Способ регулирования плотности тока при гальванообработке

 

Изобретение относится к области автоматизации нанесения гальванопокрытий . Сущность изобретения. В ванну устанавливают вспомогательный электрод, подключают вместе с главным электродом к одному полюсу источника питания, а подвеску с деталями к другому. На предварительной стадии, используя эталонные детали различной вольтамперной характеристики, определяют и фиксируют эталонную линию равной плотности тока. Определяют для эталонных деталей соответствующие зависимости тока через вспомогательный электрод I.-. от тока ванны I, определяют точки пересечения каждой из указанных зависимостей с осью абсцисс Тбэ Крайние из точек пересечения I 8ЭКО L83 mo ИСПОЛЬЗУЮТ-. jB качестве границ зоны Z. Опускают в ванну подвеску с обрабатываемой лью (деталями) и определяют ее вольтамперную характеристику 11д L(l), | где Од, - напряжение между деталью и главным электродом, В; I - ток ванньцА. Одновременно определяют соответствующую ей зависимость тока через вспомогательный электрод 1в. от тока ванны и продолжают ее до пересечения с осью I еэ в точке I «До Если точZ , сока 1ад0 находится внутри зоны то в ванне устанавливают ток 1, ответствующий точке пересечения вольтамперной характеристики детали 11д - L(I) с эталонной линией равной плотности тока 1Тдэ Ј(1)рг гconst. Если точка пересечения 1ед,0 находится снаружи зоны Z, смещают вольтамперную характеристику детали Ид 1;(33) параллельно самой себе относительно оси и на величину ди, . которую определяют по формуле: Аид Кпгде Д ид г величина смещения вольт-амперной характеристики детали, В} U1ел величина отклонения значения 10д0 от ближайшей границы зоны Z, А; К п - коэффициент пропорциональности, определяемый экспериментально на предварительной стадии и одинаковый для деталей любой конфигурации. После опускания детали в ванну определяют ориентировочную площадь детали Определяют требуемый ток ванны 1Дд и сравнивают со значением тока I А которое получают при пересечении вольт-амперной характеристики детали L(l) с эталонной линией равной плотности идэ s. f9(I)p3 COns-b в этом случае, если 1д5 1эд, вольтамперную характеристику детали смещают вниз, если , вольт-амперную характеристику детали L(l) смещают вверх при VI I4-1 00 Ю ЧЭ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ И СТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s с 25 D ?1/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

Н A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ "с, i

) и

1 „0

1,0 ()

/ вам

ГОСУДАРСТВ E Н НОЕ ПАТЕ НТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4823667/26 (22) 07.05 ° 90 (46) 30.11.92. Бюл. М 44 (7l) Центральный научно-исследовательский институт материалов (72) Г.П.Петров, А.В.Максимов и Б.А.Цветков (56) Заявка Франции Л 2398125, кл. С 25 D 21/12, 1978.

Авторское свидетельство СССР

К 1650794, кл. С 25 и 21/12, 1989 (Заявка 1 4640180/О?, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства). (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЛОТНОСТИ

ТОКА ПРИ ГАЛЬВАНООБРАБОТКЕ (57) Изобретение относится к области автоматизации нанесения гальванопокрытий. Сун1ность изобретения. В ванну устанавливают вспомогательный электрод, подключают вместе с главным электродом к одному полюсу источника питания, а подвеску с деталями к другому. На предварительной стадии, используя эталонные детали различной вольтамперной характеристики, определяют и фиксируют эталонную линию равной плотности тока. Определяют для эталонных деталей соответствующие зависимости тока через вспомогательный электрод I >- от тока ванны I, определяют точки пересечения каждой иэ указанных зависимостей с осью абсцисс I>>. Крайние из точек пересечения Т э„ и Т, используют....в качестве границ эоны Z. Опускают в ванну подвеску с обрабатываемой дета» лью (деталями) и определяют ее вольтамперную характеристику U = L(I), де Ug — напряжение между деталью

„„5U „„1778199 А1 и главным электродом, В, I — ток ван- ны, А. Одновременно определяют соответствующую ей зависимость тока через вспомогательный электрод Ia< от тока ванны и продолжают ее до пересечения с.осью I e точке Тв . Если точка Т 1 находится внутри зоны Z, то в ванне устанавливают ток I, соответствующий точке пересе ения вольтамперной характеристики детали Т1 =, = L(I) с эталонной линией равной, плотности тока Up = Е (Т)р = a„ t.

Если точка пересечения Т находится снаружи эоны Z, смещают вольтамперную характеристику детали 11д

1;(н) параллельно самой себе относительно оси U на величину A Uh, которую определяют по формуле:

= 1р 6 I где Ь Ug ; величина сме) щения вольт-амперной характеристики детали, В, ц Тв — величина отклонения значения ТЕ от ближайшей границы зоны Z, А, I: „ — коэффициент пропорциональности, определяемый экспериментально на предварительной стадии и одинаковый для деталей .любой конфигурации. После опускания детали в ванну определяют ориентировочную площадь детали Вдэ. Определяют требуемый ток ванны Т* и сравнивают со значением тока Т, которое получают при пересечении вольт-амперной характеристики летали

Т1д = Т.(Т) с эталонной линией равной плотности U z f (I) p>„ „zg. В этом случае, если I I, вольтамперную характеристику летали смещают вниз, если Т < I, вольт-амперную характеристику детали (!д =

= L(I) смещают вверх, при Ipq= I

3 177 199 устанавливают Up = О, 1 с. и 1 з.п. Ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к автомати" зации нанесения гальванопокрытий и моl жет быть использовано рля регулирования средней плотности тока .на ре- 30 талях из::электропроводных материалов при обработке их в гальванической ванне.

Известен способ регулирования плотности катодного тока, по кото- 15 рому определяют (вычислением или измерением) вспомогательную функцию

=f (Х) p, o„ y — линии равнои плот ности тока, где U — напряжение на электродам ванны, В, I — общий ток 20 ванны, А; P y — заданная плотность тока, А/дм ; погружают детали в ванну и устанавливают метором последовательного приближения значения тока ванны, соответствующего точке на линии рав25 ной плотности тока. Однако данный способ не обеспечивает возможность построения одной линии равной плотности тока, обеспечивающей приемлемую точность регулирования плотности тока ® для деталей различной конфигурации.

Известен способ регулирования средней плотности тока при гальванообработке, принятый за прототип, по которому в ванну устанавливают вспомога- 5 тельный электрод, подключают его к тому же полюсу источника. питания, что и главный электрод, определяют и фик-, сируют эталонную линию равной плотности тока ОДэ1 = fþ,f(I) Äç со в для э а 10 лонных деталей с коэффициентом Формы

К и используют ток Iö через вспомогательный электрод для автоматического учета коэффициента формы деталей К щ, что обеспечивает повышение 35 точности регулирования плотности тока.

Недостатком способа-прототипа является дискретность учета коэффициента формы деталей, что связано с дискретностью выбора требуемой линии из се.- 50 мейства эталонных линий равной плотности тока, соответствующих эталонным деталям с различными КФА, что снижает точность регулирования плотности тока ° 55

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности регулирования плотности тока.

Указанная цель достигается тем, что определяют на предварительной стадии для эталонных деталей эталонные зависимости тока через вспомогательный электрод 1ьэ от тока ванны

: в, = gi (I)...I.,„= „(?) определяют точки Хвэ, ... Т э „ пересечения каждой из указанных зависимостей с осью ординат I, крайние из точек пеРесечениЯ 1@э„, I o. запоминают и используют в качестве границы зоны Z сохранения коэффициента

Формы К э, определяют зависимость

Iag = $g (I) тока через вспомогательный электрод Iqg от тока ванны I соответствующую вольт-амперную характеристику Ug = L>(I) обрабатываемой детали, и продолжают ее до пересечениЯ с осью Твэ в точке I ; если .точка IstI находится вне зоны Z, смещают вольт-амперную характеристику детали Ug = 1 (I) параллельно самой себе относительно оси U на величину

6 Уд, которую определяют по формуле:

Зад =К Ищ, где АБд — величина смещения вольт-амперной характеристики детали, В, 5, I z - величина отклоне-! ния значения Х вд от .ближайшей границы зоны Z, А, К э — коэффициент пропорциональности, определяемый на предварительной стадии и одинаковый для деталей любой конфигурации. Для выявления направления смещения (вверхвниз) определяют ориентировочную площадь детали S > в соответствии с зависимостью 0, = (ВЭ),=сои . где

U — напряжейие между главным элекЭ тродом и эталонной деталью, В; Я э.— площадь эталонной детали, дм ; постоянное значение тока ванны, А, причем эта зависимость зафиксирована на предварительной стадии, определяют требуемый ток ванны Ipy = Py< 6 сравнивают значение 1 э со значением тока I g, которое получают .в точке пересечения вольт-амперной характеристики детали 11 = (?) с эталоннай линией равной плотности, при этом, если Ip > I * — вольт-амперную зависимость смещают вниз; если смещают вверх, при I = I — устанавливают AUD = О, и устанавливают.

18, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 19, цифроаналоговый преобраз ова тель (ЦАП) 20, информационное табло 21, устройство связи 22 информационного табло 21 с процессором 16, магистральный усилитель ?3.

Установка, осуществляющая регулирование плотности тока с использованием предлагаемого способа, работает следующим образом. На предварительной стадии в ванну 1, содержащую главный 2 и вспомогательный 4 электроды, поочередно завешивают эталон-.

15 ные плоские детали с коэффициентом формы К1 с различной .площадью, затем включают источник- питания 7. Коммутатор 14 flAcflefloBBTBJlbHQ опрашивает. амперметр 9, вольтметр 10, шунты 8 и 12, главный электрод 2 и через АЦП

15 в процессор 16 передается исходная информация лля .обработки. Информация также отображается на информационном табло 21, имеющем связь через устройство 22 с процессором 16.

Изменяя ток ванны 1, получают эталонные вольт-амперные характеристики

Ug = f g (I) для всех эталонных деталей затем по ним определяют эталонную линию равной плотности U Дэ

= и (Т)р, „ . Одновременно определяют эталонные зависимости тока через вспомогательный электрод IB от тока ванны I: I B, = g (I)... I д =

35 = д {Т) . Графики этих зависимостей продолжают до пересечения с осью Т» и крайние из точек пересечения I,o и IBggp принимают в качестве границы зоны Z.

40 Затем в ванну опускают обрабатываемые детали и включают минимальный ток I ;„, опрелеляя при этом напряжение U я1,„ и величину тока IBg <,11 идущую через вспомогательный электрод.

45 Затем величину тока Т ванны устанав- . ливают равной I 1 фиксируя при этом величину Ug< и Т вД1, после чего по точкам с координатами (Т ;„, Up „„„) и (I 1 Д1) определяется вольт-ампер50 ная характеристика детали U> = 1,(I), а по точкам с координатами (I

IB, щ,„) и (ТД,, ТрД, ) определяется зависимость I B4 = ll Д, (Т) ТоКВ через вспомогательный электрод от тока ван- 55 ны I. Далее определяют величину тока Т д, соответствующую точке пере> сечения характеристики U — — L(I) с

5 177 заданный ток ванны I соответствующим точке пересечения смещенной вольтампеРной хаРактеРистики Б11 м = .

= L «(I) с эталонной линией.

Кроме того, значение Il выбирают в пределах от I „,;„ до 3Т „,;д, где

I — минимальное значение тока вы11 1 11 прямителя, так как.это обеспечивает наиболее достоверное значение Sj по отношению к реальной площади детали S, давая усредненное значение S B как по замеру электродного потенциала Avp, так и по замеру наклона вольт-амперной характеристики

V< = т.(I).

На фиг. 1 представлена блок-схема установки, реализующей предлагаемый способ, на фиг. 2 — вид А на фиг.1; на фиг. 3 - вольт-амперные характеристики эталонных деталей Ur =L (Т)

1 ...U 1. „(I), график эталонной линии равной плотности тока Т1д =

= и (Т)р ., вольт-амперные xai рактеристики детали Т1 = L(I), U < = граф к зависЙмОсти Б =Р($ )Т с011в для эталонных деталей; на фиг. 5графики эталонных зависимостей

Т з, = Р (I) ° ° ° I » = g„{I) об разуемая ими зона Z, графики зависимостей Iьд, = 1А,(Т), ТОАz = АБАЯ(Т) ° фиг.6, 7 и 8 относятся к примерам и подробные пояснения к ним даны ниже. На фиг. 6 приведены вольт-амперные характеристики эталонных . и экспериментальных обрабатываемых деталей; на фиг. 7 - график зависимости Б = F(S>)z «р, на фиг. 8 графики эталонных зависимостей тока через вспомогательный электрод от тока ванны для эталонных и экспериментальных деталей.

Установка солержит гальваническую ванну 1, в которой установлены главный электрод 2, деталь 3, вспомогательный электрод 4, состоящий из стержней 5, скрепленных изоляционной планкой 6 и подключенных к сопротивлениям К, — R>, источник питания 7 с шунтом 8 в его цепи, амперметр 9 и вольтметр 10, регулировочное.сопротивление 11 в цепи вспомогательного электрода 4, шунт 12, устройство регулирования плотности тока 13, вклю чаюц>ее коммутатор 14, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 15, процессор 16, постоянное запоминающее устройство1(ПЗУ) 17, пульт управления

8199 6 эталонной линией равной плотности

БДЭ = йз {Т) ., Определяют

7 1778199 8 точку I <

Величину A VA смещения вольт-амперной характеристики детали определяют по Формуле 1Î

О 12

Ь = - -- — -- = 480 В/А.

Дд О,25 ° 1О

ВД<

Кп а

QUA = К„hIBg), rpe K„ - коэффициент пропорциональности устанавливаемь<й экспери 15 ментально, В соответствии со значением по зависимОсти Uву F (S>) I при плотности тока Р> и сравнивают со значением I+. Если Ig I >A — смещают вольт-амперную характеристику детали Up, = 1.(<.) вверх параллельно самой себе относительно оси U на величину Д0<, если Ig> >Хвд — то вниз, при этом она пересечет эталонную линию равной плотности U э =

ЗО

= 1э () Р = сод 1 в точ ке оотве ствующей заданному току I .

В качестве примера определяли площадь поверхности деталей средней сложности c S< = 0 6 дм, В г

= 0,95 дм, S = 0,5 дм в ванне эле- 35 ктрохимическогp обезжиривания при плотности тока P = 3 A/дм

Для этих деталей были сняты вольтамперные характеристики UA = I.*ЩИ зависимости тока через вспомогатель-. ный электрод от тока ванны Iвд =

= f>(I) . Указанные графики были продолжены до пересечения с осью IB> в точках IBA в qo > еА,, деталей 1 и 2 точки йересечейия находятся вне зоны Z. Через точку на эталонной линии равной плотности, соответствующей Е в< = Р S < = 1,8 А, проводим параллельно Од = 7,(I) смещенную вольт-амперную характеристику

UAq< = Lpga (I) детали 1. Смещение

Д Ug составило 0,12 В. Величина отклонениЯ значениЯ I вд, От ближней границы зоны 7. составила Д Х 4,, =

0,25 р,А, Отсюда коэФФициент про- 55 порциональности

Для детали 22 величина ДI > = в z

= 0,2/hA, откуда находим Д Vpz = Кц

F Дт. = 480 0,2 ° 10 = 0,096 В. На вольт-амперной характеристике ДОд

= T,д (I) детали 2. Определяем при

I = 0,3 А напряжение Бд, = 1,95 В, при котором ориентировочная площадь

S 3 в соответствии с графиком зависимости Б5 = Р(Бэ) I< = p 34 состав ляет 0,75 дм г.. Требуемый ток для

S составит Igg< = 2,25 А. В точзг ке пересечения характеристики UA

= 1 (Х) с эталонной линией равйой плотности Up>= f>(I)p 3 получаем значение тока Igg< = 1,95 А. Поскольку ХАз y I>pz смещаем характеристику Ug = 1,< (I) параллельно себе на велйчину ДБ« = 0,096 В и находим значение тока Iy> = 2,55 A в точке пересечения Up =Т.дz«(I) с V = f (I) p >, которое обеспечит заданную плотность тока P =

= 3 А/дм . При этом относительная г. погрешность регулирования плотности, тока составит:

2 55

1001 = 10ф, 0 95

Для летали 3 точка пересечения

Хв О находится внутри зоны Z, поэтому ток для нее устанавливают соответственно точке пересечения вольтамперной характеристики Vp =

= I,p,3(I) детали 3 с эталонной линией равной плотности БАэ = f <(I) p

y=3j который равен 1,35 А. При этом относительная погрешность регулирования плотности тока

1 35

--------- ° 100 = 101, 0,5 о

3 3 о, Относительная погрешность регулирования плотности тока по способу, взятому за прототип, по которому требуемый ток ванны определяется точкОЙ пересечения Бф, = T.p,z(I) c эталонной линией равной плотности V

Дз

= f > (I) p, составит ъ=

1 95 г

100 = 32

0 95

3 о т.е. предлагаемый способ повышает точность регулирования плотности тока в

3-4 раза.

1778199

1. Способ регулирования плотности тока при гальванообработке, включаю- 5 щий установку в ванну вспомогательного электрода, подключение его к источI нику питания, главного электрода, определение и фиксацию на предварительной стадии эталонной линии равной 10

nJIOTHOCTN TO KB БАЭ = Г Э (Т) Р О„ ф для эталонных деталей с одинаковым коэффициентом Формы К,, погружение обрабатываемой детали в ванну и установку заданного тока ванны I y соот- 15 ветствующим точке на пересечении вольтамЪерной характеристики детали Ug =

= L (I) с эталонной линией равной пло™Ос ™ ТОка Up,y = Йg (I) pg co

О т л и ч а ю У1 и Й с я тем, чтО с 20 целью повышения точности регулирования плотности тока, определяют на предварительной стадии для эталонных деталей эталонные зависимости тока через вспомогательный электрод I»

25 оТ тОка ванны I I в3 = g ((2) ° ° ° III3II

= t „(I), определяют точки I о ...

I »„nåðåñe÷åHèÿ каждой из указанных зависимостей с осью абсцисс 1 Э, краиние из точек пересечения III>

30 вэ <0.

?вэ„запоминают и используют в качестве границы зоны Z сохранения коэфФициента Формы V>>, определяют зависимость IвА = Ц .(I) тока через вспомогательныи электрод ?вАот тока ван 35 ны I, соответствующую вольт-амперной характеристике U = 1. (I) обрабатываемой детали, и продолжают ее до пересечения с осью I в точке 1 вэ ВДо если точка Iö находится вне зоны 2, смещают вольт-амперную характеристику детали ИА = I,A(I) параллельно самой себе относительно оси U на величину 6 Ц, которую определяют по

Формуле:

ЛБА = Кр Isy,э

Формула изобретения где g U — величина смещения вольтА амперной характеристики детали, В, (I < — величина отклонения знавД чения Х в„. от ближайшей вьо границы зоны Z, А, V. „- коэффи цие нт пропорциональности, определяемый на предварительной стадии и одинаковый для деталей любой конфигурации, а для выявления направления смещения (вверх-вниз) определяют ориетировочную площадь детали S в соответствии с зависимостью

Э) I =C0Il5t е U — напРЯжение MeNny главным

5Э электродом и эталонной деталью, В, S > — площадь эталонной детали дм2;

I — постоянное значение тока

l ванны, А, зафиксированной на предварительной стадии; определяют требуемый ток ванны ХА = Р S » сравнивают значение ТАэ со значением тока Хвд, которое получают в точке пересечения вольт-амперной характеристики детали

УА Ед(1) с эталонной линией равной п 1oTHocTH прН 3ToM ecJlH ?АЭ IЗД вольт-амперную характеристику детали смещают вниз, если I c. смещают вверх, при I > — I A — устанавливают /Up = О, и устанавливают заданный ток ванны I - соответствующим точке пересечения сме-щенной вольт -амперной характеристики

Upe = 1.Ае ц(Т) . с эталонной линией.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что значение I1 выбирают в пределах .от IAI„„po 3I»II где I IIII — минимальное значение тока выпрямителя, i пе зэ

Фиг.1

s 855

Фиг, 2

1778199 я,о

hami

04

1/рРО

04

«в

Уд

У,2

zo

ipse

rate

Alga

1778199

Рд l Z

Риг, Х

1778199.

f,7

Редактор

Заказ ч166 Типаж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета о изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )K-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101

Ъ фу

Составитель Б.Цветков

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор В.Петрами