Способ регулирования средней плотности тока при гальванообработке

Способ регулирования средней плотности тока при гальванообработке

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматизации нанесения гальванопокрытии и может 0ыть использовано для регулирования средней плотности тока на деталях из электрорроводных материалов при обработке их в Гальванической ванне. Целью изобретения рвляется повышение точности регулировария средней плотности тока на поверхности деталей путем автоматического учета коэффициента формы детали в процессе ее обработки . Устанавливают в ванне сбоку или сверху относительно детали вспомогательный электрод, подключают его вместе с главным электродом к одному полюсу источника питания, а деталь - к другому. На стадии пусконаладочных работ одновременно со снятием и фиксацией семейства из п эталонных линий равной плотности, определяемых для эталонных деталей с различными коэффициентами формы Кф1...Кф|. Кфп, снимают и фиксируют семейство соответствующих им эталонных характеристик 1ВЭ1 - Fi(l)...lB3i Р|(1)...1Вэп Fn(l) где 1Вэ1 - ток через вспомогательный электрод для 1-й эталонной линии равной плотности, I - ток ванны . Далее, задавая два значения тока ванны и фиксируя соответстоующие им напряжения Уд, определяют вольт-амперную характеристику системы обрабатываемая детальпанна 11Д f ,() Одновременно определяют характеристику &Ji fa(l). Затем определяют токи ванны, соответствующие точкам пересечения вольт-амперной характеристики UA fi(0 с каждой из семейства эталонных линий равной плотности, одновременно определяют токи ванны, соответствующие точкам пересечения характеристики с каждой из семейства эталонных характеристик. Рассчитывают коэффициенты подобия, характеризующие степень соответствия между коэффициентом формы детали Кфд и коэффициентами формы эталонных деталей Кфэ1. .Кфэь. Кфэп в точке пересечения. Далее из полученного ряда Ki.. Ki...Kn выбирают наиболее близкий (или равный) 1 и соответствующую ему эталонную линию равной плотности используют в качестве рабочей для оегулирования средней плотности тока.5 ил. сл С о сл о 4 О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 25 О 21/12

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о (Я

C)

4 чО ф (21) 4640180/02 (22) 23.01,89 (46) 23,05.91, Бюл.¹19 (72) Г.П.Петров, И.А.Гудков и B,Ï,Êóëàêîâ (53) 621.357.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 808564, кл. С 25 О 21/12, 1981.

Патент CLUA № 4100036, кл. С 25 D

21/ f2, 1978. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СРЕДНЕЙ

ПЛОТНОСТИ ТОКА ПРИ ГАЛЬВАНООБРАФОТКЕ (67) Изобретение относится к автоматизации нанесения гальванопокрытий и может фыть использовано для регулирования средней плотности тока на деталях из электрорроводных материалов при обработке их в гальванической ванне, Целью изобретения является повышение точности регулирова 1ия средней плотности тока на поверхности деталей путем автоматического-учета коэффициента формы детали в процессе ее обработки. Устанавливают в ванне сбоку или сверху относительно детали вспомогательный электрод, подключают его вместе с главным электродом к одному полюсу источника питания, а деталь — к другому. На стадии пусконаладочных работ одновременно со снятием и фиксацией семейства из и эталонных линий равной плотности, определяИзобретение относится к автоматизации нанесения гальванопокрытий и может быть использовано для регулирования средней плотности тока на деталях из электропроводных материалов при обработке их в гальванической ванне.

Цель изобретения — повышение точности регулирования средней плотности тока., . Ы, 1650794 А1 емых для эталонных деталей с различными коэффициентами формы Кф1...Кф ...Кфп, снимают и фиксируют семейство соответствуюЩИХ ИМ ЭтаЛОННЫХ ХаРаКтЕРИСтИК lee1

=F1(IJ...leei = Fi(I)" Ieee = Fn(I) где 18э — ток через вспомогательный электроддля1-й эталонной линии равной плотности, I — ток ванны. Далее, задавая два значения тока ванны и фиксируя соответствующие им напряжения 0А, определяют вольт-амперную характеристику системы обрабатываемая детальванна Од = f;(I). Одновременно определяют характеристику 1цд = f2(I). Затем определяют токи ванны, соответствующие точкам пересечения вольт-амперной характеристики

Од = f1(l) с каждой из семейства эталонных линий равной плотности, одновременно определяют токи ванны, соответствующие точкам пересечения характеристики с каждой из семейства эталонных характеристик.

Рассчитывают коэффициенты подобия, характеризующие степень соответствия между коэффициентом формы детали Кфр и коэффициентами формы эталонных деталей Кфэ1...Кфэь„Кф,„в точке пересечения.

Далее из полученного ряда К,...К ...K> выбирают наиболее близкий (или равный) "1" и соответствующую ему эталонную линию равной плотности используют в качестве рабочей для оегулирования средней плотности тока, 5 ил.

° юй на поверхности детали путем автоматического учета коэффициента формы детали в процессе ее обработки.

На фиг.1 представлена блок-схема установки, реализующей предлагаемый способ; на фиг.2 — графики семейства эталонных линий равной плотности в пересечении с вольт-амперной характеристикой Од = 11(1)

1650794 обрабатываемой детали; на фиг.3 — графики семейства эталонных характеристик I»i =

+>(I) I»t = Fi(l), соответствующих эталонным линиям равной плотности, в пересечении с характеристикой 4д = b(l) на фиг.4 и 5— примеры эталонных линий и характеристик.

Установка содержит гальваническую ванну 1 электрохимического обезжиривания, в которой установлены главные электроды 2 и 3, подвеска 4, вспомогательный электрод 5, источник 6 питания ванны, шунт

7 в цепи источника 6 питания, регулировочное сопротивление 8 в цепи вспомогательного электрода. 5, шунт 9 в цепи вспомогательного электрода 5, устройство

10 регулирования плотности, включающее комммутатор 11 сигналов датчиков, аналого-цифровой преобразователь 12, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 13, процессор 14, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 15, содержащее программу работы устройства, графики эталонных характеристик, получаемых на этапе пусконаладочных работ, цифроаналоговый преобразователь 16, усилитель 17, информационное табло 18, пульт 19 управления.

Установка, осуществляющая регулиро.вание плотности тока с использованием предлагаемого способа, налаживается и работает следующим образом.

На стадии пусконаладочных работ из широкой номенклатуры деталей, подлежащих обработке, выбирают 5 — 7 деталей, резко отличающихся по форме и габаритам, например детали малогабаритные плоские (относительно длины ванны), детали крупногабаритные плоские, детали плоские с отверстиями, детали, протяженные по длине ванны; детали плоские по длине, но фигурные по другим координатам ванны и т.д.

Указанные детали являются эталонными деталями — представителями групп деталей, различающихся конфигурацией. Далее снимают эталонную линию равной плотности при заполнении подвески на разную площадь одинаковыми эталонными деталями-представителями. Точки для построения указанной линии, представляющей зависимость

Upsl = foal(l)Pa = сапам, где Одэ — напряжение между подвеской с деталями представителями первой группы деталей и главными электродами 2 и 3;

I — общий ток ванйы, А;

Р— заданная постоянная величина средней плотности тока на деталях подвески, А/дм, получают следующим образом.

20 от указанных датчиков поступает на коммутатор 11 устройства 10 регулирования плот40

5

Рассчитывают площадь эталонной детали — йредставителя как геометрической фигуры, на 10 —.20 по высоте завешивают подвеску 4 по всей ширине указанными деталями, опускают ее в ванну 1 и устанавливают общий ток ванны в соответствии с формулой 11 = Рз S», где I» — общий ток ванны для данной подвески, А;

S» — суммарная геометрическая площадь деталей на подвеске, дм2, Датчиком общего тока ванны является шунт 7 в цепи источника 6 питания, датчиком тока через всгомогательный электрод— шунт 9. Напряжение 0дм замеряется в точках подсоединения проводов от источника питания к подвеске и главному электроду ванны.

При выполнении любых замеров сигнал ности, Выбор замеряемого параметра на выходе коммутатора 11 осуществляется с пульта 19 управления через процессор 14.

После выполнения процессором 14 масштабных операций результат замера в цифровой форме поступает на вход цифроаналогового преобразователя 16 и отображается на информационном табло 19.

После установления тока фиксируют напряжение Uq»< между подвеской 4 и главными электродами 2 и 3 и получают точку 1 с координатами Од»1, li для построения графика эталонной линии равной плотности

0д» = fsl(l) (фиг.2). Одновременно фиксируют ток через вспомогательный электрод 5 !

ы1 и получают точку 1 для построения эталонной характеристики I»> = F (1) (фиг.3).

Ток через вспомогательный электрод 5 может устанавливаться регулировочным сопротивлением 8 в пределах 0,01 — 0,1 от общего тока ванны при первом замере. После фиксации точки 1 (фиг.2 и 3) подвеску 4 заполняют теми же деталями еще на 10—

20 площади подвески 4, рассчитывают суммарную геометрическую площадь деталей на подвеске 4 и, повторяя приведенную процедуру, получают танку 2 (фиг.2 и 3).

Регистрация точек эталонных характеристик продолжается до полного заполнения подвески 4 деталями. В результате повторения процедуры замера фиксируют на графиках ряд точек, соединяя которые получают на (фиг.2) график эталонной линии равной плотности, для деталей первой группы 0д» = f»(l)P> = сопзф) (фиг.2) и эталонную характеристику 1ы = F>(I) (фиг.3). Далее берут эталонные детали — представители второй группы деталей и, повторяя приве1650794

25! и 30 и х 35 е к

45, 50

К1= — ° ° ° К4 = —, э4 в4 выбирают из полученного ряда К1...К4 наиболее близкий (или равный) 1 и используют соответствующую ему эталонную линию равной плотности в качестве рабочей для регулирования плотности тока, т.е. устанавливают общий ток ванны соответствующим точке пересечения указанной линии с вольтамперной характеристикой.

Алгоритм реализуется устройством 10 регулирования плотности тока, ПЗУ 15 которого содержит команды, соответствующие алгоритму, а процессор 14 выполняет необходимые действия. Задание на общий ток

r денную процедуру, получают эталонную лиНИЮ РаВНОй ПЛОтНОСтИ 0дз2 = fs2(l) (фИГ.2) И

ЭтаЛОННуЮ ХараКтЕрИСтИКу !ээ2 = F2(l) (фИГ.З).

Проведя аналогичную работу со всеми эталонными деталями .— представителями, получают графики семейства эталонных линий равной плотности, представленные на фиг.2, и семейство эталонных характериСтИК lss1 = F1(l).. !ээ4 = F4(l), ПрЕдотаВЛЕННОЕ на фиг.3.

Полученные семейства эталонных характеристик фиксируют либо аналитическим, либо табличным способом в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) 15 (фиг,1). После отпускания подвески

4 с обрабатываемыми деталями в ванну 1 устанавливают общий ток ванны равным минимальному току источника 6 питания; I=

=!джинн фиксируют напряжение !-!д нн между подвеской 4 и главными электродами 2 и 3 ванны до значения I = I», соответствующего точке 3 на графике ближайшей эталонной линии равной плотности (фиг.2}. Фиксируют напряжение между подвеской 4 и главными электродами ванны 2 и 3 и ток через вспомогательный электРоД !» = !эд1, СоеДинЯЯ прямой линией На фиг.2 точки (0дмнн. !дмнн) и (! !З,!з1), пОлУчают вольт-ампеРнУю хаРактеристику системы деталь — ванна u„= 11(!) соединяя прямой линией на фиг,3 точк (!дмин,!эд1) M (Is,lsä1), получают характери

СтИКУ !эд = 12(!).

ДаЛЕЕтОКИ ВаННЫ !з1...!з4, СООтВЕтСтеуЮ щие точкам пересечения характеристик

Од- 11(!) с каждой из семейства эталонны линий равной плотности (фиг.2); определя ют токи ванны ls1...ls4, соответствующи точкам пересечения характеристики lsä

=f2(l) с каждой из семейства характеристи ! вэ1 = F1(l)... I sý4 = F4(I).

Далее расчитывают коэффициент под обия по формулам ванны 1 преобразуется иэ цифровой формы в аналоговую цифроаналоговым преобразователем 16 и через усилитель 17 подается на источник 6 питания ванны 1.

Пример. Результаты полученые при регулировании средней плотности тока при обработке деталей в лабораторной гальванической ванне 1 электрохимического обезжиривания. Габариты ванны: 200х200х260 (глубина) мм, Состав электролита в ванне, г/л; натр едкий 30: тринагрийфосфат 30; сода кальцинированная 30.

Главные электроды 2 и 3 выполнены из стали и имеют габариты, мм: ширина 140, высота 190.

Вспомогательный электрод представляет собой отрезок медной проволоки диаметром 2 мм, длиной 120 мм, размещенный на расстоянии 1 см от верхнего края подвески

4. В качестве источника 6 питания использован диодный выпрямитель. На фиг.4 представлено семейство из трех эталонных линий равной плотности для Р, = 10А/дм .

Зависимость Одз1= 41(l)Pз = 10 получена при помещении в ванну 1 медных эталонных пластин, имеющих высоту h1 =- 100 мм и ширину f1 = 10 мм при их последовательном добавлении на подвеску 4 по ширине. Порядок построения зависимостей следующий, Одну пластину устанавливают на подвеску 4 и погружают в ванну 1, Устанавливают ток ванны I1 обеспечивающий P3 = 10 А/дм, в соответствии с формулой !1 = P3 S31. Площадь эталонной пластины с учетом двух поверхностей: S» = h1 I12 = 0,2 дм . Отсюда !1=

= 2А. Соответствующее току напряжение на электродах ванны 0дз11 = 4, 3,2 В. Точку 1 с

КООрдИНатаМИ !! = 2А; Одз11 = 3,2 В НаНОСят на систему координат (фиг,4). Точка 1 зависимости Ug» = 1з1(!)Р = 10 одновременно определяет для I1 = 2 А ток Is»1 через вспомогательный электрод 5 и фиксируют точку в систему координат, представленную на фиг.5.

Точку 2 зависимости определяют при добавлении на подвеску 4 второй пластины по ширине подвески. Общая площадь поВЕрХНОСтИ дВуХ ПЛаСтИН Ss2 =- 0,4 СМ . ТОК ванны !2, обеспечивающий Ps = 10 А/дм, 2 равен l2 = 4 А. Соответствующее ему напряжение на электродах ванны Uq»2 = 3,36 В.

Соответствующий ток l»12 фиксируется на фиг.5.

Аналогичным образом, продолжая последовательно добавлять на подвеску 4 по ширине эталонные пластины, получают еще ряд точек (3, 4 и т.д.), по которым определяют и фиксиРУют зависимость 13дз1 = f»(l)P =

=10 (фиг.4) и зависимость Is» = F1(I) (фиг,5).

1650794

35 лагаемого способа

45

К! = — =0,844 ! э1

Ie1

К2 = э =0536; ! э2 ! в2

Для построения зависимостей Ода

1Э2(!)Р - 10 и 2- F2(I) используют эталонные пластины с фиксированной высотой h2=

70 мм. Ширина пластин 5 = 10 мм, Последовательно добавляют пластины.на подвеску 4 по ее ширине. Определяют и фиксируют аналогично. точки эталонной ли нии Равной плотности. Од 2 - f 2(I)P - 10 (фиг.4) и эталонной характеристики !вэ2".F2(l) (фиг.5). Зависимости Одэз = fga(l)P = 10 и взз- I=a(l) построены аналогично для эталонных пластин шириной (з = 10 мм. Зависимости (фиг.4 и 5) фиксируются в ПЗУ 15 устройства 10 регулирования плотности.

На подвеску 4 устанавливают обрабатываемую деталь 1, например медный уголок, габариты которого указаны на фиг.4. Он имеет КФ, отличный от. эталонных деталей, использованных при изготовлении зависимостей (фиг.4 и 5). Площадь попе2оечнога поверхностного уголка д у = 0,2 дм, Минимальный ток источника 6 питания составляет IMw = !дми = 1 А. В ванне 1 с обрабатываемой деталью устанавливают ток = 1 А, Соответствующую ему точку с координатаMN !дмин = 1 А; Одмин = 2,54 В фиксируют в системе координат (фиг.4). На фиг.5 фиксируют ток вспомогательного электрода вдмин, Поднимают ток ванны до значения . !э1, соответствующего точке на ближайшей эталонной линии равной плотности Од =

:f>i(I)P = 0 (фиг.4). Фиксируют соответствующее току значение напряжения Оз на электродах ванны; В системе координат (фиг.5) фиксируют ток вспомогательного электрода !

Вд1. Соединяя прямой линией (фиг.4) точки с координатами (Одмщ(,!дмин) и (О3,!31), получают вольт-амперную характеристику системы обрабатываемая деталь — ванна Од1=

=т!(!). Соединяя прямой линией точки с координатами (4MVIHslB+Ml1H) и (!э1,!рд1) получают хаРактеРистикУ 4д1 = f2(l) (фиг.4 и-5).

Далее продолжают вольт-амперную характеристику (фиг.4) до пересечения со всеми эталонными линиями равной плотности семейства. На фиг.5 продолжают характеристику д1 = f2(l) до пересечения со всеми характеристиками семейства.

Точкам пересечения на фиг.4 соответствуют токи ванны !э1 = 1,9; !э2 = 2,6 А; !эе =

:3 А. На фиг.5 точкам пересечения соответствуют токи! 81 = 2,25 А; ls2 = 4,85; !Вз = 6,4 А.

Коэффициенты подобия определяют по формулам

Кз = — =0,47. ! эз ! ез

Из них наиболее близким. к "1" является К1 0,844, ему соответствует эталонная линия равной плотности Ups! - f>1(l)P - 10 (фиг.4), На пересечении этой линии с BAX детали U > -. ft(I) определяется значение требуемого тока !э1 = 1,95 А, который и следует установить и поддерживать в ванне 1 для обеспечения средней плотности тока на поверхности детали в соответствии с заданием Рз = 10 А/дм . Поскольку в данном примере площадь обрабатываемой детали известна ($у = 0.2 дм2), можно проверить точность предлагаемого способа (С1= 2,5%).

При размещении на подвеске детали, представляющей медную пластину высотой

Ь4= 20 мм и шириной !4- 100 мм, аналогично получают зависимости U = 1!!(!) в системе координат на фиг.4 и !вд2 = f2!(I) в системе координат на фиг.5. B этом случае предлагаемым способом определяется эталонная линия равной плотности Одэз = f a(l)P = 10. используемая в качестве рабочей. Пересечение BAX Указанной Детали Од2 = 11 !(!) с Указанной линией (фиг.4) дает требуемый ток ванны I>4 = 4,4 А. Погрешность в этом случае

С2 = 10%

Известный способ реализуется в ряде установок для регулирования плотности тока отечественного производства, в частности, выпоямительным агрегатом типа

ВАК-320-18У4, с помощью которого определяется экономическая, эффективность предТочность стабилизации плотности тока агрегатом ВАК-320-18У4 составляет в соответствии с паспортом + 10%. Настройка агрегата на заданную по технологии плотность тока, состоящая в определении эталонной линии заданной равной плотности, производится в соответствии с руководством по эксплуатации с помощью снятия вольт-амперных характеристик загружаемых в ванну эталонных пластин. В том случае, если конфигурация помещаемых в ванну для гальванообработки деталей существенно отличается от конфигурации эталонных пластин, точность регулирования может составлять +. 50% и более..Использование предлагаемого способа позволяет выдерживать точность регулирования плотности тока в пределах 10% в широком диапазоне изменения геометрической конфигурации деталей, способе их размещения на подвеске, степени заполненности подвески деталями и т.е. Экономическая эффективность данного способа связана с повышением в среднем íà 15% точности

1650794

10 регулирования плотности тока на поверхности деталей. При этом отпадает необходимость искусственно завышать толщину покрытия, обеспечивающую служебные свойства покрытий при всех ожидаемых неточностях установления параметров технологического процесса, что позволяет повысить на 15 производительность труда и счизить энергозатраты (электроэнергия, пар, вода).

Формула изобретения

Способ регулирования средней плотности тока при гальванообработке, включающий определение и фиксацию на стадии пусконаладочных работ линии равной плотности тока, погружение обрабатываемой детали в ванну и установление тока ванны соответствующей точке на линии равной плотноститокв, отличающийся тем, . что, с целью повышения точности регулирования средней плотности тока на поверхности детали путем автоматического учета коэффициента формы детали в процессе ее обработки, в ванну устанавливают вспомогательный электрод, подключают его к тому же полюсу источника питания, что и главный, для эталонных деталей — представителей с коэффициентом формы Кф1 определяют и фиксируют эталонную линию

РаВНОй ПЛОтНОСтИ тОКа 0дэ! = 41(1)Рэ = COnSt, одновременно определяют и фиксируют эталонную характеристику l»1 = F1(l), далее определяют и фиксируют эталонную линию

РаВНОй ПЛОтНОСтИ тОКа 0дэ2 = Ьэ2(1)Рэ = COnSt для эталонных деталей — представителей с

Кф2, одновременно определяют и фиксируют соответствующую ей эталонную характерИСтИКу lss2 = F2(I) И таК дО ПОЛуЧЕНИя И фиксации семейства эталонных линий равНОЙ ПЛОТНОСТИ Одэ1 = тэ1(1)Рэ = COAST...0äýn =

- эл(1)Рэ = const и соответствующего ему сеМЕйСтВа ЭтаЛОННЫХ ХаРаКтЕРИСтИК Isst Ft(I)...lssn - Fn(I) определяют токи ванны, соответствующие точкам пересечения вольтамперной характеристики 0д = 11(1) системы

5 деталь — ванна с каждой из семейства эталонных линий равной плотности, одновременно определяют токи ванны, соответствующие точкам пересечения характеристи° ки lвд 12 (! ) с каждой из семейства

10 эталонных характеристик, рассчитывают коэффициенты подобия по формулам

К1 = 1 э!/1э1;

Kn = 1эп/Isn, ГДЕ Одэ1, Uq» — НаПРЯжЕНИЕ ДЕтаЛЬ—

20 главный электрод, В;

Ps — заданная плотность тока, А/дм;

2.

I — общий ток ванны, А;

1ээ1, Issn —.тОК ЧЕРЕЗ ВСПОМОГатЕЛЬНЫй электрод при наличии в ванне эталонных

25 деталей, А;

1эд — ток через вспомогательный электрод при наличии в ванне обрабатываемых деталей, А;

K1...Ên — КазффИцИЕНтЫ ПОдабИя;

30 lэ1...lsn ЗНаЧЕНИя ТОКОВ ВаННЫ В тОЧКЗХ пересечения характеристики Од = f1(I) с каждой из семейства эталонных линий равной плотности, А;

35 1st...lsn — ЗНаЧЕНИя ТОКОВ ВаННЫ В тОЧКаХ пересечения характеристики 1эд = f2(1) с каждой из семейства эталонных характеристик, А, ВЫбИраЮт ИЗ ПОЛУЧЕННОГО ряда K1...Kn Наиболее близкий К" 1" и используют соответ40 ствующую ему эталонную линию равной плотности в качестве рабочей для регулирования средней плотности тока. нии

1650794

Фиа 2

6 - 4 . б

Фиг.Ю

1650794

И

Ю

f0

9 д

7 б

5 ф

Fi (4

1) д 13i

Риа 5

Составитель Л. Груднева

Техред М.Моргентал

Редактор А.Козориз

Корректор С.Шевкун

Заказ 1588 Тираж 407 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 101