиляции и технологической мойки оборудования). Основное количеств жидких отходов (90 - 95%) составляют постоянно поступающие промывные воды.

По концентрации загрязнений жидкие отходы подразделяются на слабоконцентрированные (промывные воды) и высококонцентрированные (отработанные концентрированные электролиты).

В гальванопроизводстве применяются технологические процессы с использованием электролитов и растворов, содержащих ряд токсичных химикатов. Часть растворов и электролитов в ходе технологического процесса (промывка, замена отработанных растворов, фильтрация и декантация) попадают в сточные воды. Кроме того, в процессах химической обработки (травление, активация, анодное обезжиривание, хроматирование) поверхность обрабатываемых деталей частично растворяется.

3.2 Очистные сооружения

Характеристика сточных вод.

Сточные воды (СВ) гальванического производства поступают на очистные сооружения следующими потоками:

- П - промывные СВ с операцией промывки. Основные загрязнения: металл-ионны Cr6+, Fe2+, AL3+, Zu2+, Cu2+, Ni2+ с суммарной концентрацией до 13 мг/дм3;

- ОРХ - отработанные растворы хрома с операций пассивирования и шлам регенерации электролитов хромирования. Основное загрязнение: соединение Cr6+ с концентрацией до 1000мг/дм3;

- ОРК - отработанные растворы кислот с операцией травления, активации, осветления, хромфосфатирования гальванического производства. Основные загрязнения: pH=2-3, минеральные кислоты (HCL, H2SO4, HNO3), Fe2+, Cu2+, Zn2+;

- ОРЩ - отработанные растворы щелочей с операции обезжиривания. Основные значения: рН= 9-12, ПАВы, AL3+, фосфаты, едкий натрий, сода, минеральные масла, механические примеси.

Загрязнение СВ классифицируются на следующие группы:

- металл-ионы - Cr6+, Cr3+, Fe 2+, Fe3+,AL3+, Zn2+, Cu2+, Ni2+;

- щелочи и фосфаты;

- кислота азотная, серная, соляная, ортофосфорная;

- органические соединения - поверхностно- активные вещества (синтанол, бутиндион), жирные кислоты (стеариновая кислота, технические масла, пеногаситель), ингибиторы (уротропин, дикстрин).

Очистка стоков. Технологический процесс.

Для очистки гальванических сточных вод и стоков других производств, в составе которых имеются тяжелые металлы, применяется ряд технологических процессов и методов: реагентные, электрохимические, гальвано-коагуляционные, электродиализные, мембранные, ионообменные и другие.

Технологический процесс очистки СВ осуществляется в соответствии с принципиальной схемой очистки СВ гальванического производства по этапам в системах ОРХ,ПХ, ПМ, ОСД. Блок-схема взаимосвязи систем приведена в приложении 6.

Взаимосвязь между системами осуществляется потоками:

- ОРХО - отработанные растворы хрома очищенные от соединений Cr6+;

- ПХО - промывные СВ, очищенные от соединений Cr6+;

- ПМО - промывные СВ, очищенные от металл-ионов;

- ЖО - жидкий осадок;

- УО - утилизированный осадок;

- РФМ - СВ от регенерации фильтров металлических;

- ФФП - фильтрат фильтр-прессов;

- СВО - сточные воды очищенные;

- Д - дренажные воды от хозтехобслуживания ОС;

- КТ - кислота товарная;

- ИМ - известковое молоко;

- Ф - раствор флокулянта.

Система ПХ

Система ПХ осуществляется очистку промывных СВ от соединений Cr6+ методом гальванокоагуляции.

Потоки П, ОРХО, РФМ, Д поступают в бак-накопитель промывных СВ. Усредненные по концентрации СВ насосом подаются в гальванокоагулятор непрерывного действия и далее в промежуточный бак.

Реагенты и материалы. Поток ОРК используется в качестве кислотного реагента с одновременной очисткой. Дозируют ОРК из емкости включением насоса в ручном режиме в бак-накопитель промывных СВ.

КТ дозируют из емкости включением насоса в ручном режиме в бак-накопитель промывных СВ. КТ применяется в случае отсутствия ОРК в баке сбора ОРК.

Контроль. Лабораторный контроль осуществлять согласно плану-графику отбора проб на выходе из барабана гальванокоагулятора (ТК2) по параметрам «концентрации Cr6+ » и «рН».

Технологический контроль осуществляется постоянно (но не реже 1 раза в час) на выходе из барабана гальванокоагулятора (ТК2) по параметрам «концентрации Cr6+ » и «рН».

Система ОРХ

Система ОРХ осуществляет очистку отработанных растворов хрома от соединений Cr6+ гальвонокоагуляцией.

Технологическая последовательность очистки: поток ОРХ самотеком поступает в накопитель. Насосом поток подается на усреднение по концентрации в емкость. Далее насосами поток подается на очистку в реактор восстановления периодического действия. Самотеком поток ОРХО поступает в дренажный лоток и насосом подается в бак- накопитель промывных СВ.

Реагенты и материалы. КТ дозируют из емкости включением насоса в ручном режиме в ванну реактора восстановления. Поток ОРК используется в качестве кислотного реагента с одновременной очисткой. Дозировать ОРК из емкости включением насоса в ручном режиме в ванну реактора восстановления.

Эмульсию КЭ 10-34 дозировать в ванну реактора восстановления специальным мерником в количестве от 100 до 200 г в зависимости от степени пенообразования.

Сталь, ГОСТ 380, применяется с целью создания условий окислительно-восстановительной реакции восстановления Cr6+. Используется в виде отходов штамповочного производства. Сталь Ст.3 загружают в барабан реактора восстановления емкостью-дозатором в весовом соотношении с коксом каменноугольном 4:1.

Кокс пековый каменноугольный, ГОСТ 3340, применяется с целью создания условий окислительно-восстановительной реакции восстановления Cr6+. Используется в товарном виде. Кокс каменноугольный загружают в барабан реактора восстановления (поз 45) специальным мерником в весовом соотношении со сталью 1:4.

Контроль. Лабораторный контроль осуществляется из реактора восстановления (ТК1) по параметрам «концентрация Cr6+ » и «концентрация кислоты» в начальной стадии процесса проведения восстановительной реакции по плану-графику отбора проб и выполнения измерений.

Технологический контроль осуществляется постоянно (но не реже 1 раза в час) из реактора восстановления по параметру «присутствие Cr6+» в процессе проведения восстановительной реакции до завершения.

Система ПМ

Система ПМ осуществляет очистку промывных СВ от металл-ионов (Cr3+, Fe3+,AL3+, Zn2+, Cu2+, Ni2+) методами нейтрализации и отстаивания в две ступени непрерывным методом.

Насосом подаются в ДТО типа «Reolox» для 1-ой ступени нейтрализации и отстаивания. Очищенные от металл-ионов Fe3+,AL3+ СВ самотеком поступают в бак. После накопления и усреднения по концентрации СВ насосом и подаются последовательно в реакторы нейтрализации для 2-ой ступени нейтрализации и отстаивания металл-ионов Cr3+, Zn2+, Cu2+, Ni2+. Из реактора СВ самотеком поступают последовательно в зоны смешения, флокуляции и отстаивания БТО типа «кларифайер». После стадии отстаивания осветленные СВ поступают в бак.

Реагенты. ОРЩ дозируют в БТО типа «Reolox» из емкости. ОРЩ дозируют в реактора нейтрализации насосом в автоматическом режиме по сигналам датчиков рН-метров. Возможно дозирование ОРЩ включением насоса в ручном режиме.

ИМ дозируют в БТО типа «Reolox» насосом в автоматическом режиме по сигналам датчиков рН-метров. ИМ применять в случае отсутствия ОРЩ.

Флокулянт (Ф) концентрацией 0.05% дозируют в среднюю зону БТО типа «Reolox» в самотечном режиме с регулированием истечения струи при помощи вентиля на трубопроводе подачи флокулянта из емкости. Флокулянт (Ф) концентрацией 0,01% дозируют в зону смешения БТО типа «кларифайер» насосом-дозатором из емкости отрегулированным на подачу раствора 2 дм3/мин.