Гальваническое покрытие

Ремонт деталей дизеля способами гальванического наращивания и электролитические антикоррозионные покрытия обходятся дороже по сравнению с другими способами. Одной из основных причин высокой себестоимости ремонта деталей с помощью хромирования, никелирования и других гальванических покрытий является недостаточная механизация и автоматизация производственных процессов в гальванических цехах (участках) ремонтных предприятий.

Для повышения производительности гальванических цехов необходимо:

1. Уменьшить припуски на механическую обработку деталей.
2. Механизировать процессы подготовки деталей к покрытиям.
3. Обеспечить полную загрузку полезного объема ванны.
4. Уменьшить потери электрической энергии.
5. Добиться интенсификации гальванических процессов.
6. Автоматизировать регулирование рабочих параметров процессов.
7. Автоматизировать гальванические процессы.

В настоящее время при хромировании припуск на шлифование принимают 0,15 мм и более. Следовательно, деталь выдерживается в ванне значительно дольше, чем это требуется, исходя из величин износа. При этом расходуется большое количество электроэнергии и дорогостоящих химикатов. Желательно уменьшить припуски на механическую обработку до 0,08—0,1 мм.

Наиболее трудоемкими при гальваническом покрытии являются операции подготовки деталей с помощью механической обработки (шлифование и полирование). В гальванических цехах ремонтных предприятий эти операции выполняются вручную кругами на полировальных станках. Для механизации подготовительных работ на ремонтных предприятиях можно применять специальные станки. Мелкие детали (гайки, шайбы, скобы и другие) целесообразно обрабатывать в галтовочных колоколах в барабанах.

Для полной загрузки полезного объема ванн, уменьшения потери электроэнергии, повышения выхода металла по току и обеспечения равномерного и качественного отложения металла на поверхности детали применяют различные типовые подвесные приспособления.

Подвесные приспособления должны удовлетворять следующим требованиям:

1. Обеспечить надежное крепление и хороший контакт.
2. Иметь минимальное количество разъемных соединений.
3. Обеспечить равномерное отложение металла по длине детали; оно не должно экранировать покрываемую поверхность детали и препятствовать циркуляции электролита и выходу водорода.
4. Иметь достаточное поперечное сечение токоподводящих частей, они должны быть рассчитаны на прохождение максимального тока без нагрева.

Для покрытия мелких деталей в обычных ваннах применяют различные корзины.

Для повышения производительности и использования полного объема электролита мелкие детали цинкуют в колоколах или в ваннах, оборудованных вращающимся барабаном. Барабан подвешивается на кронштейны и приводится во вращение от электродвигателя через редуктор. На ванне также смонтированы токопроводящие штанги.

Интенсивность процесса и качество медного и цинкового покрытия заметно повышаются при использовании реверсивного тока. По опытным данным применение реверсивного тока (tк = 10 сек, ta = = 1 сек. и Дк = 5÷8 а/дм2) увеличило скорость отложения цинка в цианистом электролите с 1 до 2 мк в минуту.

Производительность гальванических процессов можно повысить также путем перемешивания электролита. При перемешивании электролита вследствие улучшения доставки ионов к поверхности катода увеличивается скорость образования и роста кристаллов металла.

В гальванических цехах электролит перемешивают следующими способами: пневматичееким, путем циркуляции электролита, механическим и перемещением катодов.

Наиболее распространенным способом является пневматическое перемешивание электролита. На дне ванны, под катодами, располагают свинцовые или винипластовые трубки диаметром ¾" или 1". По длине трубок, на расстоянии 30—50 мм одно от другого, сверлят отверстия диаметром 3—4 мм. К трубкам подводят воздух под давлением 0,5—1,0 кг/см2. Этот способ перемешивания нe рекомендуется для цианистых электролитов, состав которых нарушается под действием кислорода воздуха.

При перемешивании электролита путем непрерывной циркуляции производится одновременная его фильтрация. Электролит продавливается насосом через фильтр-пресс.

Механическое перемешивание электролита лопастями или турбинками можно рекомендовать для ванн малого объема. Вследствие малого радиуса действия лопастей (турбинок) этот способ перемешивания электролита мало эффективен для ванн большого объема.

Для возвратно-поступательного и колебательного движения катодов ванну оборудуют кривошипно-шатунным механизмом. Большее завихрение электролита создается при колебательном (поперек ванны) перемещении катодов.

В процессе электролиза выход металла по току и качество покрытия могут изменяться в зависимости от колебания температуры электролита, плотности тока и изменения кислотности электролита. Поэтому качество покрытий, экономичность и производительность гальванических процессов значительно повышаются при автоматическом регулировании режимов гальванических ванн (температуры электролита, плотности тока и кислотности электролита).

Автоматизация регулирования рабочих режимов гальванических ванн может быть раздельная (т. е. отдельных параметров) и комплексная.

Автоматическое регулирование температуры электролита. Применение автоматов для поддержания постоянной (± 1÷2° С) температуры электролита позволяет получать качественное и равномерное отложение металла по всей поверхности детали. Кроме того, повышается производительность ванны за счет уменьшения брака. Это также дает экономию электроэнергии или пара, которые расходуются на нагревание электролита.

По способу действия автоматические регуляторы подразделяют на две группы: прямого (непосредственного) и непрямого действия.

В первом случае регулирующий орган приводится энергией, которая накапливается в чувствительном элементе регулятора. Во втором случае для перемещения регулирующего органа используется энергия постоянного источника. По виду энергии, используемой для перемещения регулирующего органа, различают следующие типы регуляторов: электрические, пневматические и гидравлические.

По конструктивному оформлению исполнительного органа различают регуляторы прерывного и непрерывного действия. Автоматические регуляторы температуры непрерывного действия плавно и непрерывно воздействуют на регулирующий орган, пока температура электролита не будет соответствовать заданной. Регуляторы прерывного действия воздействуют на регулирующий орган периодически.

Принципиальные схемы наиболее распространенных автоматических регуляторов температуры приведены в табл. 10.

Таблица 10. Схемы регуляторов температуры

Наименование регулятора	Принципиальная схема	Позиции
Электрический двухпозиционный		1 — термометр; 2 — паровой кран; 3 и 6 — электромагнит; 4 — сигнальная лампа; 5 — промежуточное реле; 7 — водяной кран.
Пропорциональный пневматический непрямого действия		1 — термопатрон; 2 — водяной клапан; 3 —сильфон обратной жесткой связи; 4 — геликоидальная пружина; 5 — рычаг; 6 — заслонка; 7 — сопло; 8— работой сильфон; 9— паровой клапан.
Изодромный пневматический		1 — термопатрон; 2 — водяной клапан; 3 — сильфон обратной гибкой связи; 4 — геликоидальная пружина с рычагом; 5 — заслонка; 6 — сопло; 7—рабочий сильфон; 8 — паровой клапан.

Однопозиционные электрические регуляторы обладают следующими существенными недостатками: имеют большую степень неравномерности, велик период изменения температуры электролита, расходуется большое количество электроэнергии. При использовании однопозиционного регулятора практическая точность регулирования температуры электролита равна ± 3÷4°С.

Более совершенным по сравнению с однопозиционным является двухпозиционный электрический регулятор. При повышении температуры электролита в ванне термометр 1 замыкает контакты обмотки электромагнитного промежуточного реле 5. При прохождении тока по обмотке реле намагничивается сердечник и притягивает двойной контакт. При этом цепь электромагнита 3 привода парового крана размыкается, и привод закрывает паровой кран 2. Одновременно замыкается цепь электромагнита 6 привода водяного крана. Водяной кран 7 открывается, и в зарубашечное пространство ванны поступает холодная вода. С понижением температуры электролита контакты обмотки электромагнита промежуточного реле размыкаются. При этом закрывается водяной кран и открывается паровой. Регулятор снабжен сигнальными лампами 4. Такого типа регулятор также не
обеспечивает высокой  точности  регулирования температуры электролита. Кроме того, возможны резкие переохлаждения электролита. Это объясняется неплавностью действия приводов парового и водяного кранов.

Пневматический двухпозиционный регулятор обладает этими же недостатками.

Пропорциональный пневматический регулятор непрямого действия с жесткой обратной связью обеспечивает плавное и точное (± 1÷2°C) регулирование температуры электролита. При повышении температуры электролита в термопатроне 1 (табл. 10) испаряется жидкость. Под давлением насыщенных паров геликоидальная (манометрическая) пружина 4 разжимается и посредством рычага 5 перемещает заслонку 6 к соплу 7. Это вызывает уменьшение расхода воздуха, поступающего в полость рабочего сильфона 8 под постоянным избыточным давлением 1 —1,5 кг/см2. Давление в полости над сильфоном повышается, и сильфон, сжимаясь, посредством дискового клапана закрывает отверстие, сообщающее кожух сильфона с атмосферой. При этом повышается давление в полости мембран. Под действием сжатого воздуха плавно перекрывается паровой клапан 9, и поэтому уменьшается поступление пара в подогреватель-змеевик. Одновременно приоткрывается водяной клапан 2 и вода начинает поступать в зарубашечное пространство ванны. Дальнейшее увеличение давления воздуха над мембранами исполнительных органов вызывает сжатие сильфона 3 обратной связи. При этом заслонка 6 отходит от сопла 7. Следовательно, обратная связь обеспечивает пропорциональность регулирования температуры электролита. Благодаря жесткой обратной связи пропорциональный регулятор с пневматическим сервоприводом обладает остаточной неравномерностью.

Изодромный пневматический регулятор, снабженный гибкой обратной связью, обеспечивает более плавное изменение температуры электролита. Работа этого регулятора аналогична работе пропорционального.

Автоматическое регулирование плотности тока. Для плавного регулирования плотности тока на катодах применяют автоматически действующие приборы типа АПТ-10, АПТ-200 и другие. Прибор (рис. 55) имеет регулятор 4 напряжения PНT-220-7 (для ванн, потребляющих ток до 500 а) или РНТ-220-12 (для ванн, потребляющих ток до 1000 а), который подключают к высоковольтной линии обмотки трансформатора 7 выпрямителя 8. Ползунок регулятора напряжения можно перемещать вручную посредством рукоятки 3 или от механического привода, состоящего из рейки 2, редуктора 5 и peверсивного электродвигателя 6. В цепь питания электродвигателя включены контрольные лампочки 1. Рис. 55. Автомат для регулирования плотности тока.

Деталь 10 и анод 11 подсоединяют к источнику тока низкого напряжения. В ванну параллельно детали завешивают датчик (контрольную пластину) 12, активная площадь которого равна 1 дм2. В цепь датчика последовательно включают прибор 9 марки МРЩПр-5. Амперметр этого прибора показывает T ток, проходящий через датчик. При изменении установленной плотности тока срабатывает контактная система прибора МРЩПр-5 и включает реверсивный электродвигатель. Последний через редуктор посредством рейки перемещает ползунок регулятора напряжения до восстановления заданной плотности тока.

Для комплексного регулирования температуры электролита и плотности тока применяют универсальные автоматы АК-2 и AK-3. Эти автоматы также выдерживают время электролиза в пределах 45—180 мин., с точностью до 30 сек. Заданная температура электролита поддерживается с точностью 1—2° С. Автоматы АК-2 и АК-3 рассчитаны на плотность тока до 10 а/дм2. После незначительной переделки приборы можно использовать при больших значениях плотности тока.

Автоматическое регулирование кислотности электролита. При изменении кислотности электролита изменяется качество покрытия. Особенно чувствительны к изменению кислотности электролита процессы никелирования и цинкования.

Для автоматического регулирования кислотности электролита применяют специальную установку (рис. 56), которая состоит из рН-потенциометра 1 типа СП-рН-2, датчика 7, аэрофильтра 6, бачка 2 с кислотой соленоида 3 и зажима 4.

При помощи аэрофильтра 6 электролит из ванны 5 со скоростью 200 мл/мин непрерывно пропускается через датчик 7. Последний посылает электрические импульсы в рН-потенциометр 1. Поценциометр автоматически изменяет кислотность электролита. Если кислотность электролита выше установленной предельной величины, то указатель потенциометра, получив сигналы датчика, замыкает контакты на шкале прибора и через реле РП1 включает соленоид 3. Под действием соленоида открывается зажим 4 трубки бачка 2, и кислота поступает в электролит. Когда кислотность электролита уменьшится до нормального значения, то контакты на шкале потенциометра размыкаются и соленоид снова закрывает зажим трубки бачка с кислотой. Рис. 56. Автомат для регулирования кислотности электролита: 1 — рН-потенциометр СП-рН-2; 2 — бачок; 3 — соленоид; 4 — зажим; 5 — ванна; 6 — аэрофильтр; 7 — датчик; ПП — предохранитель; B — выключатель; РШ и РП2 — реле промежуточное; PB1 и PB2 — реле времени.