Материал: Восстановление деталей машин композитным хромовым покрытием. Жачкин С.Ю

4.2. Источники питания

Источники постоянного тока. Для питания гальванических ванн постоянным током применяют низковольтные двигатель генераторы и выпрямители различной мощности с напряжением 6... 12 В.

Низковольтные двигатель генераторы. Агрегат состоит из генератора постоянного тока, соединенного с ним эластичной муфтой трехфазного асинхронного электродвигателя, фундаментной плиты и шунтового реостата для регулирования возбуждения генератора. Обычно применяют двухколлекторные генераторы. При последовательном соединении коллекторов можно получать напряжение до 12 В, при параллельном—до 6 В. В последнем случае увеличивается в два раза допустимая сила тока. Напряжение регулируют на клеммной-доске. Шунтовой реостат позволяет плавно изменять силу тока в ванне в широких пределах.

Таблица 4.1

Характеристики агрегатов постоянного тока

Изоляция обмоток агрегата не рассчитана на работу в помещениях, насыщенных парами влаги и кислоты. Поэтому двигатель генераторы устанавливают в отдельных помещениях, расположенных рядом с помещением для ванн и изолированных от него. Щиты управления отдельными ваннами, на которых смонтирована пускорегулирующая и измерительная аппаратура, размещают у рабочих мест.

Основные технические данные наиболее распространенных низковольтных двигатель генераторов приведены в таблице 4.1.

Пускать в действие двигатель-генератор и останавливать его необходимо при выключенной внешней нагрузке, т. е. отключив ванну.

4.3. Схемы электрических соединений

При соединении гальванических ванн с источниками тока можно использовать три варианта схем:

1) каждая ванна присоеденена к отдельному источнику тока;

2) несколько ванн параллельно присоединено к одному источнику тока;

3) одна ванна присоединена к нескольким источникам тока.

Наиболее простым и удобным для применения служит первый вариант. В этом случае регулируют ток в ванне при помощи шунтового реостата двигатель генератора, регулировочного устройства выпрямителя или регулируют подаваемое на вход выпрямителя напряжение при помощи трехфазных регуляторов РНТ-250-10 (мощность 10 кВт), РТТ-25/0,5А (мощность 25 кВт) и др.

При питании нескольких ванн от одного источника тока необходимо в цепи каждой ванны установить реостат для регулирования силы тока, который вместе с рубильником, амперметром и вольтметром монтируют на щите вблизи ванны. При такой схеме требуется меньше источников тока, но усложняется регулирование силы тока, а также непроизводительно затрачивается .большое количество электроэнергии на нагрев реостатов.

Если необходимо получить напряжение больше 12 В, несколько одинаковых источников тока включают последовательно.

Несколько источников тока соединяют параллельно в том случае, если ванну нужно питать током, превышающим номинальный ток одного источника.

Гальванические ванны соединяют с источниками тока медными или алюминиевыми шинами. При небольшом токе (до 400 А) иногда применяют железные шины и кабели. Шины собирают из отдельных полос длиной 3,5 н 5,5 м, соединяемых между собой внахлестку болтами или сваркой.

Алюминиевые шины легко окисляются на воздухе и обладают большим переходным сопротивлением. Поэтому их соединяют сваркой.

Падение напряжения в шинах допускается не более 10 ... 12% от напряжения источника тока.

Шины от источника тока подводят к ваннам по стенам, потолку, в каналах или по специальным стойкам, закрепляя их на ребро в изоляторах, установленных на кронштейнах или подвесках. Для защиты от коррозии шины окрашивают масляной краской: положительные — в красный цвет, отрицательные — в синий.

4.4. Регулирующая аппаратура

Приборы для регулирования плотности тока. Методы регулирования силы тока при питании ванны от индивидуального источника тока рассмотрены выше. Если ванна питается от нерегулируемого источника тока или несколько ванн питаются от одного источника, то регулируют ток при помощи рубильникового реостата, включенного последовательно с ванной и смонтированного на щите управления ванной.

Обычно реостаты имеют по 5 — 6 ступеней (секций) сопротивлений, соединенных параллельно и включаемых рубильниками. При включении каждого следующего рубильника общее сопротивление цепи уменьшается, а сила тока в ванне увеличивается. Максимальный ток, который должен быть равен максимальной нагрузке ванны, получают при включении всех рубильников. Каждая секция реостата имеет одну или несколько параллельно соединенных спиралей (сопротивлений), смонтированных на обратной стороне щита. Спирали изготовляют из металла с большим электрическим сопротивлением (нихром, константан). Каждая секция реостата рассчитана на определенную силу тока. Например, реостат на 500 А имеет секции на 15; 25; 60; 100; 100 и 200 А.

Рис. 4.3. Автоматический регулятор температуры

Плотность тока регулируется автоматически при помощи приборов АПТ-200, АПГ-2 и др. Сущность работы приборов заключается в следующем. Датчик прибора в виде пластины завешивают на катодную штангу ванны вместе с деталями. При изменении плотности тока изменяется и ток, проходящий через датчик, в результате чего включается реверсивный электродвигатель. Он перемещает скользящий контакт реостата или автотрансформатора до тех пор, пока в ванне не восстановится заданная плотность тока.

Выпрямители. Выпрямители преобразуют (выпрямляют) переменный ток в постоянный. Выпрямитель представляет собой агрегат, состоящий из понижающего трансформатора, набора полупроводниковых элементов, соединенных по определенной схеме, пускорегулирующей и измерительной аппаратуры. В зависимости от вида полупроводниковых элементов промышленные выпрямители бывают меднозакисные (купруксные), селеновые, германиевые и кремниевые.

Германиевые и кремниемые выпрямители по сравнению с купруксными и селеновыми не подвержены старению и служат дольше, при одной и той же мощности они обладают меньшими массой и габаритными размерами. Сухие селеновые и купруксные выпрямители недостаточно устойчивы в условиях высокой влажности при наличии паров кислот. Их следует устанавливать в отдельном помещении.

Селеновые маслонаполненные регулируемые выпрямители (типа ВСМР), германиевые и кремниевые гальванические выпрямительные агрегаты (типа ВАГГ и ВАКГ) герметичны, и их можно устанавливать у гальванических ванн, благодаря чему сокращается расход цветного металла на прокладку шин. Достоинства этих выпрямителей по сравнению с двигатель генераторами следующие: они не имеют подвижных частей, бесшумны в работе, проще и надежнее в эксплуатации, для их размещения требуется меньшая площадь. Поэтому такие выпрямители получили широкое применение.

Выпрямители типа ВСМР могут работать в двух режимах с номинальным напряжением 12 и 6 В. Выпрямитель ВСМР-200-6А—однофазный, остальные — трехфазные. Все выпрямители водяного охлаждения.

Выпрямители типа ВАКГ имеют воздушное и водяное охлаждение. Они могут работать в двух режимах, что достигается соединением первичной обмотки в звезду или треугольник.

Кроме того, используют германиевые выпрямители ВАГГ-12-300, ВАГТ-12-600, ВАГГ-12-4000 (цифры показывают номинальное напряжение и ток) и другие с принудительным воздушным охлаждением.

В настоящее время выпрямители типа ВСМР, ВАКГ и ВАГГ выпускают комплектно с автоматикой для плавного регулирования тока в ваннах в пределах от 25 до 100% и поддержания заданной плотности тока с точностью ±10%. В случае выхода автоматики из строя ток регулируют вручную.

Включают и выключают выпрямитель при включенной внешней нагрузке (ванне).

Приборы для регулирования температуры электролита. Для точного поддержания заданной температуры электролита применяют электрические, пневматические, электропневматические и другие автоматические регуляторы.

Автоматический регулятор прямого действия типа РПД (рис. 4.3), применяемый при нагреве электролита горячей водой или паром, состоит из термобаллона, капиллярной трубки и гофрированной мембраны, образующих манометрическую систему терморегулятора. Эта система заполнена жидкостью, причем термобаллон заполнен жидкостью частично, а остальная часть его заполнена парами этой жидкости, В манометрической системе устанавливается давление насыщенных паров жидкости.

При нагреве электролита нагревается и термобаллон, погруженный в ванну, в результате чего увеличивается давление насыщенного пара в системе. При этом гофрированная мембрана преодолевает сопротивление пружины и перемещает шток и связанный с ним клапан вниз, прекращая тем самым подачу пара. При понижении температуры терморегулятор действует в обратном порядке. Он настраивается на нужную температуру электролита изменением сжатия пружины при помощи регулировочного стакана.

Многие электрические терморегуляторы имеют, в качестве датчиков контактные ртутные термометры типа ТК с регулируемыми контактами, позволяющими устанавливать требуемую температуру. Принцип действия регулятора следующий. При температуре электролита ниже заданной контакты термометра разомкнуты, а электромагнит, управляющий паровым клапаном, включен и, сжимая пружину, открывает клапан. При повышении температуры до заданной величины контакты термометра замыкаются и дают импульс на выключение электромагнита. При этом пружина закрывает паровой клапан, перекрывая пар.

При электрическом нагреве автоматика действует не на электромагнитный вентиль, а на катушку электромагнитного контактора (пускателя), включающего или отключающего электронагреватель.

Приборы для регулирования уровня электролита. Поплавок регулятора уровня помещается в ванне или в сообщающемся с ней сосуде. При снижении уровня электролита поплавок опускается и замыкает контакты, включающие соленоид, который открывает клапан, и вода поступает в ванну. При достижении заданного уровня электролита поплавок замыкает верхние контакты, в результате чего срабатывает электромагнитная защелка соленоида, и клапан закрывает трубопровод.

4.5. Оборудование для очистки электролита

В условиях ремонтного производства пользуются периодической фильтрацией электролита при помощи его отстоя в баке и слива из него в рабочую ванну через простейший рамочный суконный фильтр.

Применяют также переносные и передвижные фильтрационные установки, состоящие из насоса и фильтра. В этом случае электролит откачивают, со дна ванны, пропускают через фильтр и очищенным подают в верхнюю часть ванны. Наиболее тщательной очистки электролита достигают при помощи фильтр-пресса, состоящего из чередующихся рам и плит, между которыми проложена фильтрующая ткань (сукно, полотно, хлориновая ткань и т. д.). Электролит под давлением 0,3... 0,5 МПа подается шестеренчатым текстолитовым насосом из ванны в пространство между рамами, проходит через фильтрующую ткань и очищается от загрязнении. Очищенный электролит собирается по каналам плит в общую отводную трубу и сливается в ванну. Производительность фильтр-пресса составляет 5 м³/ч. Для перекачивания электролитов при их приготовлении и фильтрации, а также при проточном осаждении металлов применяют насосы, изготовленные из химически стойких материалов. Для ремонтного производства наиболее, подходящими являются насосы: 1,5 КХП-2 (изготовлен из фаолита), производительность 1 м³/ч; ЦКН-7 (изготовлен из керамики), производительность 7 м³/ч; 1,5 Х-6Д-1-41, производительность 8,64 м³/ч.

4.6. Вентиляция

В приточно-вытяжной системе вентиляции гальванических цехов и участков для отсоса воздуха применяют центробежные вентиляторы, которые в зависимости от напора разделяются на:

1) вентиляторы низкого давления—до 1 кПа;

2) вентиляторы среднего давления—до 3 кПа;

3) вентиляторы высокого давления—до 15 кПа.

Вентиляторы приводятся в движение электродвигателями и поставляются комплектно с ними. Выпускают вентиляторы типа ВРМ низкого давления; Ц7-40, Ц9-55, Ц9-57, ВР и ЭВР, ВРС, Ц13-50 среднего давления; ВВД высокого давления.

4.7. Специальное оборудование

Для осуществления процесса непосредственного восстановления деталей гальваническими покрытиями без предварительной и последующей механической обработки необходимо применение специального оборудования, позволяющего управлять качеством осаждаемого покрытия в процессе его гальванического нанесения и придавать поверхностному слою необходимые физико-механические характеристики. Для реализации данной программы был спроектирован и изготовлен ряд установок для восстановления методом ГКО. Одна из них представлена на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Экспериментальная установка ГКО-1

Установка, изготовленная в навесном исполнении к стационарной ванне хромирования, включает в себя раму, на которой установлены электродвигатели шпинделя и рамы возвратно-поступательного движения инструмента. На шпинделе установки установлен узел токоподвода с водяным охлаждением.

Все детали установки, соприкасающиеся с электролитом хромирования, изготовлены из титановых сплавов и фторопласта.

Технические характеристики установки:

Максимальный диаметр деталей, мм Максимальная длина деталей, мм Частота вращения шпинделя, об/мин Число дв. ходов ин-та в мин Давление инструмента, МПа Максимальный ток, А

200 400 110 110 0,5-5,5 630