Đề tài Nghiên cứu về dây chuyền mạ kẽm tự động Tay gương xe gắn máy Honda với công suất 75000 m2 / năm

ng lên rất nhiều do các hợp chất hữu cơ này bịt được các lỗ trên bề mặt cromit. Khi thêm màng phủ, khả năng chịu thử mù muối chống ăn mòn có thể tăng gấp ba lần so với khi không có màng hữu cơ bao phủ. Bảng 2 là số liệu khảo sát khi có và không có lớp phủ hữu cơ. Cũng cần chú ý khả năng chống ăn mòn của lớp màng thụ động ở nhiệt độ cao lại tốt hơn so với nhiệt độ thường, diều này có thể giải thích là ở nhiệt độ cao thì lớp màng thụ động giãn nở nên đă bịt kín lại các khe trống. Bảng 2: Sự phụ thuộc khả năng chống ăn mòn vào thời gian thụ động vào thời gian thụ động và che phủ màng hữu cơ. Quá trình Nhiệt độ oC Thời gian thụ động (s) Phủ màng hữu cơ Thời gian bị ăn mòn (h) Nhúng Nt Nt Nt Phun Nt 70 70 70 70 70 70 6 6 10 10 6 6 - X - X - x 48 144 48 168 144 484 Cơ chế quá trình cromít hoá: Cũng giống như quá trình cromát hoá. Đầu tiên trên bề mặt của kim loại nền kẽm tiếp xúc với dung dịch xảy ra phản ứng kẽm bị hoà tan bởi axít: Zn + 2H+ → Zn2+ + H2↑ (1) Và sau đó ion Zn2+ sinh ra sẽ phản ứng với Cr(III) trong phức và trong dung dịch tạo sản phẩm: Zn2+ + xCr(III) + yH2O ↔ ZnCrxOy+ 2yH+ (2). Lượng axit trong dung dịch thụ động tham gia vào quá trình hoà tan lớp kẽm. Kết quả là lượng axít bị giảm đi và giá trị pH ở đó tăng lên nhanh. Màu đen của lớp thụ động từ chất nhuộm màu pha với dung dịch thụ động. PHẦN II. THIẾT KẾ - TÍNH TOÁN TAY GƯƠNG XE MÁY HONDA Chất liệu: thép cacbon Độ dài: 208 mm Đường kính: 5 mm Độ cao: 150 mm Diện tích: 0,67 dm2 Cân nặng: 0,107 kg Màu sau mạ: đen tuyền, bóng, đẹp ~~~o0o~~~ CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐẶT KHUNG THỜI GIAN LÀM VIỆC VÀ CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT Đặc tính hàng mạ Tay gương xe máy HONDA làm bằng thép có thế điện chuẩn âm hơn kẽm nên có thể sử dụng lớp mạ kẽm để bảo vệ cũng như nâng cao tính thẩm mỹ. Chọn lớp mạ có chiều dày 9 µm ([3]phụ lục 5 - trang 106, phương pháp thiết kế xưởng mạ - Trần Minh Hoàng) Chọn khung (gá) mạ Khung treo vật mạ làm bằng thép không rỉ các thanh tròn bằng thép ϕ15 và ϕ5 hàn lại, khung treo và thanh ngang được quét một lớp sơn cách điện, móc và cầu treo để hở Kích thước khung treo: Chiều dài khung: 45 cm Chiều cao khung (ko kể móc): 110 cm Chiều rộng khung: 15cm. Dây chuyền Chọn dây chuyền tự động, điều khiển bằng tủ điều khiển trung tâm được lập trình chu trình làm việc. Các thiết bị, chế độ làm việc của dây chuyền sản xuất được kết nối với tủ điều khiển qua cảm biến và role đóng ngắt, senser, biến tần. Thời gian làm việc của xưởng Xưởng làm việc 2 ca/ ngày, 8 giờ/ca. Thời gian chuẩn bị và kết thúc công việc hàng ngày là 0,5 giờ. Thời gian sửa chữa, bảo dưỡng cho thiết bị và dung dịch hàng năm chiếm 3 %. Thời gian làm việc danh nghĩa: Một năm công nhân được nghỉ 52 ngày chủ nhật, 7 ngày nghỉ tết nguyên đán, 3 ngày lễ lớn quốc gia, 12 ngày phép, 1 ngày nghỉ tết dương lịch. Số ngày được nghỉ trong năm của công nhân là: 52 + 7 + 3 + 12 + 1 = 75 (ngày/năm) Số ngày làm việc danh nghĩa là: 365 – 75 = 290 (ngày) Số giờ làm việc danh nghĩa là: 290. 16 = 4640 (h) Thời gian làm việc thực tế: Thời gian sửa chữa và bảo dưỡng thiết bị là: 4640. 3% = 139,2 (h) Thời gian chuẩn bị và kết thúc công việc hàng ngày: 290. 0,5 = 145 (h) Thời gian làm việc thực tế của thiết bị: 4640 – (139,2 + 145) = 4355,8 (h) Thời gian công nhân làm việc thực tế là: 4640 – 139,2 = 4500,8 (h) Bảng 3: Thời gian làm việc của thiết bị và công nhân Số giờ làm việc trong 1 ca Số ca làm việc trong ngày Thời gian danh nghĩa Thời gian làm việc thực tế hàng năm Công nhân (giờ) Thiết bị (giờ) 8 2 4640 4500,8 4355,8 Do trong sản xuất bao giờ cũng có phế phẩm, ví vậy năng suất thực tế phải lớn hơn năng suất yêu cầu nên năng suất thực tế Pn được tính theo công thức sau: Pn = P0 + a%× P0 Trong đó: Pn là năng suất thực tế phải sản xuất (sản phẩm/năm) P0 là năng suất yêu cầu P0 = 75000m2 (sản phẩm/năm) a % là tỷ lệ phế phẩm, chọn a = 2,5% → Pn = 75000 + 2,5% = 76875 m2/năm) Bảng 4: Kế hoạch sản xuất hàng năm Tên sản phẩm Kế hoạch sản xuất Phế phẩm Đạt yêu cầu Tay gương Số lượng (sản phẩm/năm) Trọng lượng (kg) Diện tích (m2/năm) Số lượng (sản phẩm/ năm) Trọng lượng (kg) Diện tích (m2/ năm) Số lượng (sản phẩm /năm) Trọng lượng (kg) Diện tích (m2/năm) 11,474.106 1,228. 106 76875 279,851.103 29,944.103 1875 11,194.106 1,198.106 75000 Đơn vị tải Do yêu cầu về thiết kế dây chuyền mạ và đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, đặc biệt là mật độ dòng điện không quá lớn nên ta chọn: Đơn vị tải : y = 2 m2/mẻ 1 m2/khung Trong bài tính toán, đơn vị tính theo 1 mẻ Bảng 5 Tên Số vật mạ trên khung Tổng diện tích mạ (m2) Trọng lượng khung (kg Kích thước khung (mm) L×R×C Kế hoạch sản xuất Pn (m2) Số khung Số mẻ/năm Tay gương 150 1 18 450.150.1100 76875 76875 38438 TÍNH THỜI GIAN MẠ VÀ THỜI GIAN GIA CÔNG CÁC BỂ Thời gian mạ T=γ.δ.60000C.Dc.η=18 (phút) ([3] : trang 17) Trong đó : η: là hiệu suất dòng điện: η = 90% γ là trọng lượng riêng của kim loại: γ = 7,14 (g/cm3) δ là chiều dày lớp mạ kẽm: δ = 9.10-3 (mm) C là đương lượng điện hóa của Zn : C = 1,213 (g/Ah) DC là mật độ dòng điện lớp mạ kẽm : Chọn Dc = 2 (A/dm2) Như vậy ta có: T=7,14.0,009.600001,213.2.90=18 (phút) Thời gian gia công các bể khác Thời gian tháo lắp gá, kiểm tra chất lượng: 10’ Số lần tẩy dầu 1 - thời gian tẩy dầu hóa học: 10’ Số lần rửa là 12 bể - thời gian rửa trong môi bể rửa = 0,5 phút Số lần rửa thu hồi là 1, thời gian rửa thu hồi: 0,5 phút Số lần tẩy điện hóa là 1, thời gian tẩy dầu điện hóa: 10 phút Thời gian tẩy gỉ :10 phút Hoạt hóa: 0,5 phút Số lần tẩy sáng là 1, thời gian tẩy sáng 0,5 phút Số lần thụ động là 1, thời gian thụ động 0,5 phút Thời gian sấy 5 phút Như Vậy: Tổng thời gian gia công hàng mạ không kể sấy là: 48 phút Tổng thời gian gia công hàng mạ kể cả sấy là: 53 phút Như vậy thời gian hoàn thành một mẻ mạ kể cả sấy là: 71 phút Thời gian hoàn thành một mẻ mạ không kể sấy là: 66 phút TÍNH KÍCH THƯỚC BỂ VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA DÂY CHUYỀN Tính kích thước bể Mỗi bể treo 2 khung mạ/cầu Chiều dài trong của bể LT = n1. L1 + (n1 – 1). L2 + 2. L3 Trong đó: LT: Chiều dài trong của bể (mm) n1: Số khung (số đơn vị tải) trên một cầu treo (chiếc) L1: Kích thước khung treo theo chiều dài bể (mm) L2: Kích thước giữa các khung (mm) L3: khoảng cách giữ thành bể và cạnh khung Ta có tương ứng các giá trị như sau: n1 = 2; L1 = 450 mm; L2 = 50 Chọn L3 = 100 mm Suy ra được: LT = 2. 450 + (2 - 1). 50 + 2. 100 = 1150 (mm) Để dễ gia công và vận hành bể ta chọn LT = 1200 (mm) Chiều rộng trong của bể WT = n2. W1 + 2. W2 + 2W3 + n3. d + W4 Trong đó: WT: chiều rộng trong của bể (mm) W1: kích thước lớn nhất của vật mạ theo chiều rộng bể (mm) W2: khoảng cách giữa anot và vật mạ tại điểm gần nhất (mm) W3: khoảng cách giữa thành bể và anot (mm) n2: Số cầu catot (chiếc) n3: số cầu anot (chiếc) d: chiều dày anot (mm) Ta có : W1 = 10 mm Chọn W2 = 350 ; W3 = 50 ; W4 =150 ; n2 = 2; n3 = 2 Chọn chiều dày của anot là d = 10 mm Suy ra : WT = 2.10 + 2.350 + 2.50 + 10.2 +150 = 990 mm Để cho dễ gia công ta chọn kích thước chuẩn là WT = 1000 mm. Chiều cao trong của bể HT = H1 + H2 + H3 + H4 Trong đó: HT: chiều cao bên trong của bể (mm) H1: chiều cao khung chưa kể móc treo (mm) 1100 H2: khoảng cách từ đáy bể đến cạnh dưới của khung (mm) Chọn H2 = 220 mm H3: chiều cao chất điện giải từ cạnh trên của khung trở lên H3 = 50 mm H4: khoảng cách từ mặt thoáng dung dịch đến miệng bể (mm) H4 = 100 mm Suy ra được: HT = 1100 + 220 + 50 + 100 = 1470mm Quy chuẩn được: HT = 1500 mm Thể tích của bể Thể tích của bể được tính theo công thức sau: V = LT. WT. HT (lít) Trong đó: V là thể tích của bể (lít) LT = 12 dm HT = 15 dm WT = 10 dm Vậy: V = 12. 15. 10 = 1800 (lít) Thể tích bể chứa dung dịch thực là: 1680 (lít) Tính toán thông số cơ bản của dây chuyền Tính nhịp ra hàng Nhịp ra hàng của dây chuyền cũng chính là nhịp ra hàng của từng khâu, là thời gian giữa hai lần lấy hàng. Được tính theo công thức sau: N=T.k.60.yPn (phút) ([3] : trang 23) Trong đó : T : là quỹ thời gian làm việc thực tế của thiết bị T = 4355,8 giờ y : là phụ tải mạ y = 2 m2/mẻ Pn : là năng suất của dây chuyền Pn = 76875 m2/năm K : là hệ số tính tới thời gian mất vào việc chuẩn bị - kết thúc sản xuất trong 1 ngày làm việc. Với chế độ làm một ca thì k được tính như sau : K = (16 – Tck) / 16 Tck là thời gian chuẩn bị - kết thúc sản xuất mỗi ngày, đây là thời gian chuẩn bị cho mẻ mạ đầu tiên đưa vào bể mạ và thời gian kết thúc mẻ cuối cùng sau khi lấy ra từ bể mạ, hay đây chính là thời gian gia công hàng mạ không kể sấy. Tck = 47 (phút) K = (16 – 48/60 /16 = 0,95 Vậy ta được : N=4355,8.0,951.60.276875=6,45 phút, là nhịp ra hàng lý thuyết Tính số bể mạ và số bể gia công Số đơn nguyên bể được tính như sau : Ni=TiN (*) Trong đó Ti : là thời gian mạ lớp mạ, gia công, rửa( phút ) N : là nhịp ra hàng lý thuyết N = 6,45 phút Số tẩy dầu: Áp dụng công thức (*) T1 = 10 ( phút ) N = 6,47 ( phút ) Suy ra N1 = 1,55 đơn nguyên bể Làm tròn N1T = 2 đơn nguyên Số tẩy điện hóa: Áp dụng công thức (*) T2 = 10 ( phút ) N = 6,47 (phút) Suy ra N2 = 1,55 đơn nguyên bể Làm tròn N2T = 2 đơn nguyên Số bể tẩy gỉ Áp dụng công thức (*) T3= 10 (phút) N = 6,45(phút) Suy ra N3 = 1,55 đơn nguyên bể Làm tròn N2T = 2 đơn nguyên bể Số bể mạ kẽm Áp dụng công thức (*) T4= 18 (phút) N = 6,45 (phút) Suy ra N4 = 2,79 đơn nguyên bể Làm tròn NT = 3 đơn nguyên bể Vì thời gian gia công ở các khâu khác trừ khâu sấy đều có thời gian công nhỏ hơn nhịp ra hàng nên đều lấy tròn số đơn nguyên bể là 1 bể. Số bể rửa thu hồi: 1 bể Số bể hoạt hóa 1 bể Số bể thụ động: 1 bể Số bể tẩy sáng: 1 bể Số bể rửa: 12 bể Riêng 2 vị trí treo gá lên cầu, vị trí này gọi khác là nạp liệu, cầu chờ hệ thống nâng hạ nhấc vào bể, và vị trí tháo gá khỏi cầu (ra liệu) được tính 1 bể/ 1 vị trí. Bảng 6: Phân số đơn nguyên bể và thời gian gia công trong quy trình TT Bước công nghệ Thời gian (phút) Số đơn nguyên (bể) 1 Lắp + tháo gá 10 1 2 Tẩy dầu nóng 10 2 3 Rửa nước 0,5 1 4 Rửa nước 0,5 1 5 Tẩy điện hóa 10 2 6 Rửa nước 0,5 1 7 Rửa nước 0,5 1 8 Tẩy gỉ 10 2 9 Rửa nước 0,5 1 10 Rửa nước 0,5 1 11 Họa hóa 0,5 1 12 Rửa nước 0,5 1 13 Rửa nước 0,5 1 14 Mạ kẽm 18 3 15 Rửa thu hồi 0,5 1 16 Rửa nước 0,5 1 17 Tẩy sáng 0,5 1 18 Rửa nước 0,5 1 19 Thụ động 0,5 1 20 Rửa nước 0,5 1 21 Rửa nóng 0,5 1 22 Tháo hàng 1 Σ 66 27 Vậy tổng số bể trên dây chuyền được tính là : ΣN = 27 bể Tính nhịp ra hàng thực tế Nhịp ra hàng thực tế của xưởng là tỷ số giữa thời gian mạ và số bể đã quy tròn NT. NTT=TiNt=183=6 (phút) Trong đó : Ti : là thời gian gia công trong bể đó ,phút Nt : Là số đơn nguyên bể NTT = 6 (ph) Số dây chuyền tự động Số dây chuyền tự động tính theo công thức : m=NttN Trong đó : Ntt = 6 phút N = 6,45 phút Vậy m = 0,94 Làm tròn mT = 1 dây chuyền Năng suất của dây chuyền Q= 60.yNtt , m2/h Với Q là năng suất của dây chuyền, m2/h Y là phụ tải , đơn vị tải y = 2 m2 Ntt là nhịp hàng thực tế của dây chuyền Nt = 6 phút Vậy Q = 20 m2/h Hệ số sử dụng dây chuyền tự động Hệ số sử dụng dây chuyền tự động tính theo công thức sau : K=mmt Với : m: Số dây chuyền thiết bị lý thuyết m = 0,94 mt: Số dây chuyền thiết bị mt = 1 K = 0,94 Hệ số này nói lên hiệu suất sử dụng thiết bị tự động trong dây chuyền. Nếu như K lớn thì năng suất cao, giảm lãng phí thời gian không sử dụng thiết bị. CẤU TRÚC CỦA DÂY CHUYỀN TỰ DỘNG VÀ CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ Cấu trúc của dây chuyền tự động Để tận dụng được diện tích nhà xưởng, dễ dàng tự động hóa và điều khiển thiết bị thì sau khi tính toán xong số đơn nguyên bể, ta phải xắp xếp các bể. Việc sắp xếp bố trí này phải theo một cấu trúc nhất định nào đó, để vừa đáp ứng được các yêu cầu trên, vừa để thực hiện một cách đầy đủ các bước của quy trình công nghệ. Về kiểu của dây chuyền tự động có thể sắp xếp theo hình chữ U, O, L hoặc kiểu dãy thẳng. Chọn một phương án nào trước hết phải căn cứ vào : diện tích nhà xưởng, không gian bên trong, chiều dài nhà cho phépDây chuyền tự động tự hành kiểu dãy thẳng có nhiều ưu điểm hơn các loại dây chuyền kiểu khác như tiết kiệm diện tích nhà xưởng, bố trí nhiều dây chuyền Song Song, tiện lợi cho việc lắp ráp thay thế, vận hành và tự động hóa dễ dàng, đặc biệt là có thể thay đổi không nhiều nhưng lại có thể thực hiện quy trình công nghệ khác và dùng Nguyên tắc chọn phương án cấu trúc là các bể được sắp xếp theo thứ tự các bước quy trình công nghệ từ khâu gia công đến khâu mạ sao cho bộ tự hành có đường đi không công, thời gian dừng chờ là ngắn nhất, và sau khi hoàn thành công việc (chu trình) trở về vị trí ban đầu là nhanh nhất, nhưng vẫn phải đảm bảo đầy đủ các bước trong quy trình công nghệ. Với dây chuyền cấu trúc kiểu dãy thẳng có thể chọn một trong các phương án cấu trúc sau : Tháo lắp, các bước chuẩn bị, Các bước mạ Tháo lắp, các bước mạ, các bước chuẩn bị Lắp, các chuẩn bị, các bước mạ, tháo Tuy nhiên chiều dài nhà xưởng không đủ khi đó các hình chữ O, U, L, thích hợp. Khi đó ta phải chọn phương án cấu trúc nào cho phù hợp và phải căn cứ vào điều kiện cụ thể như : điện nước, diện tích cho phép, dòng chuyển các vật gia công trong nhà máy, không gian xưởng. Ngoài ra khi lựa chọn một phương án cấu trúc của kiểu dây chuyền cần phải xét tới đặc điểm của quy trình công nghệ, có thể kết hợp giữa hai hay nhiều dây chuyền có chung một số bước gia công lại với nhau để tăng hiệu suất sử dụng thiết bị. Trong ba phương án cấu trúc trên dây chuyền dãy thẳng ta chọn phương án cấu trúc 3, phương án này phù hợp với các điều kiện của dây chuyền và tính toán trước đó. Tính kích thước của dây chuyền Tính chiều dài của dây chuyền Chiều dài của dây chuyền được tính theo công thức : L = n. Lt + Ls +Ld + nolo + n1l1 , mm Trong đó: n: là số bể có cùng kích thước đã quy chuẩn, 26 Lt : là chiều rộng trong của bể, 1000, mm Ls : chiều dài lò sấy, 3000 mm Ld : chiều rộng khe tủ sấy (khu vực tháo lắp gá hàng và xì khô), 2000 mm No : số bể không có vách chảy tràn, 16 Δlo : khoảng cách giữa các bể không có vách chảy tràn, 50 mm n1 : số vách chảy tràn 1 bên, 11 ΔL1 : khe đặt vách chảy tràn, 100 mm Vậy L = 25. 1000 + 3000 + 2000 +16. 50 + 11. 100 = 33800, mm Chiều dài hệ thống các bể sản xuất là : 31800 – (3000 + 2000) = 28800 mm Chiều rộng của dây chuyền tự động Dây chuyền dây chuyền là tự động, số lượng bể lớn nên ta sắp xếp dây chuyền theo hình chữ U. Chiều rộng của dây chuyền tự động được tính toán theo công thức sau : W = W1 + W2 + LT mm Trong đó : L1 : là chiều dài bể, L1 = 1200 mm W1 : khoảng cách từ vách trong của bể đến mặt ngoài của giá đỡ bộ tự hành, 655 mm W2 : khoảng cách từ vách trong bể đến mép ngoài hành lang vận hành, 1165 mm W = 1300 + 655 + 1165 = 3120 mm Chiều cao của dây chuyền Chiều cao của dây chuyền chính là chiều cao của bộ tự hành H = 4365, mm Các trang thiết bị phụ trợ Máy sấy hàng mạ Sử dụng máy sấy tuyel băng tải. Khi sấy sản phẩm, sản phẩm sau khi được xì khô nước và đưa lên băng tải, sản phẩm được băng tải đưa từ đầu máy đến đuôi máy, từng bước nâng nhiệt, giữ nhiệt và ra khỏi lò. Cài đặt máy sấy chạy băng tải theo tính toán, ở đây, sấy sản phẩm 5 phút trong lò, máy sấy dài 3m, tốc độ tải sấy là 3/5 (m/min). Nhiệt độ sấy từ 90 – 120 độ Chọn loại mấy kiểu đun nóng bằng điện có các thông số kỹ thuật sau: Bảng 7: thông số kỹ thuật – điều kiện công nghệ máy sấy Thông số Máy Sấy sản phẩm Năng xuất sấy 100 – 500 kg/h 320kg/h Nhiệt độ 60 – 250 90 – 120 Tốc độ băng tải 0,6 m/phút Công xuất dây đốt 2kw/dây, 3 dây Công xuất biến tần (moto) 2,2 kw Tần số đầu vào 50/60 Hz Tần số đầu ra của biến tần 0,2 – 400 Hz Điện thế đầu vào 1 phase 200 – 240 VAC Thời gian nâng nhiệt ban đầu 10 phút Thời gian 1 mẻ sấy 5 phút Tổng công xuất lò sấy 8,2 kw/h Kích thước máy 3000.1000.700 mm - Bể chứa dung dịch mạ Do dung dịch mạ cần được pha hóa chất và tạo ion kẽm để bơm đảo bổ sung bơm đảo vào bể mạ chính nhằm tăng nồng độ kẽm đã giảm trong quá trình sản xuất, và dùng thay thế khi bảo dưỡng dung dịch. Chọn bể chứa có dung tích bằng tổng dung tích các bể mạ: 3000. 1200. 1500 mm Thiết bị lọc dung dịch mạ Chế độ lọc tuần hoàn trong ca cho các dung dịch mạ. Ngày nay có nhiều thiết bị lọc đơn giản mà hiệu quả, tất cả các bể mạ điện đều phải lọc, lọc để tận dụng và tiết kiệm dung dịch. Có thể kể ra các máy lọc ở đây là: Máy lọc túi, máy lọc xylanh, máy lọc di chuyển Các vấn đề khác Trong phân xưởng mạ phải có hệ thống điều chỉnh mật độ dòng điện tự động do khi bắt đầu mạ sẽ làm nảy sinh ra một mật độ dòng điện khác với mật độ dòng đặt sẵn nguyên nhân một số lý do khác nhau, chính vì vậy cần một hệ thống tự điều chỉnh này. Ngoài ra còn có hệ thống điều chỉnh nhiệt độ, hệ thống điều chỉnh CHỌN NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU Để cung cấp nguồn điện một chiều cho các bề mạ, bể điện phânNgày nay thường dùng các bộ chỉnh lưu bán dẫn, còn các loại máy phát rất ít dùng. Thực tế thì trong bản đồ án này ta dùng chỉnh lưu làm mát bằng dầu. Khi chọn nguồn điện một chiều phải căn cứ vào các yếu tố như: Cường độ dòng điện I, điện thế bể U, mỗi bể nên trang bị riêng một chỉnh lưu, nếu như dòng điện yêu cầu vào bể vượt quá công suất của chỉnh lưu thì có thể chọn nguồn lớn hơn hoặc mắc hai hay ba bộ chỉnh lưu để cấp điện cho nó. Cường độ dòng điện vào bể Cường độ dòng điện vào bể được tính toán theo công thức sau: I = DC.y (A) Trong đó : I : là cường độ dòng điện vào bể (A) DC : là mật độ dòng điện, (A/dm2) y : là đơn vị tải, phụ tải y = 2 m2 Nhưng khi tiến hành chọn nguồn điện thực tế phải nâng dòng điện thêm 15 ÷ 20% thành IT để chọn: IT = (1,15 ÷ 2).I (A) Hiệu điện thế của bể Chọn điện thế nguồn Un trước hêt phải tính điện thế bể Ub: Un ≥ Ub + 0,1Un (V) Điện thế trên bể là một hàm số của thành phần dung dịch, chế độ làm việc, khoảng cách giữa các điện cực và bản chất của điện cực. Đại đa số các quá trình mạ điện chỉ đòi hỏi điện thế danh nghĩa của chỉnh lưu là: 9V, 12V. Công thức xác định điện thế bể như sau: Ub = (1+β)[Ea – Ec + (1+α).I.R] (V) Trong đó: β: là hệ số xét tới các tổn thất điện thế tại chỗ tiếp xúc và trên các dây dẫn loại I. Ea, Ec : là điện thế anot, catot (V) α : là hệ số xét tới tổn thất điện thế trong dung dịch do độ dày bọt I : Là cường độ dòng điện tính toán theo công thức trên (A) R : là điện trở của dung dịch (Ω) Tính theo công thức sau: R=l100.χ.y=35.4100.0,3.200=0,023 (Ω) Với : ℓ: là khoảng cách giữa các điện cực (cm) χ: là độ dẫn điện riêng của dung dịch (1/Ω.cm) y: là phụ tải của bể khi tính Ub nếu Dc # Da thì I phải được tính theo công thức sau: D=DcDa A/dm2 I = D.y, A/dm2 Để mật độ dòng điện anot Da luôn không thay đổi trên các anot tan trong quá trình làm việc cần phải giữ được diện tích bề mặt anot luôn không thay đổi, muốn vậy ngày nay người ta dùng các anot dạng bi, thỏi, dạng mảnh, dạng khuy áo được đựng trong các giỏ anot bằng titan. Mật độ dòng thể tích Dòng điện đi qua dung dịch sẽ làm tăng nhiệt độ của dung dịch điện giải lên ( hiệu ứng jun ), nên khi thiết kế dây chuyền phải quy định rõ mật độ dòng thể tích đối các bể mạ Iv = I/Vdd A/lít Trong đó : Vdd là thể tích dung dịch trong bể Vdd = 1680 lít I là cường độ dòng điện vào bể, 325,27 A Bể mạ Zn : iv = 0,194 (A/lít) Tính toán chọn nguồn điện một chiều Các bể phải cung cấp dòng điện một chiều là: Bể mạ Kẽm Bảng 8: Tổng hợp dòng điện vào bể Bể Dc A/dm2 y dm2 Ilt=D.y (A) Itt=1,15Ilt (A) iv Mạ Zn 2 200 282,8 325,27 0,194 Bảng 9: Số liệu tính toán điện thế các bể Bể L cm β χ R (Ω) α I (A) Ec Ea Ub (V) Mạ Zn 140 0,04 0,3 0,023 0,02 325,27 -1,45 -0,44 9 Từ các kết quả của bảng 8 và bảng 9 về điện thế bể, cường độ dòng điện ta chọn chỉnh lưu làm lạnh bằng dầu để làm nguồn một chiều. Bảng 10: Thông số chỉnh lưu Bể Ub I Loại chỉnh lưu (V) (A) Mạ kẽm 9 325,27 1600A – 6/12V Công suất Pcl = U.I Công suất tương ứng với mỗi bể mạ của chỉnh lưu là: Bể mạ kẽm: 2,927 kw Cách đấu nguồn điện Sơ đồ đấu nguồn điện trong phân xưởng mạ cần phải đơn giản và thuận tiện để điều chỉnh cường độ dòng điện và điện thế. Có thể dùng ba cách đấu như sau: Mỗi bể đấu một nguồn điện Nhiều bể đấu với một nguồn điện Mỗi bể đấu với nhiều nguồn điện Đấu 3 bể mạ với 1 chỉnh lưu trên. Chỉnh lưu cho bể điện giải ( tẩy điện hóa) Bể tẩy điện hóa dùng điện 1 chiều để điện phân dung dịch tẩy, khí thoát ra làm dầu mỡ bóc ra khỏi bề mặt sản phẩm cần mạ. Vì thế chỉnh lưu không yêu cầu cao về thông số, tuy nhiên qua thực tế, chọn chỉnh lưu 9/18V – 320A là đạt yêu cầu. Đặt dòng điện 10V – 100A. Bảng 11: thông số chỉnh lưu bể tẩy điện hóa Điện thế (V) Dòng điện (A) Kích thước (mm) Hiệu xuất (%) 9/18 320 744. 1550. 496 72/79 TÍNH TIÊU TỐN NƯỚC RỬA Nước vô cùng quan trọng trong công nghiệp mạ, chủ yếu dùng để rửa vật mạ.Thông thường cứ 1 m2 sản phẩm phải cần đến 2 m3 nước. Còn lượng nước pha chế dung dịch chiếm phần rất nhỏ trong tổng lượng nước tiêu thụ của xưởng và không dùng thường xuyên. Mức nước tiêu tốn Q (lít/giờ) cho bất kỳ một cách nào cũng được xác định theo công thức sau: Q=q.nK.F (lít/h) Trong đó Q: là lượng nước rửa , lít/giờ q: là lượng dung dịch bám theo một đơn vị diện tích hàng mạ, lít/m2 n: là số bể (lần) rửa F: là diện tích bề mặt rửa trong một giờ, m2/giờ K: tiêu chuẩn độ sạch sau khi rửa, đánh giá bằng số lần giảm nồng độ của cấu tử chính dủa dung dịch bám theo hàng mạ sau khi rửa. K = C0/Cgh Với: C0 là nồng độ cấu tử chính trong dung dịch bám theo hàng mạ trước khi mạ, g/lít Cgh là nồng độ giới hạn cho phép của cấu tử chính trong nước sau khi rửa, g/lít. Chọn q = 0,2 với mạ treo chờ ráo 5 giây, q = 0,1 khi sản phẩm qua tẩy sáng, bề mặt sẽ trơn hơn. Nhận thấy, trước khi rửa vật đã qua 1 bể thu hồi thì tiêu chuẩn K sẽ phải nhân thêm với 0,4 Bảng 12: Lượng nước rửa tiêu thụ của dây chuyền Diện tích bề mặt rửa nhúng 1 giờ trong số bể rửa là: F = Q(nxdc). 13 = 260 (m2/h) cần rửa – 13 bể rửa Từ bảng trên ta có thể kết luận: lượng nước tiêu thụ trong một ngày là: 10927 (lít) hay 10,927 (m3) lượng nước tiêu thụ trong một giờ là: 682,948 (lít) hay 0,683 (m3) lượng nước tiêu thụ cho một m2 sản phẩm là: 6,627(lít) Đấy chỉ là lượng nước rửa mà dung dịch bám theo vật mạ, còn lượng nước rửa chảy ra ngoài từ ống chảy tràn của bể rửa thì được tính như sau: Thời gian chảy hết 1 lít là mất 50 giây Vậy thì một giờ chảy hết 72 lít Suy ra 13 bể chảy hết 13.72 = 936 lít 1 ngày chảy hết 936. 16 = 14976 lít hay 14,976 m3/ngày Hết ca xả bể rửa 1 lần, 1 ngày bơm đầy bể 2 lần, vậy lượng nước bơm đầy bể là Q = 13. 2. 1680 = 43680 l = 43,680 m3 Vậy tổng lượng nước tiêu tốn là: Lượng nước tiêu tốn trong một ngày là: 69583 lít hay 69,583 m3 Lượng nước tiêu tốn trong một giờ là: 1618,95 lít hay 1,619 m3 lượng nước tiêu thụ cho một m2 sản phẩm là: 6,227 lít. XÁC ĐỊNH THÔNG GIÓ Xưởng mạ điện thuộc loại xưởng sản xuất có nhiều khí độc hại, phát sinh từ các bể tẩy, và các bể mạ. Để đảm bảo điều kiện làm việc trong phòng bình thường cần phait trang bị các quạt thông gió hai chiều hút đẩy. Ngoài ra nhiều bể cần phải trang bị miệng hút cục bộ để hút các chất độc hại ra từ mặt thoáng từ dung dịch trong các bể đó. Đối với dây chuyền mạ này, do kích thước bể ta sử dụng mỗi bể đặt 2 miệng hút dọc theo miệng bể , có khe hút cố định và có thể hút 2 hoặc 3 bể cùng một lúc. Bảng 13: Đặc tính khí độc trong phân xưởng Bể Dung dịch Đặc điểm của các chất độc hại Tẩy dầu NaOH Hơi kiềm Tẩy gỉ HCL Hơi nước và hơi axit Điện hóa NaOH Hơi kiềm Mạ kẽm Mạ kẽm amon Hơi Cl , ion NH4+ Thụ động Cromat Hơi cromat Thể tích không khí cần hút khỏi mặt thoáng của bể L = L0. KΔt. K1. K2. K3. K4. Kđ (m3/h) [TL3: trang 51] L0: là thể tích riêng phần không khí cần hút khỏi bể (m3/h) L0 = 1400[ H1 + 0,53. Wt/Wt + Lt]. 0,66.Wt H1 – Khoảng cách từ mặt thoáng của dung dịch đến miệng bể ,100 mm KΔt: là hệ số xét đến sự chênh lệch nhiệt độ giữa dung dịch và phòng làm việc Kđ: là hệ số xét đến độ độc hại và cường độ bốc hơi của chất độc hại K1: là hệ số xét đến cách thức hút. K1 = 1,8 cho hút hai bên miệng bể, không thổi 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 nổi trên mặt thoáng K4 = 0,5 hệ số xét đến tác dụng che phủ của lớp bọt nổi lên trên mặt thoáng. Các chỉ số chọn là dựa vào các bảng sau: Bảng 14: Hệ số KΔt do chênh lệch nhiệt độ giữa dung dịch và không khí trong phòng Hiệu số nhiệt độ không khí và dung dịch(0C) KΔt đối với hút Không thổi, chắn đậy Có thổi, có chắn 0 1,0 1,0 5 1,08 1,015 10 1,16 1,03 20 1,31 1,06 30 1,47 1,09 40 1,63 1,12 50 1,79 1,12 60 1,94 1,18 70 2,10 1,21 Bảng 15: Hệ số xét đến độ độc hại và cường độ bốc hơi của chất độc hại Bể Kđ Tẩy dầu 0,8 Điện hóa 0,8 Tẩy gỉ 0,8 Mạ kẽm 0,8 Thụ động 0,9 Từ hai bảng trên ta tổng hợp được bảng sau: Bảng