Đặc tính hàng mạ, chọn loại lớp mạ và chiều dày từng lớp mạ

ỷ phân (B1) (B2) (B3) (B4) (B5) (B6) (B7) (B8) (B9) (B10) (B11) (B23) (B22) (B21) (B20) (B19) (B18) (B17) (B16) (B15) (B14) (B13) (B12) B1. Phun cát Độ gắn bám của kim loại với nền phụ thuộc nhiều vào gia công bề mặt. Làm bề mặt sạch, hết rỉ, chất bẩn. Với chi tiết bằng nhựa và nhỏ như thiết bị vệ sinh thường chọn phun cát khô hay ướt trong thùng quay. Cát thường là cát thạch anh, bột Cacbonrua hay Corua. B2. Đánh bóng cơ học Đánh bóng cơ học làm cho bề mặt sau khi phun cát trở nên nhẵn thêm. Đánh bóng thường dùng các máy mài. Trên máy mài gắn các bánh mài trên đó có gắn các hạt mài: Sắt oxit, Crômoxyt, nhôm oxit... B3. Tẩy dầu mỡ hoá học Nhằm loại hết màng dầu mỡ còn bám trên chất dẻo. Dung dịch tẩy NaOH 30 (g/l) Na3PO4.12H2O 15 (g/l) Na2SiO3 10 (g/l) Chất HĐBM 3 (g/l) Thời gian 15 (phút) B4. Rửa nóng: Rửa nóng có nhiệt độ 50 á 600C. Có tác dụng làm rửa trôi các vết dầu mỡ còn sót lại và hoá chất kéo theo. B5. Rửa lạnh Rửa lạnh lần cuối B6. Xâm thực Nhằm tạo ra trên bề mặt cái chân bám đảm bảo cho kim loại kết tủa lên đó có chân bám chắc. Thành phần dung dịch CrO3 400 (g/l) H2SO4 350 (g/l) Nhiệt độ: 55 á 750C B7. Rửa lạnh B8. Khử Cr6+ Sau khi xâm thực trong dung dịch Cromat trên bề mặt thường còn sót lại các ION Cr6+, khi hoạt hoá các ION này sẽ làm bóng chất xúc tác trên bề mặt. Vì vậy cần phải trung hoà chúng trong dung dịch NaHSO3. ở nhiệt độ phòng trong khoảng 1 á 1,5 (phút) B9. Rửa lạnh B10. Nhạy hoá Có tác dụng nâng cao hoạt tính bề mặt đối với các khâu tiếp theo. Dung dịch nhạy hoá SnCl2 40 g/l HCl (d = 1,18) 40ml/l Nhiệt độ Phòng Thời gian 4 phút Sau khi nhúng vào dung dịch trên mặt chất dẻo sẽ bám đọng muối thiếc Clorua, khi rửa chúng trong nước lạnh muối này sẽ thuỷ phân. SnCl2 + H2O đ Sn(OH)Cl + HCl Tạo thành hợp chất thiếc khó tan. Chất này tạo thành màng keo rất mỏng phủ khắc bề mặt làm cho tính khử được tăng cường và phân bố đều khắp trên bề mặt. B11. Thuỷ phân Nhúng chi tiết bằng dòng nước cất lạnh. SnCl2 bám trên bề mặt chi tiết bị thuỷ phân theo phản ứng. SnCl2 + H2O đ Sn(OH)Cl + HCl Tạo thành hợp chất khó tan. Chất này tạo thành màng keo rất mỏng phủ khắc trên bề mặt làm cho tính khử được tăng cường. B12. Hoạt hoá Xử lý bề mặt (đã nhạy hoá) bằng dung dịch có tính xúc tác cao Pd2+ Khi nhúng một vật mạ vào sẽ xảy ra phản ứng Pd2+ + Sn2+ đ Pd + Sn4+ Pd sinh ra ở dạng rất nhỏ mịn phân tán là chất xúc tác cho quá trình khử hoá học đồng tiếp đó. Thành phần dung dịch PdCl2 0,5 g/l HCl (d=1,19) 3 ml/l Nhiệt độ Phòng Thời gian 2 (phút) B13. Mạ đồng hoá học Tạo lớp dẫn điện cho chất dẻo bằng cách mạ đồng hoá học. Thành phần dung dịch CuSO4. 5H2O 15 (g/l) Na2EDTA 70 (g/l) NaCH 15 (g/l) Fornualin 37% ml/l 30 (ml/l) NiCl26H2O 2 (g/l) Na2S2O8 0,0008 (g/l) Natridictylditic cacbonat 0,015 (g/l) pH 12 á 13 Nhiệt độ 50 á 700C B14. Rửa chảy tràn B15. Mạ Niken mờ Sau khi mạ đồng hoá học tạo lớp dẫn điện. Mạ điện lớp Ni mờ lên nền Cu Thành phần dung dịch NiSO4.7H2O 310 (g/l) NiCl2.6H2O 50 (g/l) H3BO3 40 (g/l) DK 3 á 7 (A/dm2) Nhiệt độ 50 á 700C pH 3 á 4 B16. Mạ Niken bóng Mạ lớp Ni bóng lên nền Ni mờ làm tăng độ bóng cho sản phẩm Thành phần dung dịch NiSO4 . 7H2O 250 (g/l) NiCl2 . 6H2O 50 (g/l) H3BO3 30 (g/l) 1,4 Bulindiol 0,3 (g/l) DK 3 á 5 (A/dm2) Nhiệt độ 50 á 700C pH 3 á 5 B17. Rửa chảy tràn Nhằm loại hết các chất còn bám lại sau khi mạ Niken bóng B18. Mạ Crôm Mạ một lớp mỏng Crôm để tăng độ cứng, tăng tính thẩm mĩ và bảo vệ cho sản phẩm. Thành phần dung dịch. CrO3 250 (g/l) H2SO4 25 (g/l) Dk 2,5 (A/dm2) Nhiệt độ 50 á 550C B19. Rửa thu hồi Cr B20. Rửa chảy tràn B21. Sấy Công đoạn này làm cho bề mặt được khô sạch trước khi đem ra thị trường. B22. KCS, đóng gòi Giai đoạn này để phân loại sản phẩm, loại các sản phẩm hỏng, không đủ chất lượng cho xuất xưởng các sản phẩm đạt yêu cầu. 1.6. chọn thiết bị Chọn thiết bị mạ bán tự động. Các bể trong dây chuyền này có cùng kích thước và được đặc nối tiếp nhau thành đường thẳng. Bộ tự hành có khả năng vận chuyển vật mạ lên - xuống và tiến - lùi theo sự điều khiển của công nhân. Chọn dây chuyền bán tự động nâng hạ di chuyển kiểu L. chương II: tính toán thiết kế 2.1. Xác định thời gian gia công trong các bể. Thời gian mạ T được xác định theo công thức T = T 1 + T 2 (2.1) Trong đó T 1: Thời gian điện phân (ph) T 2: Thời gian tháo lắp (ph) Khi điện kết tủa kim loại: T 1 được tính theo công thức T 1 = dg . 60000/C.ich.ph (2.2.) Trong đó: d - chiều dày lớp mạ (mm) g - trọng lượng riêng kim lại mạ g/cm3 C - Đương lượng điện hoá g/Ah ic - mật độ dòng điện catốt A/dm2 h - hiệu suất dòng điện % - Đối với Ni mờ: Chọn d = 15um = 0,015 (mm) chiều dày lớp mạ g = 8,9 (g/m3) Trọng lượng riêng của Niken C = 1,095 (g/Ah) Dung lượng điện hoá của lớp mạ. Ăc = 3 (A/dm2) mật độ dòng điện catốt h = 95 (%) Hiệu suất dòng điện T 1 = 0,015.8,9.60.000/1,095.3.95 = 25,6 (phút) T 2 = 4,4 (phút) Tổng thời gian T = T 1 + T 2 = 30 (phút)  - Đối với mạ Ni bóng d = 8.10-3(mm) chiều dày lớp mạ g = 8,9 (g/m3). Khối lượng riêng lớp mạ C = 1,095 (g/Ah) Đương lượng điện hoá lớp mạ DK = 5 (A/dm2) Mật độ dòng điện catốt h = 95 (%) Hiệu suất dòng điện Vậy T 1 = 8.10-3.8,9.60000/1,095.5.95 = 8,2 (phút) Chọn T 2 = 1,8 (phút) Tổng thời gian T = T 1 + T 2 = 10 (phút) - Đối với mạ Cr Chọn d = 0,3.10-3 (mm) chiều dày lớp mạ g = 7,1 (g/cm3) khối lượng riêng lớp mạ C = 0,646 (g/Ah) Đương lượng điện hoá lớp mạ Ăc = 25 (A/dm2) Mật độ dòng điện catốt (A/dm2) h = 25 (%) Hiệu suất dòng điện (%) Vậy T 1 = 0,03.10-3.7,1.60000/0,646.25.15 = 0,527 Chọn T 1 = 3,74 (phút) Tổng thời gian T = T 1 + T 2 = 4 (phút) 2.2. Tính thiết bị Số liệu ban đầu dùng cho tính toán là: Pn - Kế hoạch năm, m2; T - quỹ thời gian làm việc thực tế hàng năm của thiết bị, (h); T thời gian gia công; y đơn vị tải, m2; 2.2.1. Tính số bể mạ Số đơn vị tải phải mạ một năm M (2.3) Pn: Kế hoạch phải sản xuất một năm m2 Pn = 15000 + 15000. (6%) = 15.900 (m2) y: đơn vị tái m2 Bố trí trong mỗi bể mạ một cầu catốt. Trên mỗi cầu bố trí hai khung teo vật mạ. Vậy đơn vị tái là: y = 2.81,75 = 163,5 (dm2) = 1,635 (m2) Số đơn vị tái M = Pn = 15900 = 9725 y 1,635 - Số bể mạ Ni mờ Tổng thời gian cần thiết để mạ Ni mờ là: S T = M T = 9725.30 = 291750 (phút) Số bể mạ N = ST T N = 291750 = 2,69 1806,42.60 (2.4) Chọn số bể mạ NT = 3 (bể) Hệ số sử dụng (2.5) K: Chấp nhận được - Số bể mạ Ni bóng Tổng thời gian cần thiết để mạ Ni bóng: S T = M. T = 9725 x 4 = 38900 ( phút) - Số bể mạ : N = S T T (2.4) = 97250 = 0,9 1806,42.60 Chọn NT = 1 (bể) Hệ số sử dụngK = 0,9 (chấp nhận được) - Số bể mạ Cr Tổng thời gian cần thiết để mạ Cr S T = M.T = 9725.4 = 38900 (phút) (2.4) Số bể mạ N = S T T  = 38900 = 0,36 1806,42.60 Chọn NT = 1 (bể) Số bể mạ Cu hoá học Tốc độ mạ Cu hoá học là 1 um/h. Chọn chiều dày lớp mạ là 0,3um. Thời gian tạo thành lớp mạ Cu là: 18 (phút) Thời gian gia công và thời gian chuẩn bị là 20 phút. Nhịp độ ra hàng N = T M Chon T là thời gian gia công của mạ Ni mờ T = 30 (phút) N Số bể mạ Ni mờ N = 3 Thời gian ra hàng N = 30 = 10 (phút) 3 Vậy số bể mạ Cu N = 20 = 2 (bể) 2 2.2.2. Tính kích thước bể mạ Chiều dài trong LT của bể được tính theo công thức LT = n1L1 + (nT - 1) L2 + 2L3 (2.5) Trong đó: L1 - Kích thước khung treo theo chiều dài bể L2 - Khoảng cách giữa các khung treo, mm. L3 - Khoảng cách giữa thành bể và cạnh khung mm NT - Số khung trên cầu treo catốt L1 = 1200 (mm); chọn L2 = 100 (mm) L3 = 100 (mm) nT = 2 Vậy LT = 2.1200 + 100 + 2.100 = 2700 (mm) - Chiều rộng trong WT của bể mạ điện được tính theo công thức sau. WT = n2W1 + 2n2W2 + 2W3 + n3d (2.6) Trong đó: W1 - kích thước cực đại của vật mạ theo chiều rộng bể (mm) W1 = 200 (mm) W2 - khoảng cách giữa anốt và vật mạ tại điểm gần anốt nhất (mm) W2 = 200 mm) W3 - khoảng cách giữa thành bể và anốt (mm) W3 = 100 (mm) n2: Số cần catốt n2 = 1 n3: Số cần anốt n3 = 2 d: Chiều dày anốt (mm) d = 20 (mm) Vậy WT = 200 + 2.200 + 2.100 + 2.20 = 840 (mm) + Chiều cao trong HT của bể được xác định theo công thức: HT = H1 + H2 + H3 + H4 (2.7) Trong đó: H1 - Chiều cao khung (chưa kể móc treo) mm H1 = 850 (mm) H2 = khoảng cách từ đáy bể đến cạnh dưới của khung (mm) H2 = 200 (mm) H3 - Chiều cao của chất điện giả từ cạnh trên của khung trở lên. Chọn H3 = 50 (mm) H4 - khoảng cách từ mặt thoáng dung dịch tới miệng bể (mm) Chọn H4 = 150 (mm) Vậy HT = 850 + 200 + 50 + 150 = 1250 (mm) Vậy kích thước bể mạ: L x W x H 2700 x 840 x 1250 Để tiện cho khâu vận hành, sửa chữa và thay thế ta chọn kích thước của các bể khác trong dây chuyền giống như bể mạ. Các công đoạn còn lại đều có thời gian ít hơn nhịp độ ra hàng chọn là một bể. Riêng bể mạ Ni, Cr và Cu ta tăng thêm một bể dự trữ (Ni mờ và Ni bóng chung một bể) Các bể đều được làm bằng thép inox gồm các tấm thép hàn lại với nhau. Riêng bể nào chịu ăn mòn thì lót thêm lót nhựa PVC bên trong. 2.3. cấu trúc của dây chuyền Chọn dây chuyền bán tự động. Các bể trong dây chuyền được đặt nối tiếp nhau thành đường thẳng. Bộ tự hành có khả năng vận chuyển vật mạ lên - xuống và tiến - lùi theo sự điều khiển của người công nhân. Chọn dây chuyền bán tự động kiểu L - Chiều dài dây chuyền L = U + (U - 1). + (2.8) U = 24 (bể) : Khoảng cách giữa các bể : Khe đặt tủ sấy, giá tháo lắp Chọn Vậy L = 24.840 + 23.300 + 6000 = 33060 - Chiều rộng dây chuyền W = LT + W1 + W2 (2.9) W1 - Khoảng cách từ vách trong bể đến mặt ngoài của dãy trụ làm giá đỡ bộ tự hành. Đối với bộ tự hành kiểu L . W1 = 655 (mm) W2 - Khoảng cách từ vách trong của bể đến mép ngoài diện tích thao tác, vận hành, bằng 1165 (mm) W = 2700 + 655 + 1165 = 4520 (mm) - Chiều cao H của dây chuyển phụ thuộc vào chiều cao trong của các bể, cách mạ và kiểu bộ tự hành với chiều cao trong của các bể là 1250 (mm) và bộ tự hành kiểu L thì chiều cao H của dây chuyển H = 4700 (mm) 2.4. Chọn nguồn điện một chiều Để cung cấp dòng điện một chiều cho các bể mạ điện thường dùng các bộ chính lưu bán dẫn. Nguồn điện một chiều được chọn dựa trên cơ sở cường độ dòng điện I và điện thế U yêu cầu của tường bể. Mỗi bể trang bị một chính lưu; nếu dòng điện yêu cầu của bể nào đó vượt quá công suất của chính lưu thì có thể lắp đặt hai hoặc nhiều bộ phận chính lưu để cấp điện cho nó. Cường độ dòng điện I cấp cho bể mạ được tính theo công thức. I = Dc.y, A (2.10) Dc: Mật độ dòng điện catốt (A/dm2) y: Đơn vị tải (dm2) Cường độ dòng điện tính được phải tăng thêm 15 - 20% nữa, thành IT, dùng để chọn chính lưu Điện thế V của bể mạ tính theo công thức V = (1 + b) [Ea - Ec + (1+a) IR],V (2.11) Trong đó: b - Hệ số, xét đến các tổn thất điện thế tại chỗ tiếp xúc và trên dây dẫn loại một. Ea và Ec - Điện thế anốt và catốt,V a - Hệ số xét đến tổn thất điện thế trong dung dịch do độ dâng bọt I - Cường độ dòng điện tính theo công thức (2.10) R - Điện trở dung dịch được tính từ công thức R = c.y, W-1.cm-1 (2.12) ở đây - Khoảng cách giữa các điện cực, cm c - Độ dẫn điện riêng của dung dịch W-1.cm-1 y - Phụ tác của bể, dm2 2.4.1. Điện thế cho bể mạ Ni mờ. - Dòng điện I của bể: I = Dc.y (2.10) Với Dc = 3 A/dm2).y = 163,5 (dm2) Vậy I = 3.163,5 = 490,5 (A) Dòng điện thực tế vào bể: ITT = I + 0,2I (2.11) = 490,5 + 490,5 . 0,2 = 588,6, (A) - Điện thế của bể Tra bảng 2.2 trang 39 sách “Phương pháp thiết kế xưởng mạ điện” của tác giả Trần Minh Hoàng ta có: Ec = -0,68 (V); Ea = 0,30 V c = 0,40 (W-1 cm-1); a = 0,01; b = 0,05 Điện trở của dung dịch R = c.y, W-1.cm-1 : Khoảng cách giữa các điện cực =20 (cm) Thay số: Thay vào công thức ta có: V = (1+0,05)[0,30 + 0,68 + (1+0,01).490,5.061-3] = 2,62 (V) 2.4.2. Điện thế cho bể mạ Ni bóng - Dòng điện I của bể I = Dc .y (2.10) Với Dc = 5 (A/dm2).y = 163,5 (dm2) I = 5.163,5 = 817.5 (A) - Dòng điện thực tế vào bể: ITT = I + 0,2 I = 817,5 + 0,2 . 817,5 = 981 (A) - Điện thế của bể - Tra bảng 2.2 Sách “Phương pháp thiết kế xưởng mạ điện” của tác giả Trần Minh Hoàng ta có: Ec = -0,80 (V) Ea = +0,50 (V) c = 0,40 (W-1 .cm-1) a = 0,10 b = 0,05 Điện trở dung dịch Thay vào công thức ta có: V = (1 + 0,05) [0,50 + 0,80 + (1+0,10).817,5 . 3,06.10-3] = 4,2525 (V) 2.4.3. Điện thế cho bể mạ Cr: - Dòng điện vào bể I = Dc . y (A) (2.10) Với Dc = 25 (A/dm2) y = 163,5 (dm2) Vậy I = 25 . 163,5 = 4087,5 (A) - Dòng điện thực tế đặt vào bể ITT = I + 0,2 . I = 4087,5 + 0,2. 4087,5 = 4905 (A) - Điện thế vào bể Tra bảng 2.2. Trang 39. Sách “Phương pháp thiết kế xưởng mạ điện” của tác giả Trần Minh Hoàng ta có: Ec = - 0,80 (V); Ea = + 0,80 (V) c = 0,60 (W-1. cm-1) a = 0,02 b = 0,10 Điện trợ của dung dịch Thay vào số ta có V = (1 + 0,10) [0,80 + 0,80 + (1 + 0,02) 4087,5 . 2,034.10-3] = 11,11 (V) Căn cứ vào dòng điện thế vào các bể ta chọn chính lưu. Bảng 5: Chọn chính lưu cho các bể mạ Bể mạ Kiểu chính lưu Chế độ làm việc Công suất ra, Kw Dòng chính lưu A Hệ số hữu ích Ni mờ CSD630-12 II 3,78 63-630 73 Ni bóng CSM1216-1600 II 9,6 400-1600 71 Cr CS6300-12 I 75,6 630-6300 84 2. 5. Tính tiêu hao lượng điện đun nóng Trong công nghệ mạ thường áp dụng hai công nghệ đun nóng đó là đun nóng bằng hơi và đun nóng bằng điện. Đun nóng bằng hơi có năng suất cao, giá rẻ lại không gây nguy hiểm do dò điện nhưng ngược lại nó cồng kềnh, khó điều chỉnh cho nên chất lượng không cao. Trong nội dung đồ án do yêu cầu cao về chất lượng sản phẩm cho nên sử dụng phương pháp đun nóng bằng điện. Trong phân xưởng mạ có các bể cần được đun nóng là: - Bể tẩy dầu mỡ - Bể xâm thực - Bể mạ đầu hoá học - Bể mạ Ni mờ, - Bể rửa nóng - Bể mạ Ni bóng - Bể mạ Crôm Tính tiêu hao lượng điện đun nóng ban đầu: Tính lương nhiệt Qđ để đun các bể từ nhiệt đọ 250C tới nhiệt độ làm việc 550C (thời gian đun là 1 giờ) Qđ = 1,1.V.Dt.C + q (J) (2.13) Trong đó: 1,1 - Tỷ trọng gần đúng của mọi dung dịch V - Thể tích dung dịch V = 27. 840 . 11,5 = 2495 (lít) Dt - Hiệu số nhiệt độ làm việc và nhiệt độ ban đầu. Ta chọn Dt của mọi bể giống nhau. Dt = 55 - 25 = 300C q - Tổn thất nhiệt qua thành mặt thoáng Đối với bể không có bảo ôn thì q = 30% Qđ C - Nhịêt dung riêng của dung dịch J/kg.K Đối với hầu hết dung dịch có C = 4150J/kg.K - Nhiệt Qg để giữ nhiệt độ ổn định trong 1 giờ làm việc Qg = q - qj qj: Nhiệt Jun tỏ ra khi dòng điện đi qua dung dịch trong 1 giờ qj = UIT. U - Hiệu điện thể đặt vào bể, V I - Cường độ dòng điện chạy qua bể, I - Nhiệt năng tiêu tốn trong 1 năm Q sẽ bằng: Q = T [Qđ + tgQg]/ (tg + tđ) (J) (2.14) tg: Thời gian giữ nhiệt trong ngày: 8h tđ: Thời gian đun: 1h T: Thời gian làm việc thực tế hàng năm của thiết bị T = 1806,42 (h) - Điện năng tiêu tốn trong 1 năm W sẽ là: W = Q/100.3600 (Kwh) (2.15) - Công suất N bộ đun nóng (can nhiệt) N = Qđ/tđ.1000.3600 (kw) (2.16) - Số lượng cần đun nóng: n = N/Nc (quay tròn n) (2.17) 2.5.1. Đối với cả bể mạ Ni mờ. - Nhiệt đun nóng lên 550C Qđ = 1,1.V.Dt.C + q (J) = 1,1.24995 . 30 . 4150 + 0,3 Qđ Qđ = 488128928,6 (J) - Nhiệt Qg để giữ nhiệt độ ổn định trong khi làm việc: để cho tiện sẽ tính Qg trong 1h. Qg = q - qj Với qj = UIT = 2,62 . 588,6 . 3600 = 5551675,2(J) Vậy Qg = 0,3 . Qđ - qj - Nhiệt tiêu tốn trong một năm Q sẽ bằng. Q = T [Qđ + tgQg]/(tđ + tg) (J) (2.14) Thay số Q = 1806,42 [Qđ + 8.Qg]/(1+8) = 3,242.1011 (J) - Điện năng tiêu tốn trong một năm 3 bể mạ Ni mờ sẽ là W1 = 3.Q/1000.3600 (Kwh) - Công suất của bộ đun nóng = 136 Kwh - Chọn can đun nóng Galvatek có công suất 24 kw làm bằng thép không rỉ - Số can nhiệt n = Chọn n = 6 (cái) 2.5.2. Bể mạ Ni bóng - Nhiệt đun nóng lên 550C Qđ Qđ = 1,1. 2495.30.4150 + 0,3Qđ Qđ = 488.128.925,6 (J) - Nhiệt Qg giữ nhiệt độ ổn định Qg = q-qj Với qj = UI T. = 981 . 4,2525 . 3600 = 15018129 (J) Qg = 0,3 Qđ - qj - Nhiệt tiêu đến trong năm cho 1 bể Ni bóng Q = T [Qđ + tgQg]/(tđ+tg) (2.14) = 3,09.1011 (J) - Điện năng tiêu tốn trong một năm W sẽ là: Kwh - Công suất bộ đun nóng Vì các bể đều giống nhau, đều đun lên 550C nên công suất của tất cả các bộ đun nóng trong các bể đều là 136 Kw và đều sử dụng cùng một loại can nhiệt Galvatek có cùng công suất 24 Kw nên số can nhiệt của mối bể đều là 6 can. 2.5.3. Bể mạ Cr - Nhiệt đun nóng lên 550C Qđ = 1,1 . 2495 . 304150 + 0,3Qđ Qđ = 488128928,6 (J) - Nhiệt Qg giữ nhiệt độ đủ Qg = q - q5 = 0,3Qđ - UI T = 0,3 . 488128928,6 - 4905.11,11 . 3600 = - 49741701 < 0 Bể mạ Cr không phải giữ hiệt do nhiệt sau của dòng dòng điện tỏ ra lớn bù vào lượng nhiệt tạo ra môi trường. - Lượng nhiệt tiêu tốn hàng năm của bể mạ Cr là: Mỗi năm công nhân làm việc 253 ngày. Mỗi ngày cần đun nóng 1 giờ vậy lượng nhiệt tiêu tốn trong năm sẽ là: Q = 253 Qđ = 1,234.1011 (J) - Điện năng tiêu tốn trong năm 2.5.4. Bể mạ Cu hoá học; xâm thực, tẩy dầu mỡ, rửa nóng Vì các bể đều giống nhau, đều đun lên cùng một nhiệt độ là 550C nên lượng nhiệt đun nóng là như nhau. Trong các bể: xâm thực, rửa nóng, mạ đồng hoá học, tẩy dầu mỡ không có dòng điện đi qua nên qj đều bằng không. Vì vậy nhiệt giữ cho các bể đều như nhau. - Nhiệt đun nóng: Qđ Qđ = 488128928,6 (J) - Nhiệt giữ Qg nhiệt độ ổn định Qg = q = 0,3 Qđ - Nhiệt tiêu tốn trong 1 năm cho 2 bể mạ đồng hoá học, 1 bể xâm thực, 1 bể tẩy dầu mỡ, 1 bể rửa óng Qg = q = 0,3Qđ - Nhiệt tiêu tốn trong 1 năm cho 2 bể mạ đồng hoá học, 1 bể xâm thực, 1 bể tầy dầu mỡ, 1 bể rửa nóng. Q = T [Qđ + tgQg]/(tđ+tg) = 1806,42 [Qđ + 8,03Qđ]/(1+8) = 3,33.1011 (J) - Điện tiêu tốn cho các bể (5 bể) trong năm W4 = 5. Bảng6: Tiêu hao điện máy 1 năm cho các bể Bể đun nóng Qđ (KJ) Q (Kj) V (v) I (A) I (S) qj= UIT /1000 Qg (Kj) Nc (Kw) N (Kw) Bể mạ Ni mờ 488129 146438 2,62 588,6 3600 5.551,675 140887 24 136 Bể mạ Ni bóng 488129 146438 4,2525 981 3600 15018,13 131420 24 136 Bể mạ Cr 488129 146438 11,11 4905 3600 1961804 -49701 24 136 Bể mạ Cu hoá học, tẩy dầu mỡ, rửa máy 488129 146438 0 0 0 0 146438 24 136 Tổng lượng điện tiêu tốn đun nóng W = W1 + W2 + W3 + W4 = 436768 Kwh II. 6. Tiêu hao không khí nén. Quá trình sản xuất có sử dụng đến sục khí ở các khâu: Tẩy dầu mỡ, hoá học, hoạt hoá, Mạ Ni mờ, Mạ Ni len bóng, mạ Cr. Sục khí cho tẩy dầu mỡ làm tăng khả năng tẩy rửa bề mặt tiêu hao không khí cho quá trình này phụ thuộc vào chế độ sục (nhanh, vừa, chậm) và lượng dung dịch đã dùng. Mặt khác lượng dung dịch đã dùng cũng phụ thuộc rất nhiều vào tình trạng bề mặt sạch hay bẩn của vật gia công. Máy phun cát dùng không khí nén đến áp suất 4 - 4,5 atm, hút cát thành tia đập mạnh vào bề mạt gia công. Sục khí cho các mể mạ và bể hoạt hoá làm tăng khuấy đảo dung dịch, tăng khả năng thoát khí trong dung dịch, tăng khuyếch tán nên cũng làm tăng hiệu suát dòng điện. Tính lượng khí tiêu hao cho sục khí phải dựa vào lượng dung dịch cần sục và lượng khí tiêu tón riêng cho một thể tích dung dịch. Thông thường người ta thấy tiêu hao hí nén cho 1 lít dung dịch. 0,5 l/phút cho khuấy nhẹ 1,0 l/phút cho khuấy vừa 1,5 l/phút cho khuấy mạnh Lượng khí dùng cho một năm tính được từ lượng khí dùng được một phút và lượng dung dịch cần khấy. Số lượng bể cần phải sục khí. Bể tẩy dầu mỡ (1 bể). Bể mạ Ni, (5 bể). Bể mạ Cu hoá học (2 bể). Bể hoạt hoá, máy phun cát. Các bể đều sử dụng khấy vừa 1 lít khí/ lít dung dịch, Riêng bể hoạt hoá sử dụng khuấy nhẹ 0,5 lít khí/lít dung dịch. Lượng khí cần dùng để sục trong 1 năm V1 = 27.11.8,4.8.1.1806,42 + 27.11.8,4.1.0,5.1806,42 = 38306,6 (m3/năm) Sử dụng 2 máy phun cát năng suất là 6 á 8 (m3/h) Lượng khí tiêu tốn trong năm máy phun cát V2 = 8.1806,42 = 14451,36 (m3/năm) Lượng khí tiêu tốn 1 năm V = V1 + V2 = 52757,97 (m3/năm) 2. 7. Tiêu tốn nước Trong xưởng mạ, nước chủ yếu được dùng để rửa cát mạ. Thông thường cứ 1m2 sản phẩm mạ phải cần đến 2m3 nước. Lượng nước dùng để pha chế dung dịch chiếm phần rất nhỏ trong tổng lượng tiêu thụ trong xưởng và không dùng thường xuyên. Nước sau khi rửa sẽ chảy ra bể xử lý trước khi thải ra cống rãnh chung. Vì thế, khi rửa làm sao để rửa sạch nhất với một lượng nước ít nhất. Rửa vật mạ một lần trong bẻ chảy tràn Mức tiêu thụ nước đối với nước rửa xác định theo công thức: (2.17) Trong đó: q - lượng dung dịch bám theo một đơn vị bề mặt, lit/m2 chọn q = 0,2 (lit/m2) n- số bể (lần) rửa. F - diện tích bề mặt rửa nhúng 1 h trong 1 bể, m2/h. Nhịp độ ra hàng 10 phút/lần. Vậy diện tích rửa trong 1 giờ/1bể là: F = 6.y = 6.163,5 = 981 (dm2/h) = 9,81 (m2/h) K - tiêu chuẩn độ sạch sau khi rửa đánh giá bằng số lần giảm nộng độ cần từ chính của dung dịch bám theo bề mặt sau khi rửa: = C0/Cgh ở đây có nồng độ cấu tử chính trong dung dịch bám theo mật mạ (trướ khi rửa), g/lit: Cgh - nồng độ giới hạn cho phép của cấu tử chính trong nước sau khi rửa, g/lit - Rửa sau tẩy dầu mỡ: q = 0,2 (lit/m2) Co = 30 (g/lit) Cgh = 0,1 (g/lit) n = 2 - Rửa sau xâm thực bề mặt q = 0,2 (lit/m2) Co = 400 (g/l) Cgh = 0,01 (g/l) n = 1 - Rửa sau mạ Cu hoá học Co = 15 (g/l) Cgh = 0,1 (g/l) n = 1 q = 0,2 (lit/m2) - Rửa sau mạ Ni bóng Co = 250 (g/l) Cgh = 0,01 (g/l) n = 1 - Rửa sau của Cr Sau mạ Cr ta phải đặt bể thu hồi Cr. nếu lượng nước rửa giảm đi, ta nhân thêm với hệ số K1 = 0,4 2. 8. Quạt thông gió. Xưởng mạ điện thuộc loại xưởng có nhiều độc hại, phát minh từ các bước gia công hoá học và điện hoá. Để giữ cho điều kiện làm việc trong phòng được bình thường cần phải trang bị các quạt thông gió hai chiều (hút - đẩy). Ngoài ra nhiều bể cần được trang bị các miệng hút cục bộ để hút các chất độc hại thoát ra bề mặt thoáng dung dịch thoát ra từ các bể gia công hoá học hoặc điện hoá. Miệng hút được đặt theo chiều dài bể. Mỗi bể có thể đặt 1 hay 2 miệng hút dọc theo hai bên miệng bể. Khe miệng hút có thể là những khe cố định hoặc là những khe đáy mở, chuyển đảo được. Ta chọn hút hai bên miệng bể, khe miệng hút là những khe cố định. Cần hút gió cho các bể gây ra nhiều ô nhiễm cho không khí là: tẩy dầu mỡ, xâm thực bề mặt, mạ hoá học, mạ Ni mờ , mạ Ni bóng, mạ Crôm. Thể tích không khí L cần hút khỏi mặt thoáng của bể nước được tính theo công thức: L = Lo K1 Kđ K1 K2 K3 K4 . m3/h (2.18) Trong đó: Lo - thể tích riêng phần không khí cần hút khỏi bể, m3/h; Kt - hệ số xét đến sự chênh lệch nhiệt độ giữa dung dịch và phòng làm việc Kđ - hệ số xét đến độ độc hại và cường độ bốc hơi của chất độc hại. K1 - hệ số xét đến cách thức hút K1 = 1,0 đối với hút hai bên miệng bể, không thổi, chắn, đầy: hoặc hút một bên có thổi chắn đậy. K2 = 1,2 hệ số xét đến ảnh hưởng của khuấy dung dịch bằng khí nén, sôi, sủi bọt; K3 = 0,75 hệ số xét đến tác dụng che phủ của các vật nối trên mặt thoáng; K4 = 0,5 hệ số xét đến tác dụng che phủ của lớp bọt nổi trên mặt thoáng. Thể tích riêng phần không khí cần hút Lo xác định theo công thức Đối với miệng hút cố định và miệng hút lật đảo nhưng không thổi, chắn, đậy: Lo = 1400 [H1 + 0,53Wt/CWt + Lt] 0,66Wt m3/h (2.19) Trong đó: Wt, Lt - chiều rộng và chiều dài (trong) của bể. H1 - Khoảng cách từ mặt thoáng của dung dịch đến miệng bể, 0,15m; Thay số ta có: (2.19) = 214 (m3/h) 2. 8.1. Đối với bể tẩy dầu mỡ Tra bảng 2.12. Trang 53 sách “phương pháp thiết kế xưởng mạ điện” ta có Kđ = 0,8 đối với bể tẩy dầu mỡ. Thể tích không khí cần hút khỏi bể tẩy dầu mỡ là: L1 = 214 . 1,47 . 0,81,0 . 1,2 . 0,75 . 0,5 (2.18) = 113,25 (m3/h) 2.8.2. Bể xâm thực bề mặt Đối với bể xâm thực Kđ = 1,3 Thể L2 cần hút khỏi bể L2 = 2,14 . 1,47 . 1,3 . 1,0 . 1,2 . 0,75 . 0,5 (2.18) = 184,03 (m3/h) 2.8.3. Bể mạ Cu hoá học Nhiệt độ bể 550C. Vậy Tra bảng ta có Đối với bể mạ Cu hoá học Kđ = 0,8 Thể L3 cần hút khỏi bể L3 = 214 . 1,47 . 0,8 . 1,0 . 1,2 . 0,75 . 0,5 = 114,25 (m3/h) 2.8.4. Bể mạ Ni vào và Ni bóng Nhiệt độ làm việc của bể 550C Tra bảng ta có Tra bảng ta có Kđ = 0,83 Thể tích khí cần hút L4 = 214 . 1,47 . 0,8 . 1,0 . 1,2 . 0,75 . 0,5 = 113,25 (m3/h) 2.8.5. Bể mạ Cr Nhiệt độ làm việc của bể 550C Tra bảng ta có: Đối với bể mạ Cr tra bảng ta có Kđ = 1,3 Thể tích khí cần hút L5 = 214 . 1,47 . 1,3. 0,8 . 1,0 . 1,2 . 0,75 . 0,5 = 184,03 (m3/h) Bảng7: Số liệu để chọn quạt hút thông gió cho xưởng Bể cần hút Kiểu miệng hút Kích thước bể, mm Lo L Lt Wt H1 m3/h m3/h Xâm thực bề mặt Cố định 2700 840 150 214 184,03 Mạ Cu hoá học Cố định 2700 840 150 214 113,85 Tẩy dầu mỡ hoá học Cố định 2700 840 150 214 113,25 Mạ Ni mờ và Ni bóng Cố định 2700 840 150 214 113,25 Mạ Crôm Cố định 2700 840 150 214 184,03 2.8.6. Chọn quạt Ta chia hệ thống gió làm hai đường ống: hệ thống hút gió cho bể mạ Cr và xâm thực hệ thống còn lại cho các bể mạ C