СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАВНОМЕРНОСТЬЮ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ Российский патент 1997 года по МПК C25D21/12 

Изобретение относится к области нанесения гальванических покрытий на автоматических линиях, где последовательность загружаемых приспособлений, устройств с покрываемыми деталями и выдержка в основное время покрытия фиксированы ритмом, тактом загрузки-выгрузки приспособлений в технологической системе загрузок ванн основного покрытия автоматической линии.

Известны способы управления равномерностью гальванических покрытий ориентацией деталей относительно анода и друг относительно друга, применением дополнительных анодов, защитных экранов и с помощью других конструктивно-технологических приемов [2, с. 25] обеспечивающих выравнивание разницы толщин покрытий на разных участках поверхностей деталей, подвесок с деталями [1, с. 116] При наладке оборудования, обработке технологических режимов на разных электролитах, видах оборудования, загрузочных приспособлениях применяется способ управления покрытиями изменением, подбором плотности, силы тока на выпрямителе [1, с. 216] и, соответственно, изменением времени выдержки, скорости осаждения покрытия. Ток одновременно с загрузкой деталей в ванну подается на ванну при невыключенном выпрямителе или в момент загрузки деталей включается выпрямитель, а в момент выгрузки деталей после выдержки основного времени покрытия выключается выпрямитель или прекращается подача тока [3, с. 59]
Аналогично основное время покрытия (и сила тока связанная с ним) заложено в программу работы гальванической линии обеспечением выдержки приспособлений с деталями в ваннах основного покрытия через ритм выхода подвесок [1, с. 415] или такт [2, с. 189] как с позиции загрузки-выгрузки автоматической линии после общего количества ванн, общей длины автомата, так и с его части, с ванн основного покрытия. Соответственно все способы управления равномерностью гальванических покрытий для единичной стационарной ванны приемлемы для загрузки ванны, находящейся в системе загрузок ванн автоматической линии.

Способ управления равномерностью покрытия изменением тока в момент загрузки детали в ванну основного покрытия осуществить на практике для системы загрузок, связанных в программе работы ритмом выхода, трудоемко. Возможность регулирования основного времени выдержки в системе (n≥1) ванн основного покрытия посредством конструктивных элементов в управлении автомата (реле времени, скоростью перемещения танспортирующего устройства) позволяет незначительно изменять ритм линии. Для значительного изменения ритма на конкретную линию потребуются дополнительные программы. Программы рассчитываются на неизменный ритм выгрузки-загрузки автомата.

При возможных кратковременных планируемых перерывах в работе автоматической линии, например на 20 40 мин на ремонты, наладки, обеденные перерывы, режим работы автоматов не предусматривает их остановов, изменения ритма.

Технический результат от использования изобретения повышение коэффициента использования и технологических возможностей гальванической линии работы без выгрузки деталей, при останове на планируемые кратковременные перерывы, упорядочение и сокращение расхода анодного металла, упрощение процессов управления электрическим током для системы технологических загрузок.

Электрохимическое осаждение металлов происходит по закономерности, тождественной прямолинейной пропорциональности. Представим скорость осаждения в системе координат. Ось ординат толщина покрытия, ось абсцисс время, за которое получается толщина покрытия. Все загрузки системы ванн основного покрытия для одной программы конкретного автомата на оси абсцисс представляют числовой отрезок от начала координат, равный основному (технологическому) времени покрытия. Скорости осаждения (тангенс угла наклона) для всех загрузок системы равны между собой (для одной программы, автомата). Если величины толщин покрытий (ординаты) загрузок от n-й, на выгрузку, до первой, только загруженной (совпадающей с началом координат), соединить наклонной прямой (1), она совпадает с закономерностью для одной загрузки. Работа автоматов допускается с одной скоростью осаждения. На этом заканчиваются возможности практики. На оси абсцисс к позиции выгрузки (к отрезку основного времени) добавляют отрезок (в пропорции к основному времени), равный планируемому изменению ритма (останову). В конце планируемого останова и его абсциссе с позиции выгрузки переносят ординату технологическую толщину покрытия. Соединяют ее наклонной прямой (2) с ординатой первой загрузки (началом координат); другими словами, находят по формуле (или таблице на основании формулы) закономерности осаждения, силу тока для данного времени осаждения. Покрытие ведут для системы загрузок до момента начала изменения ритма последовательно-попеременно на скорости осаждения при неизменном ритме работы (прямая 1) и после момента окончания изменения ритма последовательно-попеременно на скорости осаждения для измененного ритма (прямая 2) с переменной на скорость осаждения при неизменном ритме работы (прямая 1). Момент времени изменения скорости осаждения (прямая 1 на прямую 2) до изменения ритма равен по абсолютной величине моменту времени изменения скорости осаждения (2 _→ 1). После изменения ритма каждый из них равен половине основного времени покрытия при неизменном ритме работы. Естественно, перемена скоростей осаждения производится одновременно для всех загрузок системы. В результате такого способа управления скоростями осаждения для одного изменения ритма происходит выход партии деталей, равной сумме деталей и удвоенной системе ванн основного покрытия, максимальное отклонение в которой (разброс) по толщине покрытия от средней расчетной величины не выходит за пределы допустимого значения по ГОСТ на ряды толщин, при малых изменениях ритма. При таком способе управления скоростями осаждения происходит упорядоченное, контролируемое по абсолютной величине распределение отклонений для любой загрузки в любом количестве ванн системы в соответствии с законом осаждения при изменении ритма. Количество осажденного металла за период времени по предложенному способу или за удвоенное основное время плюс изменение ритма равно количеству осажденного металла за удвоенное основное время без изменения ритма.

На фиг. 1 4 показана одна и та же система загрузок ванн основного покрытия. Для удобства чтения фигур основное (технологическое) время (T_т) и изменение ритма (ΔT) равны между собой . Пунктирные линии показывают направление скоростей осаждения в данный момент времени. Толстые линии показывают фактическую величину осадка и направление скоростей осаждения, при которых они получены. В системе показаны семь загрузок, поэтому отрезки прямых между загрузками, совпадающие с направлением скоростей осаждения (и фактического осадка), для семи загрузок не существуют. Существуют ординаты (толщины покрытий) над загрузками.

На фиг. 1 изображено осаждение за период времени от момента перемены скоростей осаждения ( до изменения ритма) до момента окончания изменения ритма, равный на фиг. 2 осаждение за период в момент начала изменения ритма; на фиг. 3 (вместе с фиг. 2, но без ее абсцисс) осаждение за период ΔT; на фиг. 4 осаждение за период после момента окончания изменения ритма; на фиг. 5 график распределения минимального и максимального отклонения средней толщины покрытия в зависимости от отношения основного времени покрытия к величине изменения ритма.

Как видно из фиг. 1 4 скорости осаждения на загрузках в каждый момент времени одинаковы, но смещены на величину времени ритма. Скорость осаждения при основном времени и скорость осаждения в зависимости от величины изменения ритма последовательно-попеременно дважды изменяют, на фиг. 1 (1) _→ (2) (по описанию выше), на фиг. 4 (2) -L (1). На позиции выгрузки-загрузки до момента изменения ритма и после момента окончания изменения ритма детали выходят по толщине покрытия с отклонением от смежной загрузки по абсолютной величине равными толщине покрытия за время ритма. После первой перемены (по фиг. 1) имеем две загрузки 5. Между 4 и 5, близко расположенную к 4, и с отклонением по толщине ≅ -Δδ выгружаемую до момента изменения ритма, и вторую 4 с отклонением Dd, выгружаемую в момент окончания изменения ритма. После второй перемены скоростей осаждения (фиг. 4) на позиции выгрузки имеем, наоборот, выгрузку 5 с максимальным отклонением Dd и выгрузки 4' (между 4 и 5) с максимальным отклонением -Δδ Это справедливо для бесконечного ряда загрузок в системе. Практически для 7 загрузок максимальное отклонение из 14 выгрузок, за период времени 2T_т+ΔT, будут иметь выгрузки (считая от фиг. 1 вкл. фиг. 4) 4 и 5, т.е. две выгрузки. После первой перемены скоростей осаждения каждая последующая выгрузка первого полупериода ( и первая идущая на выгрузку) будет иметь толщину покрытия ниже средней величины, каждая последующая выгрузка второго полупериода будет иметь толщину покрытия ниже максимальной толщины покрытия. После второй перемены скоростей осаждения каждая последующая выгрузка первого полупериода будет иметь толщину покрытия выше расчетной толщины покрытия: каждая последующая выгрузка второго полупериода будет идти на повышение от минимальной толщины покрытия.

Пример практического применения. Автомат никелирования имеет 7 ванн (загрузок) основного покрытия. Две ванны подсоединены на один выпрямитель, еще 2 так же, 3 ванны на индивидуальные выпрямители. Режим работы - круглосуточный с подменой на обеденные и межсменные перерывы. В течение месяца происходит последовательная смена программ выпуска (разные детали - поверхности, толщины покрытий). Из них возьмем две. Первая на среднюю толщину покрытия 21±3 мкм, вторая на 30±6 мкм. Для первой программы величина тока на один выпрямитель с одной ванной 250 А. На любую программу один раз на все время, пока она не меняется по режимам осаждения, определяется максимальное изменение ритма (останов). Из условия равенства максимального отклонения половине допуска на среднюю толщину покрытия определяют для первой программы 3 мкм. На 7-ую выгрузку (фиг. 1) условно переводят на выгрузку первую загрузку 1, ее толщина покрытия 21-3-3 15 мкм. Из основной формулы осаждения или таблиц определяем T_макс. Для первой программы -(24 мин) 0,4 ч, для второй аналогично (48 мин), 0,8 ч. Энергетик, зная, что перед остановами будет обязательная выгрузка автомата (0,5 1,5 ч), в 11⁰⁰ предупреждает мастера, что в 14⁰⁰ будет непродолжительно остановлен автомат (минут на 15 20). Автомат в данный день работает по первой программе. Мастер принимает решение: по какой программе, какая величина допустимого останова. Для случая данного останова загрузку деталей в автомат до останова можно не прекращать. В 13³⁰ резистором тока переводят стрелки задания на шкалах амперметров выпрямителей с 250 на 200 А для одной ванны и с 500 на 400 А на выпрямителях для 2-ой ванны в одно время на всех выпрямителях. В 14⁰⁰ часов останавливаются механизмы транспортировки, прекращена выгрузка-загрузка. В 14¹⁵ включаются механизмы транспортировки, продолжается непрерывная выгрузка-загрузка. В 14 ч 45 мин величины тока переводятся на основной режим в одно время на всех выпрямителях.

Изобретение относится к гальванотехнике и предназначено для управления равномерностью гальванических покрытий на автоматической линии. Существо изобретения заключается в том, что при планируемой остановке работы линии за определенный интервал времени до остановки уменьшают ток, подаваемый на каждую ванну линий. После возобновления работы линии через определенный интервал времени увеличивают ток, подаваемый на каждую ванну, до номинального значения. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ управления равномерностью гальванических покрытий на автоматической линии, включающий последовательное перемещение деталей в системе загрузок по ряду технологических ванн транспортирующими устройствами, изменение тока, подаваемого на каждую ванну, отличающийся тем, что при планируемой остановке работы линии за определенный, заданный по технологии, интервал времени до остановки уменьшают ток, подаваемый на каждую ванну, а после возобновления работы линии через определенный, заданный по технологии, интервал времени увеличивают ток, подаваемый на каждую ванну, до номинального значения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что заданные по технологии интервалы времени устанавливают одинаковыми и равными половине времени осаждения покрытия, заданного по технологии.