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電鍍設備的發展史以及前景分析

作者:卡卡  來源:http://www.hanamogi.com/  更新時間:2020-03-25 10:47:37  點擊次數:

  電鍍設備的發展史以及前景分析

  電鍍設備定義電鍍車間所進行的生產工藝可分為三個環節,即鍍前表麵處理、電鍍處理和鍍後處理。電鍍工藝設備一般是指上述直接對零件進行加工處理的生產設備。

  在現代製造業迅猛發展的今天,電鍍加工的需求越來越大,產業的規模越來越大,而產品外觀和防護性能要求的日益提高,對設備的控製要求也越來越高,規模化生產及自動化運行成為電鍍設備的發展趨勢;而與此同時,電鍍產業作為環境汙染的重要源頭,麵對日益嚴峻的環保問題,如何降低能源消耗,減少汙染物的排放也成為設備發展的必然趨勢。

  具體來說,電鍍設備的發展主要包括以下幾方麵:

  一、電鍍設備係統控製自動化

  1設備自動化運行

  隨著自動化技術的發展,傳統的手工操作生產線已被日漸淘汰,自動化生產線已經越來越被更多的企業所采納。早期的自動化生產線主要依賴進口,隨著國內自動化技術的不斷發展,電鍍生產線的自動化程度日益提高,同時運行更加平穩可靠,據統計資料顯示,目前國內約90%以上全自動電鍍生產線均為國產化,在全球市場,國產全自動生產線也占有一席之地。

  全自動電鍍生產線是根據產品的大小和產量不同,設計不同的裝載方式和運行節拍,編製相應的運行程序後,行車會自動按係統要求動作,從而實現生產過程的自動化運行。整套電氣控製係統選用PLC和工控機(可選)進行控製,具有很強的抗幹擾能力,保證係統長期連續穩定運行。係統具有良好的人機界麵和數據庫功能,人機界麵采用全中文顯示,操作簡單,可實現操作、提示、幫助等功能。在計算機中建立實時和曆史兩個數據庫。曆史數據庫可實現工藝參數的曆史記錄、存儲功能,便於進行產品質量的追溯和生產狀況的管理分析。實時數據庫可對整個生產線的運行狀態進行動態顯示,對工藝參數進行監測。通過數據庫功能可完成各種統計報表的記錄與生成。

  生產線係統運行有全自動、手動兩種狀態。當全自動狀態出現故障時,可選用手動控製,故障排除後,可恢複自動運行,不會因某一工位出現故障而影響全線,造成停產。生產線在操作麵設有手動操作箱,可實現手動/自動轉換,係統啟動/急停及平移、提升操作;行車運行程序時,有自診斷功能。防止行車越限平移、越限升降及電機過熱等故障發生。

  提高電鍍設備自動化控製程度,不僅可以有效提高生產效率,減輕工人勞動強度,還可以根據產品特性,進行傳統手工操作生產無法實現的針對性結構設計,從而提高電鍍產品質量。比如,針對滾鍍生產線,進行自動開關滾桶門和擺動式滾桶的全自動運行設計。在生產過程中,當滾桶旋轉到滾桶門麵對陽極時,滾桶門打開,這樣滾桶內的溶液就能得到時及時更新;而且由於沒有滾桶門的屏蔽,電力線保持相對通暢,在保持恒壓狀態下,電鍍時的電流密度相應增大,從而可以加快鍍層沉積速度,並且有效避免了工件出現“桶印”的問題。

  2輔助設施自動化控製

  電鍍生產線的電源設備、熱交換係統等輔助設施自動控製係統的日臻完善,自動線的自動化程度將進一步向智能化方向發展。

  2.1整流器控製特點:

  生產線配套整流器通常包括高頻開關電源、可控矽整流器、單脈衝電源及雙脈衝電源等。具有以下特點:

  (1)、具有輸入電流缺相、過電壓、風機過熱、主變壓器超溫、啟動和運行電流過大、逆相序保護、輸出端過流截止、短路、超溫及輸人電源等多種自動保護功能,且具有定時關機和故障報警並自動保護功能。整流器在自動工作狀態下,電流或電壓輸出值、爬升時間、平穩時間、工作模式等參數由人機界麵設定參數後,計算機與PLC構成閉環控製,由計算機進行全自動控製;

  (2)、整流器具備遠程控製及本地麵板控製功能,並可進行切換。遠程控製時,能在人機界麵上進行電壓、電流的設置和顯示;本地控製時,在整流器麵板(或遠控)上進行電壓、電流的設置和顯示。

  (3)、整流器控製器帶有通訊接口,可將整流器的工作狀態、電流、電壓等參數傳輸到現場控製間的計算機中,實現對整流器電源的集中監控,並保存原始記錄;在每台整流器中都配套相應的隔離模塊,保證數據通訊安全、可靠地進行。

  (4)、雙脈衝技術的應用

  對於單質金屬的電鍍工藝,雙脈衝電鍍的反向脈衝電流可以改善鍍層的厚度分布,鍍層厚度均勻,整平性好;反向脈衝的陰極溶解使陰極表麵金屬離子濃度迅速回升,這就有利於隨後的陰極周期使用高的脈衝電流密度,而高的脈衝電流密度又使晶核的形成速度大於晶體的生長速度,因而鍍層致密、光亮、孔隙率低;反向脈衝的陰極剝離使鍍層中的有機雜質(含光亮劑)的夾附大大減少,因而鍍層純度高,抗變色能力增強,這一點在鍍銀中尤其突出;周期性的反向脈衝電流使鍍件表麵一直處理活性狀態,因而可得到結合力更好的鍍層;反向脈衝有利於減薄擴散層的實際厚度,提高阻極電流效率,因而合適的脈衝參數會使鍍層的沉積速度進一步加快。

  脈衝電鍍合金通常用於銅合金,鎳合金的鍍覆。對於銅合金采用脈衝電鍍,可通過選擇適當的脈衝參數,從而獲得組分及顏色重現的合金鍍層,以解決銅合金電鍍中組分和顏色難於控製的問題;對於鎳合金來說,脈衝電鍍可得到以直流電鍍性能更優越的鍍層,其合金成分穩定,鍍層均勻,耐磨性和抗蝕性均較直流電鍍獲得的鍍層顯著增強。

  2.2溫度控製特點

  (1)電鍍過程中,工藝溫度控製是很重要的,如果溫度起伏過大,不但造成電力能源的浪費,對於產品質量也有很大的影響。采用PID

  模糊控製,則可以有效地減少甚至避免這些問題。在工程實際中,應用*為廣泛的調節器控製規律為比例、積分、微分控製,簡稱PID控製,又稱PID調節。

  PID控製器就是根據係統誤差,利用比例、積分、微分計算出控製量進行控製,以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控製的主要技術之一。

  (2)加熱係統配套液位控製裝置、自動補水裝置,在液麵低於設定液位後係統進行自動液位補充,合理保護係統,防止加熱管幹燒;同時,每個電加熱係統都有可靠的接地保護措施,避免出現安全事故。

  (3)人機界麵上設置預加熱功能,進行預加熱時間設置,對於溫度要求較高的工藝,實現預加熱係統管理,將大大提高設備的生產效率。

  3溶液組份自動化管理

  溶液組份包括溶液主鹽、添加劑等,嚴格來講,溶液pH控製係統也需進行組分添加,因此也列入其中。

  3.1電鍍鍍液組份管理

  可以實現全自動補加的成分包括主鹽溶液、輔助鹽溶液、光亮劑、添加劑等。其中,主鹽部分的添加主要是針對采用不可溶性陽極的工藝。係統配套設置安時計,計量泵及儲液係統,通過安時計統計結果進行組份自動添加。

  3.2鍍液pH值管理

  鍍液的pH值對於鍍層沉積是非常重要的因素之一,在電鍍過程中,輕微的pH值變化不會造成明顯的工藝缺陷,一旦出現鍍層缺陷,對產品質量已經產生了很大影響。因此,經常檢測鍍液的pH值是完全必要的。pH值自動化管理係統采用由數字式pH顯示器及傳感器進行在線測定,係統根據測定結果發出指令,啟動計量泵控製酸、堿組份的添加,確保溶液pH值保持恒定。

  3.3化學鍍鎳自動添加係統

  化學鎳自動分析添加係統是在化學鍍鎳過程中的一種在線的光電子分析儀器。化學鍍鎳自動添加係統由進口鎳離子分析儀、采樣泵、冷卻器、消泡器等組成,可對化學鍍鎳溶液的鎳離子含量及pH值在線分析顯示。鎳離子顯示精度±0.01g,L,實際控製精度±0.1g,L;pH值顯示精度±0.01,控製精度±0.1。

  係統運行過程為先由采樣泵從鍍鎳槽中連續取樣,為保護傳感器和提高測量精度,液樣需經冷卻、除泡後再流經PH傳感器和鎳離子分析儀,鎳離子分析儀能自動顯示鎳離子濃度及pH值,如分析數值超出設定範圍,會自動輸出信號至計量泵,控製計量泵向鍍槽自動添加所需鎳鹽、次亞磷酸鈉及氨水。係統從而控製鍍液中各組分的穩定,有效保證鍍覆產品質量和鍍液的使用壽命。

  二、電鍍車間管理自動化

  自動化信息管理可以提高企業管理效率和增加企業生存能力,通過對包括生產過程管理係統、生產設備管理係統、質量追溯控製係統、數據中心等的實時控製,實現電鍍車間整體信息化管理。在全球信息化的大潮中,任何企業如果不迎頭趕上,就會被潮流所淘汰。可以預期,隻有那些在信息化潮流中學會了遊泳的企業,才可以生存下來。

  電鍍車間自動管理係統包括:

  (1)係統自動控製行車運行、溶液溫度、開關電源電流電壓輸出,實時監控,使現場情況一目了然,並能方便的更改工藝參數,以適應不同的電鍍需求。生產線具有故障報警功能,並提示故障拱位,便於維修。

  (2)動畫顯示全線工作狀態:顯示各工位的設定時間、電壓、電流及溶液溫度等預設參數;顯示各工位溶液溫度、整流器電流、完成時間等當前狀態;顯示故障工位及維修提示;顯示行車運行的目前工位和預期工位;顯示操作者的操作順序、產量等參數。

  (3)工藝選擇的智能化控製。用戶可在控製中心任意進行工藝參數的修改,如電鍍時間、整流器電流、電壓、水洗時間、滴水時間、溫度等。

  目前大多數的自動化控製程序對於電鍍工藝時間的設置有一定的局限性。在特定的一套工藝程序中,用戶隻能在小範圍內更改時間,一旦超出允許範圍,就很可能會造成整條生產線工藝程序紊亂,甚至焦慮運行的嚴重後果。更加人性化的智能控製係統會有效解決這一難題,目前僅有少量廠家可以提供該項技術。

  此外,整套係統可無縫接入ERP係統,滿足客戶企業整體信息化管理需求。

  三、降低能源消耗,減少汙染物排放,適應清潔生產要求

  國際公認的聯合國環境署關於清潔生產的定義是:清潔生產是一種新的創造性思想,該思想將整體預防的環境戰略持續應用於生產過程、產品和服務中,以增加生態效率和減少人類及環境的風險。對生產過程,要求節約原材料和能源,淘汰有毒原材料,削減所有廢物的數量和毒性;對產品,要求減少從原材料提煉到產品處置的全生命周期的不利影響;對服務,要求將環境因素納人設計和所提供的服務中。

  清潔生產的主要內容包括:清潔的能源;清潔的生產過程;清潔的產品。

  對於電鍍產業來說,節約用水工藝及設計、溶液再生技術等都將越來越受到青睞。在生產線設計過程中,采用逆流漂洗、滴水延時、接液設計等均可以有效降低生產過程中資源的浪費。而對於電鍍溶液的再生技術,由於對溶液進行了有效回收及再生,不但節約了原材料,還減少了廢水處理量,因而再生技術也成為電鍍技術發展的一大趨勢。

  提高電鍍車間操作環境質量,加強有害氣體的監控,是電鍍設備人性化設計的又一重要體現。電鍍車間產生的酸霧、堿霧,空氣中含有的氰化物、鉻酐等都會對人體帶來嚴重危害。除了排風係統的設計,有害氣體的實時監控設計將是對操作工人健康的重要保護措施之一,當操作環境中有害氣體濃度超出設定值時,係統會自動報警提示,引起操作人員的警戒,從而保護的操作人員的身體健康。

  電鍍產生的廢水是造成環境汙染的重要因素。*理想的電鍍廢水治理模式是電鍍汙水的零排放係統,要實現零排放就需要對廢水進行嚴格分類,針對不同有害物質進行針對性的處理。但電鍍廢水中所含的有害物質種類非常複雜,要想分流治理,成本將會非常高,這是電鍍企業所難以承受的。但是,零排放是電鍍廢水處理的發展方向,隨著環保要求的日益嚴格及水處理技術的進步,這種技術必須並終將會普及發展起來。

  現代製造業的發展需求,決定了電鍍產業必需存在並將長期發展下去。但是,與其他專業相比,我國電鍍製造水平與國際化水平還是存在顯著差距。在資源和環境問題的雙重壓力下,電鍍產業隻有堅決地走可持續發展的道路,才能跟上時代前進的步伐。而電鍍產業的發展,離不開電鍍製造裝備技術的提高,符合現代電鍍技術要求,更加人性的智能化技術發展,成為電鍍設備發展的必然趨勢。

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