Разработка проекта автоматизации технологического процесса

Длязашиты от коррозии используют пленки толщиной 8-12 мкм с обязательным уплотнением пор. Для повышения твердости и износостойкости поверхности требуются оксидные слои толщиной 40-80 мкм, а для получения высокой электроизоляции - до 100 мкм. Окрашиванию органическими красителями подвергают бесцветные прозрачные пленки или матовые, молочно-белые.Наибольшее промышленное применение нашли способы оксидирования в растворах серной, щавелевой и хромовой кислот. Сернокислотный способ оксидирования наиболее экономичен, позволяет использовать для питания ванн как постоянный, так и переменный ток. При небольшой толщине получаемые пленки прозрачны, бесцветны, хорошо адсорбируют органические красители, минеральные соли, компаунды. В сернокислом электролите можно оксидировать все алюминиевые сплавы. Его не рекомендуется применять лишь для литейных сплавов, а также изделий, имеющих клепаные или сварные соединения, так как в раковинах, узких зазорах могут остаться следы электролита, что приведет к коррозии металла. Для таких изделий применяют оксидирование в хромовокислом электролите, который оказывает менее агрессивное воздействие на металл. В процессе анодной обработки алюминия в хромовой кислоте на нем формируется бесцветная, прозрачная пленка толщиной 6-8 мкм. Такие пленки более эластичны, чем пленки, полученные в сернокислом и щавелевокислом электролитах.Типичный вид зависимости плотности тока от времени припотенциостатическом анодирования приведен на рис. 3.2. На первой стадиипроцесса анодирования наблюдается экспоненциальное уменьшениеплотности тока, связанное с образованием барьерного оксидного слоя(участок 1). Затем зависимость плотности тока от времени проходит черезминимум (участок 2), после чего резко возрастает и проходит черезмаксимум (участок 3) и выходит на постоянное значение (участок 4).Можно разложить ток jp , соответствующий образованию пленки пористоготипа, на две составляющие: jb – плотность тока при образовании пленкибарьерного типа и jhp – некоторая гипотетическая плотность тока, котораясоответствует плотности тока, связанного с образованием пор. Плотностьтока jb определяется только приложенным потенциалом, в то время как jhpзависит от используемого электролита, температуры, при которой проводятокисление, и напряжения анодирования. Следует отметить, что взависимости от величины плотности тока при анодировании различают дварежима: так называемое анодирование в «жестких» условиях (плотность тока30-250 мА/см 2 ) и анодирование в «мягких» условиях (плотность тока 5мА/см 2 ).Рисунок 6.2 Зависимость плотности тока от времени анодирования припостоянном напряжении.Процессы, происходящие на каждом из участков хроноамперометрической зависимости, схематично изображены на рис. 3.3. На первой стадии окисления, поверхность алюминия покрывается барьерным слоем, который состоит из непроводящего оксида алюминия. Напряженность электрического поля резко возрастает в углублениях и дефектах оксидной пленки (стадия 2 на рис. 2.2), что приводит к протеканию процесса растворения оксида как за счет локального роста температуры, так и растворения оксида под действием электрического поля (стадия 3 на рис. 3.3). Растворение оксида алюминия под действием электрического поля происходит за счет поляризации связи Al–O, с последующим выходом/отщеплением иона Al 3+ из структуры оксида. Ввиду конкуренции соседних точек стока заряда часть пор прекращают свой рост, в результате чего начинается равномерный рост оксидной пленки с постоянным расстоянием между центрами пор.Рисунок 6.3 Схематичное изображение стадий образования пористой структуры.Стадия 1 – рост барьерного слоя;Стадия 2 – концентрация силовых линий электрического поля в углублениях оксидной пленки; Стадия 3 – зарождение пор благодаря локализации силовых линий и локального перегрева; Стадия 4 – равномерный рост пор.Рисунок 6.4 Схема нанесения покрытияБолее эффективным является оксидирование электрохимическим способом (анодированием). Для этой цели металл помещают в электролит, состоящий из 9,5%-ного раствора хромовой кислоты, и соединяют с положительным полюсом источника постоянного тока. Оксидная пленка возникает при прохождении через цепь слабого постоянного тока. Температура среды составляет 37 + 2°, плотность тока колеблется в пределах 0,3—0,4 а1дм при продолжительности процесса 35 мин. Толщина оксидной пленки при этом доходит до 250 мк.7. Проектное решение7.1 Выбор методаПроанализировав выбранные методы способов нанесения анодно-окисного покрытия было принято решение применить электрохимическое оксидирование.    Так как химическое оксидирование имеет сравнительно ограниченное применение, так как получаемая окисная пленка по своим защитным свойствам уступает пленке, полученной электрохимически.  Пленки, полученные при химическом оксидировании, имеют незначительную толщину (2—3 мкм), а при электрохимическом толщина оксидной пленки доходит до 250 мкм.7.2 Сущность метода В его основу заложен химический процесс электролиза. Его можно проводить как в твёрдых, так и в жидких электролитах. Подготовленную заготовку помещают в ёмкость с оксидным раствором. Протекание реакции электролиза возможно при создании разности потенциалов между двумя элементами.Поверхность окисляемого изделия характеризуется положительным потенциалом. Из раствора выделяют химически активные элементы с отрицательным потенциалом. Взаимодействие разнополярных элементов и называется реакцией электролиза  В процессе электрохимического оксидирования алюминия и его сплавов применяют различные электролиты : сернокислый, хромовокислый, щавелевокислый, сульфосалицилатный.Анодное оксидирование алюминия и его сплавов ведут в электролите, содержащем 170-200 г/л H2S04. Повышение концентрации кислоты по сравнению с оптимальной приводит к снижению скорости формирования пленки, вследствие более активного ее растворения и увеличения прироста. Режим электролиза выбирают с учетом состава обрабатываемого сплава. Алюминий анодируют при плотности тока 1-2 А/дм2 и напряжении на ванне 10-15 В, дюралюминий и силумин - при 0.5-1.0 А/дм2 и 12-20 В. Температура электролита во всех случаях 15-23°С. При оксидировании с последующим уплотнением пленки хроматами продолжительность электролиза составляет 30-50 мин, в случае адсорбционного окрашивания пленки органическими красителями длительность электролиза увеличивают до 60-80 мин.Оксидирование алюминия в хромовокислом электролите более трудоемко и менее экономично, чем в сернокислом электролите. Процесс идет при повышенном напряжении и требует особенно точного соблюдения электрического и теплового режимов. Поэтому хромовокислый электролит используют только в тех случаях, когда без него трудно обойтись. К таким случаям относится обработка литейных кремнистых сплавов типа АЛ2 и АЛ9(наш случий), а также обработка деталей, имеющих сварные и клепанные соединения.Обработку алюминия и его гомогенных сплавов в концентрированном хромовокислом электролите ведут при 36±2°С и анодной плотности тока 0.3-0.5 А/дм2, гетерогенных сплавов - при 32±2°C и плотности тока 0.4-2.5 А/дм2. В течение первых 5-10 мин электролиза напряжение на ванне постепенно повышают до 40 В и поддерживают на этом уровне 40-50 мин. Скорость повышения напряжения должна быть такой, чтобы плотность тока при этом не превысила 2.0-2.5 А/дм2. В дальнейшем плотность тока самопроизвольно понижается.Оксидирование в хромовокислом электролите. Хромовокислые электролиты оксидирования менее агрессивны по отношению к алюминию и оксидной пленке, чем сернокислые. Это, в основном, и определяет область их применения. В таких электролитах обрабатывают детали первого и второго класса точности, а также изделия, имеющие сварные и клѐпаные соединения. Особенно пригодны эти электролиты для обработки изделий из литейных алюминиево-кремниевых сплавов. Наличие на поверхности деталей мелких пороков литья, раковин, из которых трудно удалить следы оксидированного электролита, делают невозможным использование для их оксидирования весьма агрессивного сернокислого раствора. В этом случае хромовокислый электролит имеет преимущество.ЗаключениеПо итогам курсового проекта были решены следующие задачи:Произведен анализ исходных данных, включающий: служебное назначение изделия и детали«Корпус», анализ материала детали, анализ технологичности, анализ технических требований.Проанализирован анализ заводского технологического процесса на его основе был предложены изменения в технологическом процессе,который отличается меньшим количеством операций, более высокой степенью автоматизации, внедрением современного оборудования.Обоснование предлагаемого технологического процесса позволяет сделать вывод о его целесообразности применения.Произведен аналитический обзор методов нанесения анодно-окисного покрытия.Было принято проектное решение использовать электрохимическое оксидирование.Произведены все необходимые расчетыРазработано технологическое приспособлениеСписок использованных источниковОксидирование и фосфатирование металлов/ Под ред. Грилихес, С.Я., издание 3-е, издательство ‘’Машиностроение’’, Ленинград 1971, 6-28 с.Пористые анодные оксиды алюминия и титана:структура, свойства, синтез. Учебное пособие. / Под ред. Д.И. Петухов, Р.Г. Валеев, С.М. Решетников Ижевск 2018.Технология машиностроения: учеб. пособие / Под ред. Б. Л. Беспалов, Л. А. Глейзер, И. М. Колесов [и др.]. – Москва: Машиностроение, 1973. – 448 с.Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Технология машиностроения», специальность 0501 / Под ред. Б. С. Мордвинов ;ОмПИ. - Омск, 1981. – 35 с.;Справочник технолога-машиностроителя:В 2 т. / Под ред. А. Г. Косилова, Р. К. Мещеряков. - Москва: Машиностроение, 1986. – Т. 1. – 656 с., ил.;Разработка технологических процессовмеханообработки в мелкосерийном производстве / Под ред. В. П. Должиков , Томск, 2003.Справочник технолога – машиностроителя / Под.ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. – 4-е изд. – М.: Машиностроение, 1985. – Т1 – 656с.Справочник технолога – машиностроителя / Под.ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова – М.: Машиностроение, 1985. – Т2 – 554с ГОСТ 21495-76. Базирование и базы в машиностроении. Термины и определения. – М. : Издательство стандартов, 1987. – 36 с. ГОСТ 3.1107-81 Опоры, зажимы и установочные устройства. Графические обозначения. – М. : Издательство стандартов, 1981. – 13 с.Приспособления для металлорежущих станков: Справочник / Под ред. А.К. Горошкин. – М.: Машиностроение, 1979. – 303 с.Оснастка для станков с ЧПУ: Справочник / Под ред. Ю.И. Кузнецов, А.Р. Маслов, А.Н. Байков. – М.: Машиностроение, 1990. – 512 с.Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2. / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985.– 656 с. Станочные приспособления: Справочник. В 2-х т. / Ред. совет: Б.Н. Вардашкин (пред.) и др. – М.: Машиностроение, 1984. – Т.1 / Под ред. Б.Н. Вардашкина, А.А. Шатилова, 1984. – 496 с. Станочные приспособления: Справочник. В 2-х т. / Ред. совет: Б.Н. Вардашкин (пред.) и др. – М.: Машиностроение, 1984. – Т.2 / Под ред. Б.Н. Вардашкина, А.А. Шатилова, 1984. – 649 с.