門鉸鏈陽極氧化工藝設(shè)計課件

1、材料科學(xué)與工程學(xué)院腐蝕與防護(hù)系材料科學(xué)與工程學(xué)院腐蝕與防護(hù)系20122012 級課程設(shè)計級課程設(shè)計門鉸鏈陽極氧化工藝設(shè)計門鉸鏈陽極氧化工藝設(shè)計專專 業(yè)業(yè) 名名 稱稱 金屬材料工程（腐蝕與防護(hù)）班班 級級 學(xué)學(xué) 號號 12012330學(xué)學(xué) 生生 姓姓 名名 吳日千指指 導(dǎo)導(dǎo) 教教 師師 趙晴評評 分分 日日 期期 2材料科學(xué)與工程材料科學(xué)與工程學(xué)院學(xué)院 2012 級學(xué)生專業(yè)課程設(shè)計任務(wù)書級學(xué)生專業(yè)課程設(shè)計任務(wù)書I I、專業(yè)課程設(shè)計題目：、專業(yè)課程設(shè)計題目：門鉸鏈陽極氧化工藝設(shè)計I II I、專業(yè)課程設(shè)計任務(wù)及設(shè)計技術(shù)要求：專業(yè)課程設(shè)計任務(wù)及設(shè)計技術(shù)要求：零件材料為鋁合金，年產(chǎn)量 200 萬套;1

2、 采用硫酸陽極氧化工藝，氧化后電解著香檳色；2 編制設(shè)計說明書；完成零件圖及氧化槽圖各一張（A3） ；3 完成工藝說明書 ，編制工藝卡。I II II I、 專業(yè)課程設(shè)計進(jìn)度：專業(yè)課程設(shè)計進(jìn)度：1. 共 2.5 周查資料并完成以上設(shè)計工作內(nèi)容。2. 第 3 周周二上午交初稿，周五交正式稿。 120101120101 班班 腐蝕與防護(hù) 系系 金屬材料工程 專業(yè)類專業(yè)類 學(xué)生：學(xué)生： 吳日千吳日千 學(xué)號學(xué)號 1201233012012330日期：日期： 自自 20152015 年年 9 9 月月 7 7 日日 至至 20152015 年年 9 9 月月 2727 日日 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 趙晴趙

3、晴 系主任：系主任： 劉光明劉光明附注:任務(wù)書應(yīng)該附在已完成的專業(yè)課程設(shè)計說明書首頁。1目目 錄錄一 設(shè)計說明書.11 前言.12 設(shè)計依據(jù).13 工作制度和年時基數(shù).14 生產(chǎn)節(jié)拍.25 主要工序時間計算.26 掛具和夾具.36.1 掛具的設(shè)計.36.2 掛具的尺寸設(shè)計.36.3 裝載量.36.4 掛具的形式和使用的材料.46.5 掛具的掛鉤及懸掛方法.46.6 掛具的絕緣.57 鍍槽種類的選擇.68 槽體尺寸及個數(shù)的確定.68.1 中心槽的選擇.68.2 中心槽的尺寸計算.69 材料動力（水、電、蒸汽、壓縮空氣等）消耗.79.1 水耗量的計算.79.2 給水的要求.79.3 排水.79.4

4、 生產(chǎn)用水量的計算.79.5 電的消耗.89.6 蒸汽消耗.109.7 加熱過程蒸汽消耗量計算.109.8 保溫時蒸汽消耗量計算.1110 主要工藝設(shè)備的采用及計算.1210.1 可控硅整流器.1210.2 蒸汽加熱管.1211 局部排風(fēng)的設(shè)計.13211.1 局部排風(fēng)的設(shè)計原則.1311.2 局部排風(fēng)罩的設(shè)計.1312 車間組成、面積和人員.1412.1 車間組成.1412.2 車間的區(qū)劃、廠房形式.1412.3 車間面積.1412.4 工作人員組成.1513 安全衛(wèi)生及三廢處理.1513.1 廢水處理方法.15二 工藝說明書.171 工序流程.172 主要工序說明.172.1 化學(xué)除油.1

5、72.2 堿浸蝕.182.3 化學(xué)拋光.182.4 陽極氧化.192.5 電解著色.202.6 封閉處理.212.7 烘干、入庫.222.8 槽液分析方法.222.9 常見故障及分析.272.10 不合格零件返修.27參考文獻(xiàn).29附錄：附工藝卡、門鉸鏈零件圖及氧化槽圖各一份。1一、設(shè)計說明書一、設(shè)計說明書1 前言前言鋁及鋁合金在大氣中會與氧生成氧化膜，由于這種自然氧化膜極薄，耐蝕能力很低，故遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)上應(yīng)用的需要。為了提高鋁及鋁合金的防護(hù)性、裝飾性和其他功能性，大多數(shù)情況下可以采取陽極氧化處理。2 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù)（1）工件零件和材質(zhì)：門鉸鏈、鋁合金（牌號：2219）（2）工件尺寸長寬厚

6、：36.2288.782(mm) 表面積：36.2288.78-63.14(8.83/2)2=3032mm2=30.32 cm2（3）門鉸鏈陽極氧化工藝設(shè)計流程：來料檢查 上掛具噴砂堿性化學(xué)除油熱水洗冷水洗堿浸蝕冷水洗化學(xué)拋光冷水洗陽極氧化冷水洗熱水洗著色冷水洗封閉處理冷水洗熱水洗烘干下掛具包裝入庫（4） 車間任務(wù)和生產(chǎn)綱領(lǐng)1）車間任務(wù) 本車間負(fù)責(zé)對門鉸鏈進(jìn)行硫酸陽極氧化，氧化后電解著香檳色。2）生產(chǎn)綱領(lǐng) 年產(chǎn)量：每年 200 萬套?？紤]零件報廢率，按 5%計算，則實際年產(chǎn)量為210 萬套。3 工作制度和年時基數(shù)工作制度和年時基數(shù)（1）工作制度：兩班制生產(chǎn),每班 8 小時。（2）工作天數(shù)：25

7、1 天（除去雙休日）（3）工人年時基數(shù)為全年時間和扣除病、產(chǎn)、事假及探親等時間損失后的有效2工作時間： 25182（25182）11%=3574h（11%為工人年時基數(shù)損失率）（4）設(shè)備年時基數(shù)（兩班制）為全年工作時間扣除設(shè)備檢修及其他原因引起的停工時間：25182（25182）4%=3856h（4%為設(shè)備年時基數(shù)損失率）（5） 年產(chǎn)量：210 萬套 日產(chǎn)量：2100000/251=8367 套 每小時：8367/（82）=523 套4 生產(chǎn)節(jié)拍生產(chǎn)節(jié)拍t=FK60/A 式中：t生產(chǎn)節(jié)拍時間（min/套）F設(shè)備年時基數(shù)(h) K設(shè)備利用系數(shù)(0.80.9)A年綱領(lǐng)（掛具/a）t=385685%

8、60/2100000=0.094（min/套）由于生產(chǎn)量較大，所以采用半自動生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)。5 主要工序時間計算主要工序時間計算t=(60d)/(cJkk) (min)式中：t電解時間(min)；電解層金屬密度(g/cm2)；d電解層厚度(m)；c電化當(dāng)量(g/Ah)；Jk陰極電流密度(A/dm2)；k陰極電流效率(%)。規(guī)定著色層要求厚度為: 2m。根據(jù)公式以及著色層厚度要求計算得到主要工序的時間為：電解著色時間: t=(6011.32)/(1.095295)=6.52 min電解著色時間符合工藝要求的 5-10 分鐘。3 由計算可知，工藝流程中，時間最長的工序為 6.52 分鐘，采用每 1

9、2 分鐘電解著色一批零件，一小時著色五批，每一批 3 掛，每掛 40 套零件。5340=600 套523 套，所以可以完成任務(wù)。6 掛具和夾具掛具和夾具6.1 掛具的設(shè)計掛具的設(shè)計掛具是固定零件，連接電極，使電流均勻地傳遞到零件上而進(jìn)行陽極氧化的工具。因此合理地選用掛具對保證氧化著色層質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低勞動強度有重要意義。設(shè)計掛具的基本原則是：有足夠的機械強度和良好的導(dǎo)電性能；零件與掛具要接觸牢固，裝卸方便；此外還要力求質(zhì)量小、體積小、堅固耐用、裝載量適當(dāng)。本次使用的掛具是：支桿的材料選擇鋼制造；鎳金屬具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，為吊鉤；豎直方為一根長鋼棒，鋼棒上有 40 圓形掛

10、鉤，平均分布在兩側(cè)，每個掛鉤一側(cè)有螺釘固定，如此可以保持掛件穩(wěn)定。6.2 掛具的尺寸設(shè)計掛具的尺寸設(shè)計零件的表面積：一塊零件表面積為 67.65cm2；根據(jù)每掛生產(chǎn) 40 個零件和零件的最大裝掛尺寸可以算出：零件在長寬厚方向的最大尺寸分別為：88.78mm（按 90mm 計算） 、76.22mm（按 80mm 計算）1.91mm,(按 2mm 計算)槽子的理論長度：L=504+603=380mm: 掛具長 60mm;槽子的理論寬度：K=2150+6=360mm 掛具寬 60mm;槽子的理論高度：H=8020+4019+100+80=2540mm; 掛具高 2400mm;（此處尺寸為掛有零件時的

11、整體尺寸）46.3 裝載量裝載量每個氧化槽要氧化 120 個零件，所以選擇 3 個掛具。每個掛具承載量為 40個零件。6.4 掛具的形式和使用的材料掛具的形式和使用的材料 掛具在陽極氧化中主要有兩方面作用，一是對工件在槽中的位置起固定作用，并且是工件在槽間運送時的載體；二是向工件輸送陽極氧化電流。許多陽極氧化故障都是掛具松脫和不合理的夾持造成的。因此，掛具和夾具的設(shè)計和選擇非常重要。如圖即為本工藝的掛具形式和結(jié)構(gòu)。 圖圖 1 掛具形式和結(jié)構(gòu)掛具形式和結(jié)構(gòu)掛具和夾具材料應(yīng)耐酸、耐堿、導(dǎo)電良好。要有足夠的斷面面積，能使陽極氧化電流自由通過，防止產(chǎn)生大的電壓下降或局部過熱燒毀夾具；要與工件的夾持力大

12、，接點小而隱蔽，夾掛要牢固，電解液在攪拌時，掛具不能松動和脫落；掛具安裝和拆卸時要簡便快速；為延長掛具壽命，減少無用的電流消耗，掛具與工件非接觸部分要用防腐蝕涂料保護(hù)。所以本工藝用作夾具和掛具的材料用鈦合金。鈦合金強度高，使用壽命長。表面氧化膜能降低電流損失、耐蝕性好、維修費低。56.5 掛具的掛鉤及懸掛方法掛具的掛鉤及懸掛方法掛具的使用要求掛具和陰極桿的接觸是否良好，對工件質(zhì)量至關(guān)重要，往往因接觸不良而產(chǎn)生接觸電阻，使電流不暢通。因而產(chǎn)生斷續(xù)停電現(xiàn)象，引起氧化膜結(jié)合力不良，還會影響氧化膜厚度，造成耐蝕性能降低。因此要求在加工掛具和使用時，要保持掛具與陰極桿之間的接觸點的清潔和良好的接觸。導(dǎo)電

13、極桿截面常用的有圓形及矩形，要求掛鉤設(shè)計時的懸掛方法也不同。如圖 2所示，懸掛的方法應(yīng)當(dāng)如良好的懸掛方式。 圖圖 2 6.6 掛具的絕緣掛具的絕緣 掛具的主、支桿在工作時均浸入在溶液之中，在氧化著色時，掛具與工件同樣經(jīng)過工藝的全過程。如果掛具與溶液之間不經(jīng)過絕緣，會導(dǎo)致氧化著色面積擴大，從而減小電流密度，延長工件時間，浪費能源和金屬材料，增加工件6成本。因此掛具的絕緣是很重要的。要求絕緣材料在工作時能耐高溫，不影響溶液成分，并保持一定時間內(nèi)不損壞。 絕緣前應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，即去除掛具上的毛刺、焊垢，將其凹凸處整平。在支桿、掛鉤等處拖加壓應(yīng)力，延長掛具壽命。 本工藝絕緣方法可使用包扎法。包扎法：通常

14、采用寬度為 1020 mm，厚度為 0.31 mm 的聚氯乙烯塑料薄膜帶或者玻璃纖維布在掛具上需要絕緣的部位自下而上進(jìn)行包扎并拉緊，再用透明絕緣漆浸漬，干燥后即可使用。 7 鍍槽種類的選擇鍍槽種類的選擇（1）熱、冷水清洗槽、封閉槽冷水清洗槽通常是由硬聚氯乙烯塑料板、聚丙烯硬板或碳鋼板制成的，但酸浸蝕工序后的冷水槽因有酸液帶入，宜采用硬聚氯乙烯塑料或其他耐酸材料制作。熱水清洗槽和脫脂槽通常由鋼槽體及蒸汽加熱管組成，由于熱水槽容易沉積水垢，設(shè)計時應(yīng)把排水、溢水管徑適當(dāng)加大；封閉槽選用不銹鋼材料。（2）拋光槽由于出光使用硝酸，它的腐蝕性很強，必須要用耐腐蝕的材料制作槽體或襯里。酸性槽采用小型的硬聚氯

15、乙烯槽。(3) 化學(xué)除油槽和堿洗槽化學(xué)除油槽通常由鋼槽和蒸汽加熱管組成，類似熱水槽，工作液呈弱堿性，對鋼體無腐蝕，所以無需安裝其他防腐蝕裝置 （4）陽極氧化和電解著色處理槽從理論上講具有足夠強度的耐腐蝕材料均可以用來做陽極氧化處理槽，但是根據(jù)實際情況采用襯塑鋼槽，槽體采用強度高的鋼板焊接而成，內(nèi)村塑料防腐，塑料厚度 23mm,塑料可采用聚丙乙烯材料。 78 槽體尺寸及個數(shù)的確定槽體尺寸及個數(shù)的確定8.1 中心槽的選擇中心槽的選擇 由生產(chǎn)工藝可知中心槽為陽極氧化槽。8.2 氧化電解槽尺寸及個數(shù)的確定氧化電解槽尺寸及個數(shù)的確定陽極氧化槽尺寸的確定：根據(jù)年產(chǎn)量要求及工作制度確定等知道每槽應(yīng)能氧化 1

16、20 件，由于零件的性質(zhì)確定每掛放 40 個零件，所以一槽要能容納 3 掛，由此可確定槽子尺寸見表 1。表 1 槽體尺寸槽體名稱尺寸個數(shù)冷水槽熱水槽浸蝕槽堿性化學(xué)除油槽陽極氧化槽 化學(xué)拋光槽著色槽300040040030004004003000400400300040040030004004003000400400300040040053111119 材料動力（水、電、蒸汽、壓縮空氣等）消耗材料動力（水、電、蒸汽、壓縮空氣等）消耗9.1 水耗量的計算水耗量的計算9.2 給水的要求給水的要求工藝用水，包括配制鍍液、調(diào)整槽液及溶液蒸發(fā)補充水，水質(zhì)要求較高，有時應(yīng)用去離子水（純水） 。清洗零件用水，

17、可用自來水和質(zhì)量較好的井水。設(shè)備冷卻用水，可用井水或凈化回收的水。89.3 排水排水根據(jù)廢水的特征按質(zhì)分流排水、便于回收或單獨處理。不進(jìn)行回收和單獨處理的，可混合排放。應(yīng)注意節(jié)約用水，自動線上浸、淋、漂、噴洗盡量采用逆流清洗方法；設(shè)備冷卻水或加熱用水盡量回用。9.4 生產(chǎn)用水量的計算生產(chǎn)用水量的計算1）清洗槽用水量的計算小時用水量和最大小時用量可按下面簡單方法計算：小時用水量=槽體有效容積小時換水次數(shù)（m3/h）最大小時用水量=槽體有效容積（小時換水次數(shù)+1）（m3/h）。即冷水槽小時用水量=11610-31=0.116 m3/h最大小時用水量=11610-3（1+1）=0.232 m3/h平

18、均小時用水量=（10.232+70.116）/8=0.1305m3/h熱水槽小時用水量=11610-30.5=0.058 m3/h最大小時用水量=11610-3（0.5+1）=0.174 m3/h 平均小時用水量=（10.174+70.058）/8=0.0725m3/h2）車間用水總量計算水量的總消耗量按下式計算：Qavg=Q1K1（m3/h）Qmax=Q2K2（m3/h）式中 Qavg 車間小時用水平均總量（m3/h）； Qmax車間小時用水最大總量（m3/h）；Q1，Q2分別為各用水設(shè)備的小時用水平均之和及最大量之和（m3/h）； K1設(shè)備同時使用系數(shù)，采用 0.70.9 K 2設(shè)備同時換

19、水系數(shù)，采用 0.80.9 Qavg=0.13055+0.0725=0.725（m3/h） Qmax=0.2325+0.174=1.334（m3/h）99.5 電的消耗電的消耗車間除照明用電和設(shè)備動力用電外，還有電加熱裝置用電。照明用電按車間各工作間照明的最低照度估算。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備用電量，按產(chǎn)品說明書表明的電容量計算，非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備按設(shè)備設(shè)計圖紙上表明的電容量計算。電加熱裝置用電，可根據(jù)熱量計算結(jié)果換算。電解車間所用的直流電源大部分屬于低壓電源設(shè)備。常用的直流發(fā)電機組、硅整流器及可控硅整流器等。直流發(fā)電機組能供給穩(wěn)定的直流電流，過載能力比整流裝置大，輸出電壓穩(wěn)定，電流波形平直，輸出功率大；但由于直流電

20、機組需要安裝在單獨的電源室，造成直流輸電線路較長，線路上電量消耗較大，所以效率較低。硅整流裝置比直流發(fā)電機組輕便靈活，而且可以采用不同的線路和結(jié)構(gòu)得到幾種波形的直流電源，以滿足不同鍍種的要求。防腐型硅整流裝置可以放在鍍槽槽邊，便于采用單機單槽供電，直流輸出線路短，損耗小，效率較高，但其過載能力差。可控硅整流裝置的體積比硅整流裝置小，調(diào)壓也比較方便，便于自動遠(yuǎn)距離調(diào)壓。1）額定電壓選用整流器的額定電壓，切勿過高。應(yīng)略高于槽端最高電壓與線路壓降之和。否則整流器效率不高，浪費電力。2）額定電流整流器的額定電流，應(yīng)稍大于鍍槽最大負(fù)荷時所需的電流。如在產(chǎn)品系列中未能找到額定電流和電壓都合適的產(chǎn)品，只能選

21、較高額定電壓的產(chǎn)品，而使額定電流應(yīng)有相應(yīng)余量。否則對可控硅整流器元件會由于過載發(fā)熱而損壞。3) 每個小時： 陽極氧化耗電量：（1218V ）11.6A/dm235.52dm2160=68.2163.7kw 電解著色每小時耗電量：Q= (1113V ）（0.30.5A/dm2）40.32dm2 160=21.2941.93kw ；4) 熱量：A:陽極氧化槽（中心槽）電力每小時消耗產(chǎn)生的熱量：10Q1=0.86EI ；Q1=0.86（68.2163.7）=58.652140.782kJB:陽極氧化每小時反應(yīng)熱：Q2=2.23 I； Q2=2.2311.6A/dm2）35.52dm2160=12.6

22、7420.278kJ其中心槽總發(fā)熱量 Q=Q1+Q2+Q3(其它） 簡化為：Q=1.1(Q1+Q2）=78.46161.06kJ/hC 車間個工作間照明的最低亮度見表 2： 表 2：車間工作間的最低亮度工作間E/lx工作間E/lx生產(chǎn)線50加工間150分析室100生活區(qū)30備注:勒克司(lx)照度的單位，等于 1 流明的光通量均勻照在 1 平方米表面上所產(chǎn)生的照度。9.6 蒸汽消耗蒸汽消耗9.7 加熱過程蒸汽消耗量計算加熱過程蒸汽消耗量計算Q=Vct2-t1/tVq 所用蒸汽量為：G=Q/(kg/h)式中 Q鍍液升溫所需要的熱量（4.168kJ/h）V槽液容積（L）溶液密度（kg/L）c溶液比

23、熱容（4.168kJ/kg） ，（水及水溶液 c=1）t1鍍液初始溫度（室溫）t2鍍液工作溫度（）q單位體積水溶液加熱過程中平均消耗量（4.168kJ/Lh）t升溫時間（h）熱量損失系數(shù)，槽子有保溫層時 =1.11.15，無保溫層時=1.151.3。11G蒸汽消耗量（kg/h）Q鍍液加熱或熱水槽工作時所需的熱量（kJ/h） 蒸汽的潛熱，當(dāng)電解車間蒸汽壓力 p=0.3MPa 時，=2164kJ/kg p=0.2MPa 時，=2135kJ/kg化學(xué)除油：Q=116（55-25）/1.5+11610.5 1.15=4068.70kJ/h G=4068.70/2164=1.88 kg/h熱水槽 Q=1

24、16（80-25）/1.5+11610.5 1.15=6291.99 kJ/h G=6291.99/2164=2.91kg/h堿浸蝕： Q=116（60-25）/1.5+1165.5 1.15=3846.37kJ/h G=3846.37/2164=1.78 kg/h陽極氧化：Q=116(30-25)/1.5+1161 1.15=578.07kJ/h G=578.07/2164=0.27kg/h電解著色：Q=116(80-25)/1.5+1164.51.15=5491.63kJ/h G=5491.63/2164=2.54kg/h總蒸汽消耗量：G=1.88+2.91+1.78+0.27+2.54=

25、9.38kg/h9.8 保溫時蒸汽消耗量計算保溫時蒸汽消耗量計算Q1=Vq1+Wc1(t2-t1) （kJ/h）G1=Q1/ （kg/h）式中 Q1溶液槽保溫時的耗熱量；G1溶液槽保溫時的蒸汽消耗量；q1單位體積溶液及水保溫時耗熱量；W單位時間內(nèi)放進(jìn)槽內(nèi)的零件質(zhì)量（kg/h） ；c1零件的比熱容；t1放進(jìn)槽內(nèi)之前零件的溫度；t2槽子工作溫度；加熱損失系數(shù)?；瘜W(xué)除油：Q1=11610.5+38.4350.88(80-25)1.2 =3450.30 kJ/h12 G1=3450.30/2164=1.59kg/h熱水槽： Q1=11610.538.4350.88(80-25)1.2=3450.30k

26、J/h G1=3450.30/2164=1.59kg/h堿浸蝕： Q1=1165.538.4350.88(60-25)1.2=2058.56kJ/h G1=2058.56/2164=0.95kg/h陽極氧化：Q1=116138.4350.88(30-25)1.2=318.94kJ/h G1=318.94/2164=0.15kg/h電解著色： Q1=11615.938.4350.88(55-25)1.2=3062.02kJ/h G1=3062.02/2164=1.41kg/h總蒸汽消耗量：G1=1.59+1.59+0.95+0.15+1.41=5.69kg/h（3） 蒸汽消耗總量Gevg= G1

27、K1 ;Gmax= G2K2Gevg,Gmax分別為車間蒸汽平均及最大總消耗量（kg/h）;G1,G2各用蒸汽設(shè)備的平均及最大消耗量之和（kg/h）;K1設(shè)備使用系數(shù)，采用 0.70.9；K2設(shè)備同時加熱系數(shù)，采用 0.81.0。Gmax=9.38 0.9=8.442kg/h10 主要工藝設(shè)備的采用及計算主要工藝設(shè)備的采用及計算10.1 可控硅整流器可控硅整流器選擇依據(jù)：一槽一次電解零件 120 個，每個零件表面積為 0.68dm2，電解總電流密度為：（1.53）0.68120=122.40244.80A。選用規(guī)格為500A、25V 的整流器。生產(chǎn)量較大的陽極氧化生產(chǎn)線都用單相全波可控硅整流器

28、。著色電源的選擇:(1)主線路為三相輸入經(jīng)合成變壓器合成,再經(jīng)調(diào)壓變壓輸出成單相交流電,在任何電壓和電流下都應(yīng)為純正弦波,無毛刺、缺陷。(2)自動穩(wěn)壓(精度2%),具有軟起動、缺相過載保護(hù)、數(shù)字顯示、時間控制13等功能。(3)具有瞬間升壓的補色和控制功能。(4)控制電路有可靠的防腐措施及有線遙控。10.2 蒸汽加熱管蒸汽加熱管 電解車間蒸汽壓一般為 0.20.3Mpa，用聚四氟乙烯塑料做加熱管在我國已經(jīng)成熟，本車間也采用，蒸汽壓選 0.3Mpa。因槽體較大，加熱量大，選擇蒸汽加熱較好。蒸汽加熱所需的傳熱面積為 S:S=Q/ktS加熱管所需的傳熱面積（m2）Q電解液升溫或熱水槽工作時所需的熱量（

29、kJ/h）K加熱管的傳熱系數(shù)（kJ/hm2）,對聚四氟乙烯塑料，加熱水溶液時為 10001460 這里取 1200。t飽和蒸汽溫度與溶液平均溫度差（） ；t=tz(t1+t2)/2tz在指定表壓下的飽和蒸汽溫度：當(dāng)表壓為 p=0,2Mpa 時，tz =132；當(dāng)表壓為 p=0.3Mpa 時，tx=142；S=56953.75 /120089.5=0.53(m2).11 局部排風(fēng)的設(shè)計局部排風(fēng)的設(shè)計11.1 局部排風(fēng)的設(shè)計原則局部排風(fēng)的設(shè)計原則1）當(dāng)有害氣體的密度比空氣密度小時，須用傘形罩排風(fēng)；當(dāng)有害氣體的密度比空氣大又不影響其他設(shè)備的正常工作時，采用側(cè)吸罩等形式排風(fēng)。2）局部排風(fēng)罩的設(shè)置，需要

30、設(shè)置密閉式排風(fēng)罩，以最小的風(fēng)量最大限度地控制和排除有害物質(zhì)。3） 。由于槽子長度大于 1200mm，槽邊風(fēng)罩應(yīng)設(shè)置導(dǎo)流板或做成楔形條縫口或分段設(shè)置風(fēng)罩。4）車間由于熱水槽較多，所以需設(shè)置槽邊排風(fēng)，以減少水蒸氣的散發(fā)，改善勞動條件。145）為減少排風(fēng)量，抑制槽內(nèi)有害氣體外逸，在不影響生產(chǎn)操作時，需要槽面加蓋，當(dāng)不影響工件質(zhì)量時，可加入抑霧劑。11.2 局部排風(fēng)罩的設(shè)計局部排風(fēng)罩的設(shè)計由局部排風(fēng)的設(shè)計原則可得，排風(fēng)罩選擇雙側(cè)低截面槽邊排風(fēng)罩。條縫式低截面槽邊排風(fēng)罩，可使液面排風(fēng)氣流較穩(wěn)定，條縫口抽風(fēng)速度大，吸入的無效空氣比平口排風(fēng)罩少，效果好，而且結(jié)構(gòu)簡單，施工安裝方便。12 車間組成、面積和人員

31、車間組成、面積和人員12.1 車間組成車間組成工作車間按工作性質(zhì)和設(shè)備布置分為生產(chǎn)部分和輔助部分。生產(chǎn)部分包括裝料、脫脂、堿洗、中和、氧化、著色、封閉以及其他處理工藝、檢驗等。輔助部分包括電源、電工、通風(fēng)、維修、分析、掛具制造、化學(xué)藥品庫、零件庫和成品庫。12.2 車間的區(qū)劃、廠房形式車間的區(qū)劃、廠房形式車間有生產(chǎn)部門、生產(chǎn)輔助部門、生活辦公部門三大部分。1）跨度廠房跨度 25 米，根據(jù)工藝設(shè)計的要求選擇。廠房的柱距為 4 或 6 米，視磚石結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)而定。2）高度跨度為 5 米，寬 15 米,工作間一層，同時還應(yīng)設(shè)置天窗；輔助間和生活間的凈高，可以根據(jù)不同的情況予以確定。一般采用 3-3.

32、5 米。3） 地面、墻裙地面：表面處理車間，地面應(yīng)具有較好的綜合性能，能適應(yīng)酸堿交替、耐熱耐油、耐水防滑、耐壓抗沖等要求。地面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般由面層、隔離層、找平層、墊層及地基組成。墻裙（即腰墻）：酸洗車間腐蝕嚴(yán)重；車間墻壁容易被污染，一般都設(shè)15有墻群。墻群高度一般取 1.2-1.5 米。4）門、窗門的寬度在(0.8-1)米（單扇門） 、1.2 米、1.5 米、1.8 米、2.1 米（雙扇門） ；車間門高度為 3 米，寬為 3 米，向外開，卷拉門。12.3 車間面積車間面積車間各部分面積見表 3表 3 面積分布部門名稱工藝名稱面積（m2）備注鉗工間22電鍍生產(chǎn)區(qū)298生產(chǎn)部門小計320分析間3

33、4材料間22零件庫34生產(chǎn)輔助部門小計90生活區(qū)22生活辦公部門小計22車間總面積43212.4 工作人員組成工作人員組成1）生產(chǎn)工人可按工作崗位配備，生產(chǎn)工人人數(shù)為 30 人；2）輔助工人一般為生產(chǎn)工人的 30%50%，即 12 人；3）檢驗人員16一般為生產(chǎn)工人的 4%5%，即 1 人；4）行政管理人員及工程技術(shù)人員一般為生產(chǎn)工人的 18%20%，即 6 人；5）勤雜人員一般為工人總數(shù)的 2%3%，即 1 人；考慮到替換、請假的額外的缺勤情況，所以要加上 20%的替補人員。所以車間總?cè)藬?shù)為：34（1+20%）=60 人13 安全衛(wèi)生及三廢處理安全衛(wèi)生及三廢處理13.1 廢水處理方法廢水處理

34、方法一般廢水處理：對于堿液廢水（指含堿量在 0.5 到 1 克/升之間的廢水）的處理，主要采用酸性清洗廢水（別的電鍍車間部門產(chǎn)生的）與之中和處理。這里指的酸性清洗廢水是指陽極氧化后的清洗廢水。處理原理：利用這兩種廢水中的酸堿中和反應(yīng)，使混合廢水的 PH 值接近中性，然后排放出去。2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O 還有在堿蝕槽和硫酸氧化槽采用堿回收和酸回收裝置。堿蝕槽中采用堿回收。不斷清除溶解鋁離子，不僅穩(wěn)定槽液，同時避免了槽液因含鋁離子過高而廢棄。在硫酸氧化槽中使用反滲透酸回收系統(tǒng)，同樣避免了酸液廢棄問題。17二二 工藝說明書工藝說明書1 工序流程工序流程來料檢查 上

35、掛具噴砂堿性化學(xué)除油熱水洗冷水洗堿浸蝕冷水洗化學(xué)拋光冷水洗陽極氧化冷水洗熱水洗著色冷水洗封閉處理冷水洗熱水洗烘干下掛具包裝入庫2 主要工序說明主要工序說明2.1化學(xué)除油化學(xué)除油1）配方組成及工藝條件見表 4；表 4 配方組成及工藝條件 溶液組成及工藝條件（g/L）氫氧化鈉(NaOH)4050碳酸鈉（Na2CO3）3040磷酸鈉（Na3PO412H2O）3040溫度（）70100時間（min）油污除盡為止2）溶液的配制（按 1L 溶液計算）1）按槽子的實際尺寸計算出所需配制溶液的體積，一般以距槽口100150mm 高度計算配制的體積，然后加入 2/3 配制體積的水。2）按 40g/L 氫氧化銨的

36、量用冷水溶解，分別按 30g 碳酸鈉和 30g/L 磷酸鈉的量用 60熱水溶解。3)把以上溶液放入除油槽中，加水至配制體積，充分?jǐn)嚢杈鶆?，取樣化驗，合格后即可投入生產(chǎn)。182.2 堿浸蝕堿浸蝕堿蝕的目的是利用堿性清洗劑將鋁合金制件表面的各種污物除去，進(jìn)一步對制品表面除污，使基體暴露出來，利于后面工序進(jìn)行。配方組成及工藝條件見表.5。 表 5 配方組成及工藝條件槽液成分濃度NaOH50g/L長壽命添加劑 (一種液體防止槽體結(jié)垢等功能)1520g/L溫度 ()4060時間 (min)24要求：要求：（1）嚴(yán)格按照工藝要求，保證堿蝕質(zhì)量，防止過度腐蝕（2）堿蝕時，應(yīng)打開送風(fēng)排風(fēng)機，將對人體有害的 N

37、aOH 的蒸汽吸入排風(fēng)機，凈化排出（3）堿蝕結(jié)束時應(yīng)盡快吊出型材，流盡槽液后立即轉(zhuǎn)移至水槽水洗，以防型材表面產(chǎn)生堿蝕斑紋或流浪（4）堿蝕后的型材必須經(jīng)二級溢流水洗、上下移動、反傾斜充分洗凈型材表面和內(nèi)孔中的堿液，以防殘留堿液污染其它槽液2.3 化學(xué)拋光化學(xué)拋光化學(xué)拋光使鋁材表面平整光滑，能除去鋁材表面較輕微的模具痕跡和劃傷條紋，是鋁陽極氧化前的表面預(yù)處理。19 配方組成及工藝條件見表6. 表6 配方組成及工藝條件溶液組成及工藝條件體積分?jǐn)?shù)硝酸(50g/L)13%氫氟酸(8g/L)16%溫度（）5575時間（min）122.3.2 溶液的配制 1)在拋光槽中加入2/3配制體積的水。 2）根據(jù)槽子

38、體積，按所需的配方含量計算出各種成分的數(shù)量。 3）在攪拌條件下，緩慢加入計算量的酸。 4）加水至配制體積，用干凈木棒將溶液攪拌均勻。2.4陽極氧化陽極氧化：陽極氧化原理：以鋁合金制品為陽極置于電解質(zhì)溶液中，利用電解質(zhì)作用，使其表面形成氧化膜的過程，稱之為鋁合金制品陽極氧化處理。生成的氧并不是全部與鋁作用，一部分以氣態(tài)的形式析出氧化膜的成長過程包含著相輔相成的兩個方面：（1）膜的電化學(xué)生成過程（2）膜的化學(xué)溶解過程，只有當(dāng)膜的生成速度大于膜的溶解速度時，膜才能不斷增厚。本文采用的是硫酸直流陽極氧化，電解液為硫酸，將鋁件作為陽極，鉛板作為陰極，通以直流電，電極反應(yīng)為水的放電，在陰極上，放出氫氣；在

39、陽極上，析出的氧不僅是分子態(tài)的氧，還包括原子氧（O）和離子氧，通常在反應(yīng)中以分子氧表示。作為陽極的鋁被其上析出的氧所氧化，形成無水的氧化鋁膜，其在電場的作用下與鋁作用下形成氧化物并放出大量的熱。2H+ +2e-=H2 4OH- + 4e-= 2H2O+O2 2Al3+ +3O2- =Al2O3+ 熱量 硫酸氧化是應(yīng)用最廣泛的工藝，硫酸溶液非常穩(wěn)定而且成本較低，不產(chǎn)生20特殊的污染，廢液處理比較容易。硫酸陽極氧化膜無色透明，處理成本比較低，又適合于各種著色處理方法和封孔方法。硫酸陽極氧化的陽極氧化膜，其孔隙率約為 10%，適合于電解著色處理。直流硫酸陽極氧化主要成分及工藝參數(shù)見表 7. 表 7

40、陽極氧化主要成分硫酸100200g/L溫度1525AL 離子 520g/L膜厚1012m電壓1218V時間2030min電流密度 11.6A/dm2A、槽液配置（1）確認(rèn)氧化槽、酸泵、熱交換器、管道、閥門等不滲流（2）要徹底清洗槽子，包括管道和陰極板等，最后用去離子水沖洗一遍（3）硫酸加入量按槽內(nèi)所配液體積計算，再配液時要切記將濃硫酸加入水中而不能反之，否則會發(fā)生爆炸。（4）槽內(nèi)要添加 0.1g/L 鋁離子，可以硫酸鋁或部分氧化老槽液體形式加入（5）將槽液用去離子水補充到工作液位，一般剛開槽生產(chǎn)時，硫酸濃度取略低于規(guī)定濃度下限（6）對于含有添加物的陽極氧化槽，其添加物均需提前用去離子水充分溶解

41、后加入（7）為了防止陽極氧化過程中酸霧溢出，常加入表面活性劑（如十二烷基磺酸鈉）等抑霧劑。B、槽液維護(hù)（1）防止前道中和槽液帶入氧化槽，一般中和以后要經(jīng)過水洗（2）槽液液面的漂浮物和油污要及時清除，槽子要定期清洗（3）對槽內(nèi)的硫酸濃度以及鋁含量及時分析，控制在規(guī)定的濃度內(nèi)（4）保持槽液的工作液面保持在規(guī)定高度內(nèi)2.5 電解著色電解著色電解著色，首先是將鋁合金制件在硫酸電解液中制備出潔凈的、透明多孔的陽極氧化膜，第二步將其轉(zhuǎn)移到酸性的金屬鹽溶液中施以交流電解處理，將21金屬微粒不可逆地沉積在氧化膜孔隙的底部，凡能夠由水溶液電沉積出來的金屬，大部分可以用在電解著色上。電解著色一般采用交流電源，用比

42、鋁電位較正的金屬（如不銹鋼、石墨等）作為另一電極，為了電解著香檳色，本次采用銀鹽電解著色可獲得香檳色的色彩，而且著色液性能十分穩(wěn)定，著色膜綜合性能好，但使用濃度低，所以銀鹽著色法具有較高的技術(shù)推廣。主要成分及工藝參數(shù)見表8. 表8 主要成分及工藝參數(shù)組成物允許范圍最佳參數(shù)組成物允許范圍最佳參數(shù)AgNO3 g/L0.81.21.0交流電壓/V71210著色添加劑 g/L152520著色時間/min243H2SO4g/L（d=1.84g/cm3)253530對極石墨石墨溫度 /C154025影響：（1）AgNO3為著色主鹽，要保證濃度在允許范圍，否則著色達(dá)不到要求（2）硫酸起著維持色液的穩(wěn)定性和提

43、高著色速度和均勻性、防止出現(xiàn)紅條紋和邊緣效應(yīng)的作用（3）著色的隨著對極呈現(xiàn)柵欄式分布，其總面積至少等于著色件總面積之和（4）注意著色液中的雜質(zhì)的影響（5）著色后的型材應(yīng)經(jīng)二級水洗充分洗盡酸水后，才能進(jìn)行封孔處理2.6 封封閉閉處處理理鋁合金經(jīng)陽極氧化后，無論是否著色都需及時進(jìn)行封閉處理，其目的是把染料固定在微孔中，防止?jié)B出，同時提高膜的耐磨性、耐曬性、耐蝕性和絕緣性,并減弱它對雜質(zhì)或油污的吸附。膜封孔的方法有很多，本工藝采用的是蒸汽封閉法， 。蒸汽封閉法的處理工22藝見表 9。 表 9 蒸汽 封閉法的處理工藝處理方法蒸汽壓力溫度 /C時間 /min蒸汽 封閉0.40.5MPa100110203

44、0（1）進(jìn)入蒸汽箱的工件一定要清洗干凈，避免殘留化學(xué)品存在而影響封孔效果。（2）注意蒸汽進(jìn)入封孔箱的位置，避免含水量過高的蒸汽直接噴在工件上。在蒸發(fā)過程中的水具有還原性，若滴在染色工件上將產(chǎn)生局部褪色。（3）為確保蒸汽室溫度其四周隔熱保暖宜用玻璃纖維，進(jìn)出口采用橡膠密封圈。蒸汽的輸入一定要待進(jìn)出口密封后進(jìn)行。2.7 烘干、入庫烘干、入庫 工件浸入烘道中烘干。入庫此步驟由工人手動完成，將工件下掛具，并把合格品包裝入庫，不合格產(chǎn)品放入廢品回收區(qū)。2.8槽液分析方法槽液分析方法(1)除油槽液的分析見表 10.表 10. 除油槽液的分析槽液成份分析項目技術(shù)要求（g/L）硫酸（工業(yè)級）游離硫酸50170

45、 (2)堿蝕槽液的分析見表 11.表 11 堿蝕槽液的分析槽液成份分析項目技術(shù)要求（g/L）氫氧化鈉游離 NaOH4585鋁離子Al3+140試劑:a)氟化鉀：固體 b)酚酞指示劑：1% c）鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液:1N堿蝕槽液游離氫氧化鈉和鋁離子的分析:23a）分析步驟移取堿蝕槽液 2mL 于 250mL 錐形瓶中，加 50mL 純水，滴加 2-3 滴酚酞指示劑，用 1N 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至溶液由紅色變?yōu)闊o色，即為第一終點。讀取消耗鹽酸標(biāo)液的毫升數(shù) V1。向上述試液中，加入 3g 氟化鉀，搖動使其溶解，此時溶液應(yīng)為紅色，繼續(xù)用 1N 的鹽酸滴定至溶液紅色消退。此時可再加少許氟化鉀驗證，似為無色則為第二終

46、點。 （若呈紅色繼續(xù)滴定至無色為止） 。讀取消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù) V2。b)計算游離 NaOH(g/L)=20（V1-V2/3）NHCl Al3+(g/L)=4.5V2NHCl(3)中和槽液的分析見表 12.表 12 中和槽液的分析槽液成份分析項目技術(shù)要求（g/L）硫酸（工業(yè)級）游離 H2SO4140-180（4）氧化槽液的分析見表 13.表 13 氧化槽液的分析槽液成份分析項目技術(shù)要求（g/L）硫酸（工業(yè)級）游離 H2SO4150-200Al3+20試劑：a)氟化鉀：20% b)酚酞指示劑 1% c)氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液:1N氧化槽液中游離硫酸的分析：a)分析步驟移取 5mL 氧化槽液于 2

47、50mL 錐形瓶中，加 50mL 純水，搖勻。加 20%氟化鉀溶液 10-15mL，滴加 3-4 滴酚酞指示劑，用 1N 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至無色變?yōu)榉奂t色為終點。讀取消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù) V1。b)計算24游離 H2SO4=9.8V1NnaOH總酸濃度的分析： a)分析步驟 移取 5mL 氧化槽液于 250mL 錐形瓶中，加 50mL 純水，滴加 3-4 滴酚酞指示劑，用 1N 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至試液由無色變?yōu)榉奂t色，且 30 秒不褪色為終點。讀取消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù) V2. b)計算 總酸濃度（g/L）=9.8V2NnaOH鋁離子的分析： 根據(jù)游離硫酸消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)

48、溶液的毫升數(shù) V1 和總酸消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù) V2 即可計算槽液中的鋁離子濃度。a)計算 Al3+（g/L）=1.8（V1-V2）NnaOH（5）著色槽液的分析見表 14表 14 著色槽液的分析槽液成份測定項目技術(shù)要求（g/L）硫酸游離 H2SO415-18硫酸亞錫Sn SO46-10硫酸鎳Ni SO46H2O15-25pH0.8-1.2著色槽液中硫酸亞錫的分析 a)試劑 淀粉：1% 鹽酸：1+1 碘標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.1N b)分析步驟 于 250mL 錐形瓶內(nèi)加入鹽酸（1+1）20mL，再移取著色槽液 10mL，再 50mL 純水及 1%淀粉溶液 3mL，搖勻，迅速用 0.1N 碘標(biāo)準(zhǔn)

49、溶液滴定至試液由無色變?yōu)闇\蘭色為終點。讀取消耗碘標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù) V。c)計算 Sn SO4（g/L）=10.74VNI225著色槽液中硫酸鎳的分析：a)試劑紫尿酸銨指示劑 氨-氯化銨緩沖溶液：pH=10 氟化鈉：飽和溶液氨水：（1+1） EDTA 標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.02mol/Lb)分析步驟移取著色槽液 1mL 于 250mL 錐形瓶中，加 50mL 純水，5mL 氟化鈉飽和溶液，滴加 2-3 滴氨水調(diào)微堿性，加 pH=10 緩沖溶液 10mL，少許紫尿酸銨指示劑，充分震蕩后，用 0.02M 的 EDTA 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紫紅色為終點。讀取消耗 EDTA 標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù)。 c)計算 Ni SO4

50、6H2O（g/L）=262.9VMEDTA著色槽液中游離硫酸的分析： a)分析步驟 移取著色槽液 50mL 于 300mL 燒杯中，在 pH 計上，將復(fù)合電極放入帶測溶液中，固定好（pH 計應(yīng)預(yù)先用標(biāo)準(zhǔn) pH 緩沖溶液標(biāo)定好） 。用 1N 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至試液 pH 為 2.1 既為終點。b)計算游離 H2SO4（g/L）=0.98VNnaOH著色槽液中 pH 的分析： a)試劑和儀器 pH=6.86 緩沖溶液 pH=4.00 緩沖溶液 PHS-2C 酸度計及 pH 復(fù)合電極 b)測定方法 將酸度計預(yù)熱，待儀器穩(wěn)定后，分別用 pH=6.86，pH=4.00 的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行標(biāo)定，然后測定槽

51、液的 pH 值。（6）封孔槽液的分析見表 15表 15 封孔槽液的分析槽液成份測定項目技術(shù)要求（g/L）封孔劑Ni2+常規(guī) 0.8-1.2 綠料 1.5-2.526F 0.1-1.0 最佳 0.3-0.6pH5.5-6.6 最佳 5.8-6.2（7）封孔槽液中鎳的測定a)試劑紫尿酸銨指示劑 氨-氯化銨緩沖溶液：pH=10 EDTA 標(biāo)準(zhǔn)溶液：0.02Mb)分析步驟移取 5ml 封孔槽液于 250mL 的錐形瓶中，加 pH=10 緩沖溶液 10mL，加50mL 純水，加少許紫尿酸銨指示劑，用 0.2M 的 EDTA 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定由橙黃色變?yōu)榱磷仙?，?30 秒不變色為終點。讀取消耗 EDTA 標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù)。c)計算 Ni2+（g/L）=11.74VMEDTA封孔槽液中 pH 值的測定： 測定方法同著色槽液 pH 的測定。封孔槽液中氟