Y=16·Sд=16·1,61=25,76 дм2,
принимаем y=26дм2
3. рассчитываем время нанесения покрытия по формуле:
τ1=δγ60000/(сikВТ), (4.1)
где δ-толщина покрытия, мм; γ-плотность металла, г/см3; с-электрохимический эквивалент, г/(А·ч); ik-плотность тока, А/дм2; ВТ-выход по току.
τ1=7,0·0,001·60000/(15·0,323·15)=5,78мин;
τ2=4,2мин; продолжительность операции хромирования τ=10мин. τ2 – загрузка – выгрузка деталей.
4. число загрузок в год рассчитывается по формуле:
P=Sгод/f,(4.2)
где Ргод-годовая программа, м2; f-единовременная загрузка, м2.
P=5000/0,26=19231
4.2 Расчет расхода химических веществ
Гальванический цех является потребителем большого количества химикатов, металлов для анодов и вспомогательных материалов. Исходными данными для расчета расхода материалов являются нормы расхода, которые определяются на основании опытных и расчетных данных.
Нормы расхода должны быть технически и экономически обоснованными, соответствовать снижению удельных затрат материалов за счет внедрения более совершенной технологии и новых материалов.
Расчет норм расхода химикатов.
Норма расхода химикатов определяется по формуле:
Нх=К (А+В+С) с,(4.3)
где К-коэффициент, учитывающий тип оборудования; А-норма потерь электролита на вынос с деталями при выгрузке, г/м2; В-норма потерь при уносе электролита в вентиляционные каналы, г/м2; С-норма потерь электролита при фильтрации, корректировании и смене электролитов или растворов, г/м2; с-концентрация компонента, г/л.
Коэффициент К=1,8.
По степени сложности детали делятся на три группы: I-плоские детали и цилиндрические детали без резьбы; II-крепежные, рельефные и штампованные детали без плоскостей, в которых задерживается электролит; III-детали с глухими отверстиями, в которых задерживается электролит, а также детали, имеющие труднопромываемые участки.
Нормы потерь электролита при нанесении электрохимических и химических покрытий приведены в табл № 4.1.
Нормы потерь электролита (раствора)
Табл. № 4.1
| Электролит | Группа сложности | Норма потерь, мл/м2 | ||
| А | В | С | ||
| Цианидный и щелочной | IIIIII | 6080110 | 151515 | 505050 |
| Кислый | IIIIII | 6080110 | --- | 656565 |
Нх=1,8∙(60+15+50)∙300=67500мл
Расчет нормы расхода хромового ангидрида с учетом особенностей процесса хромирования для каждой толщины хромового покрытия производят по формуле:
Нх=(А+С)с+(Р+Вс)δ, (4.4)
где А-потери на унос составляют 0,125л/м2 для I группы сложности; В-потери при твердом и декоративном хромировании равны 0,05л/м2 на 1мкм; С=0,05л/м2; с-концентрация CrO3, равная 300г/л; δ-толщина хромового покрытия, мкм; Р-количество хромового ангидрида (г) для покрытия 1м2 при толщине 1мкм, равное 14г.
Нх=(0,125+0,05)∙300+(14+0,05∙300) ∙1=81,5мл
При нанесении покрытий в цианидных (меднение) электролитах происходит разложение цианида натрия (калия) электрическим током и углекислотой воздуха, что необходимо учитывать при расчете норм
Нх=(А+С)с+(D+Вс)δ, (4.5)
где А-потери на унос, равные 0,08л/м2; В=0,015л/м2; С=0,05л/м2; D-норма потерь на разложение цианида натрия, равная 2,92г/м2; с-концентрация NaCN,г/л; δ-толщина покрытия, мкм.
Подставляя численные значения в вышеприведенную формулу, получаем:
Нх=0,13с+(D+0,015c)δ,
Нх=0,13∙10,0+(2,92+0,015∙10,0)∙1,0=4,34мл
Расчет норм расхода химикатов на пуск нового оборудования производится по формуле:
Нх.п.=cVK/1000, (4.6)
где с-концентрация химиката в электролите (растворе), г/л; V-объем ванны, л; К-коэффициент заполнения ванн, равный 0,7-0,9.
Нх.п.=300∙550∙0,9/1000=148,5г
Расход химикатов на выполнение программы рассчитывается следующим образом:
Qх=НхδSгод/1000 (4.7)
Qх=67,5∙1,0∙5000/1000=337,5кг
4.3 Расход анодов
Расчет норм расхода растворимых анодов.
Норма расхода растворимых анодов устанавливается на 1м2 поверхности покрытия при толщине слоя 1мкм с учетом неизбежных потерь и отходов по формуле:
На=1,06γ, (4.8)
где 1,06-коэффициент, который учитывает технологические потери на шламообразование, неиспользованные остатки и т.п. Масса покрытия площадью 1м2 и толщиной 1мкм численно равна плотности металла покрытия, поэтому вместо массы покрытия в формуле стоит величина γ.
На=1,06∙7,0=7,42
Годовой расход растворимых анодов
Qа=НаδSгод/1000 (4.9)
где δ-толщина покрытия, мкм; Sгод-поверхность покрываемая в год, м2.
Qа=7,42∙1,0∙5000/1000=37,1 кг
Расчет расхода нерастворимых анодов (растворов).
Норма расхода устанавливается с учетом технологических потерь на шламообразование и отходы, а также сменяемости толщины электродов.
Норму расхода подсчитывают по формуле:
На= Кс КsdγTобр/ КобФв60∙10-3, (4.10)
где Кс-коэффициент сменяемости анодов (катодов) в год; Кs-коэффициент, учитывающий отношение анодной (катодной) поверхности ко второму электроду; d-толщина анода (катода) мм; γ - плотность материала анода (катода), г/см3; Tобр-время обработки, мин; Коб-коэффициент использования оборудования.
При твердом и декоративном хромировании Кс=1, а Кs=2.
На=1,0∙2,0∙100∙7,0∙5,8/0,93∙2624∙60∙10-3=55,5г/м2
Расчет норм расхода анодов на запуск оборудования.
Расход растворимых и нерастворимых анодов (катодов) определяют по формуле:
Ĥа=nK1K2Lвн Нвн γd/1000, (4.11)
где K1-коэффициент, учитывающий суммарную ширину анодов по отношению к длине ванны, K1=0,6;K2-коэффициент, учитывающий отношение длины анодов к высоте ванны, K2=0,8; n-число анодных (катодных) штанг; Lвн, Нвн-длина и глубина ванны, см; d-толщина анода (катода), см; γ-плотность металла анода (катода), г/см3.
Ĥа=3∙0,6∙0,8∙80∙95∙7∙10/1000=766г/м2
Все данные по расчету расхода годовых количеств химикатов и анодов (катодов) сводятся в табл. № 4.2, 4.3.
Расчет годового расчета химикатов
Табл. № 4.2
| Операция | Компонент | Концентрация, г/л | Толщина покрытия, мкм | Нх, г/м2 | Sгод, м2 | Qх, кг |
| хромирование | Хромовый ангидрид | 300 | 1 | 81,5 | 5000 | 337,5 |
Расчет годового расхода анодов
Табл. № 4.3
| Операция | Толщина покрытия, мкм | На | Ĥа | Sгод, м2 | Qа, кг |
| г/м2 | |||||
| хромирование | 1 | 55,5 | 766 | 5000 | 37,1 |
4.4 Расход воды
Вода расходуется в основном на промывку деталей. Вода после промывки попадает в канализацию, поэтому целью промывки является не только удаление растворов с поверхности деталей, но и их минимальное попадание в сточные воды. Существует две схемы промывки: одноступенчатая и многоступенчатая. Одноступенчатая промывка применяется в тех случаях, когда растворы имеют низкую концентрацию или после какой-то операции не требуется тщательной промывки, например между химическим и электрохимическим обезжириванием, осветлением и пассивированием, между дополнительной активацией в цианидном растворе и нанесением покрытий в цианидном электролите и т.д. Многоступенчатую промывку применяют после химического или электрохимического обезжиривания, перед нанесением покрытий в кислых электролитах, после анодного окисления, электрохимического полирования, в других случаях.
Многоступенчатая промывка делится на прямоточную и противоточную. Методы промывки могут быть различными: погружной, струйный, комбинированный. При обработке деталей на подвесках, имеющих пазы, углубления и т.д. , а также при обработке деталей насыпью применяется погружной способ; при обработке деталей простой конфигурации – струйный; при обработке деталей сложной конфигурации без пазов и углублений и после обработки в трудносмываемых растворах – комбинированный.
Расход воды (л/м2) для любой промывки в соответствии с ГОСТ 9.305-84 определяется по формуле:
QNP=qNN√K°F, (4.12)
где q-удельный вынос электролита (раствора) из ванны поверхностью деталей; N-число ступеней (ванн) промывки; К°-критерий окончательной промывки деталей; F-промываемая поверхность загрузки ванн, м2/ч (соответствует производительности линии). Ориентировочный удельный вынос электролита (раствора) q приведен в табл. № 9.
Критерий окончательной промывки К°, показывающий во сколько раз следует снизить концентрацию основного компонента электролита (раствора), выносимого поверхностью деталей до предельно допустимых значений в последней ванне промывки, определяют по формуле:
К°=С0 /Сп, (4.13)
где С0-концентрация основного компонента в электролите, применяемом для операции, после которой производится промывка, г/л; Сп-предельно допустимая концентрация в воде после операции промывки, г/л.