Способ регулирования плотности тока при гальванообработке

)5 ГОСУДАРСТВЕН ВЕДОМСТВО С ГОСПАТЕНТ СС ПАТЕНТНОЕ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ У о СССР 12, 198 которой авторск и-,в Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛ(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЛОТНОСТИТОКА ПРИ ГАЛЬВАНООБРАБОТКЕ(57) Изобретение относится к области автоматизации нанесения гальванопокрытий, Суц 1 ность изобретения. Вванну устанавливают вспомогательныйэлектрод, порключают вместе с главным электродом к одному полюсу источника питания, а подвеску с деталямик другому. На предварительной старии,используя эталонные детали различнойвольтамперной характеристики, определяют и Фиксируют эталонную линиюравной плотности тока. Определяют дляэталонных деталей соответствующиезависимости тока через вспомогательный электрод 1 . от тока ванны 1,определяют точки пересечения каждойиэ указанных зависимостей с осьюабсцисс 1 э. Крайние из точек пересечения 1 ц и 1 ц используют, .вкачестве границ эоны Е. Опускают вванну подвеску с обрабатываемой дета-.лью (деталями) и определяют ее вольтамперную характеристику Цд = 1.(1),де 0 - напряжение межпу деталью и главным электрором, В, 1 - ток ван- ны, А, Одновременно определяют соответствующую ей зависимость тока через вспомогательный электрод 16 от тока ванны и проролжают ее до пересечения с.осью 1 в точке 1 вд . Если точка 1 вд находится внутри зоны Е, то в ванне устанавливают ток 1, соответствующий точке пересечения вольт амперной характеристики детали = 1,(1) с эталонной линией равной плотности тока 11 д = Е(1)Р=сопЬ Если точка пересечения 1 нахорится снаружи эоны 2, смещают вольтамперную характеристику детали Цд1;(ц) параллельно самой себе относительно оси 11 на велицину д 11 дкоторую определяют по Формуле: 611 д = = 1 р 6 1 ь где 6 1),; величина сме)щения вольт-амперной характеристики детали, В, ц 1 ц - величина отклонения значения 1 Ед от ближайшей гран цы зоны Е, А, 1:- коэффициент пропорциональности, определяемый экспериментально на предварительной стадии и одинаковый для деталей .любой конфигурации, После опускания детали в ванну определяют ориентировочную площарь детали Вэ. Определяют требуемый ток ванны 1 и сравнивают со значением тока 1, которое получают при пересечении вольт-амперной характеристики ретали 11 д : 1.(1) с эталонной линией равнойплотности Бд э(1) Р 5:сооМэтом случае, если 1 ) 1 , вольтамперную характеристику ретали смецают вниз, если 1 (14, вольт амперную характеристику ретали д =Изобретение относится к автомати" зации нанесения гальванопокрытий и моlжет быть использовано рля регулирования средней плотности тока .на ре- ,10 талях изэлектропроводных материалов при обработке их в гальванической ванне.Известен способ регулирования плотности катодного тока, по кото-15 рому определяют (вычислением или измерением) вспомогательную Функцию У =й(1) р в - линии равной плот" ности тока, где 11 - напряжение на электродам ванны, В, 1 - общий ток 20 ванны, А; Р- заданная плотность тока, А/дм ; погружают детали в ванну и устанавливают метором последовательного приближения значения тока ванны, соответствующего точке на линии рав 35 ной плотности тока, Однако данный способ не обеспечивает возможность построения одной линии равной плотности тока, обеспечивающей приемлемую точность регулирования плотности тока ф для деталей различной конфигурации,Известен способ регулирования средней плотности тока при гальванообработке, принятый за прототип, по которому в ванну устанавливают вспомога тельный электрод, подключают его к тому же полюсу источника. питания, что и главный электрод, определяют и фик-, сируют эталонную линию равной плотности тока ОДэ, = 2,(1)рз-соев 6 для э аВ лонных деталей с коэффициентом Формы Ки используют ток 1 в через вспомогательный электрод для автоматического учета коэффициента Формы деталей Кф , 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 К, что снижает точность регулирования плотности тока55Целью 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 1 ьр от тока ванны 1: 1 в, = , (1)1.в,=в(1) опРеделЯют точки 1 вэ,1 вв пересечения каждой из указанных зависимостей с осью ординат 1 вз, крайние из точек пересечения 1 в , 1 о. запоминают и используют в качестве границы зоны 2 сохранения коэффициента Формы К, определяют зависимость 1 в =(1) тока через вспомогательный электрод 1 вд от тока ванны 1, соответствующую вольт-амперную характеристику Бд = 1.А(1) обрабатываемой детали, и продолжают ее до пересечения с осью 1 в в точке 1 в ; если .точка 1 з находится вне зоны 2, смещают вольт-амперную характеристику детали БА = 1,(1) параллельно самой себе относительно оси 11 на величину 5 Бд, которую определяют по Формуле: Зад =К Ивл., где дед - величина смещения вольт-амперной характеристики детали, В, Д 1 в - величина отклонения значения 1 вА от .ближайшей границы зоны 2, А, К- коэффициент пропорциональности, определяемый на предварительной стадии и одинаковый для деталей любой конфигурации. Для выявления направления смещения (вверхвниз) определяют ориентировочную площадь детали 8в соответствии с зависимостью 0 = Р(8) 1,:сои где 11 - напряжейие между главным элекэтродом и эталонной деталью, В Я в. - площадь эталонной детали, дм, 1, постоянное значение тока ванны, А, причем эта зависимость зафиксирована на предварительной стадии, определяют требуемый ток ванны 1 р = Р 8 сравнивают значение 1 со значением тока 1, которое получают .в точке пересечения вольт-амперной характеристики детали 11 = 1.(1) с эталонной линией равной плотности, при этом, если 1 А ) 1 в - вольт-амперную зависимость смещают вниз; если 1, с 1 цсмещают вверх, при 1 = 1 в - устанавливают 611 = О, и устанавливают.18, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 19, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 20, информационноетабло 21, устройство связи 22 информационного табло 21 с процессором 16,магистральный усилитель 23.Установка, осуществляющая регулирование плотности тока с использова. нием предлагаемого способа, работаетследующим образом, На предварительной стадии в ванну 1, содержащуюглавный 2 и вспомогательныйэлектроды, поочередно завешивают эталон ные плоские детали с коэффициентомФормы К с различной площадью, затем включают источник-питания 7. Коммутатор 14 последовательно опрашивает.амперметр 9, вольтметр 10, шунты 8и 12, главный электрод 2 и через АЦП15 в процессор 16 передается исходная информация для .обработки. Информация также отображается на информационном табло 21, имеющем связьчерез устройство 22 с процессором 16,Изменяя ток ванны 1, получают эталонные вольт-амперные характеристикиБ = Гв (1) для всех эталонных деталейзатем по ним определяют эталоннуюлинию равной плотности 11 Дээ(1) р,:сочв . Одновременно определяют эталонные зависимости тока через вспомогательный электрод 1 з оттока ванны 1: 1 вз = , (1) 1 вэо 35 = 0 я(1). Графики этих зависимостейпродолжают до пересечения с осью Хври крайние из точек пересечения 1и 1 в 0 принимают в качестве границы зоны 7.40 Затем в ванну опускают обрабатываемые детали и включают минимальныйток 1 ;, определяя при этом напряжение ПД д и величину тока 1 вД а 1 ьидущую через вспомогательный электрод,45 Затем величину тока 1 ванны устанавливают равной 1 д,фиксируя при этомвеличину Б и 1 вД , после чего поточкам с координатами (1;, ПД ,) и(1 р , 1 д, ) определяется вольт-ампер 50 ная характеристика детали Бд = 1,(1),а по точкам с координатами (1;,1 вд . гав) " (1 д, 1 вд, ) определяетсязависимость 1 вД =Д,(1) тока черезвспомогательный электрод от тока ван- - 55 ны 1, Далее определяют величину то"ка 1 д, соответствующую точке пере сечения характеристики Бд -- Ь(1) с 5 177заданный ток ванны 1 соответствующим точке пересечения смещенной вольтамперной характеристики Бм -- .= 1,д м(1) с эталонной линией.Кроме того, значение 11 выбираютв пределах от 1 ,; до 31,; , где1 - минимальное значение тока выЙ 3 Опрямителя, так как.это обеспечиваетнаиболее достоверное значение Б,по отношению к реальной площади детали Бд, давая усредненное значение Бдз как по замеру электродногопотенциала 11, так и по замерунаклона вольт-амперной характеристики11 = 1.(1).На Фиг. 1 представлена блок-схемаустановки, реализующей предлагаемыйспособ, на фиг. 2 - вид А на Фиг.1;на Фиг. 3 - вольт-амперные характеристики эталонных деталей 11, =1, (1)1Бп = 1,(1), график эталоннойлинии равной плотности тока 11 д == Э (1) з= сов, вольт-амперные характеристики детали 11 = 1.(1), Ы,ч =график зависймости Б =Р(Б)1 .4,для эталонных деталей; на Фиг. 5 графики эталонных зависимостей16 э, =(1) 1 вз = п (1), образуемая ими зона Е, графики зависимостей 1 вД, = (1), 1 цАг = 1)Да(1) .Фиг,6, 7 и 8 относятся к примерам и подробные пояснения к ним даныниже. На фиг. 6 приведены вольт-амперные характеристики эталонных . иэкспериментальных обрабатываемых деталей; на фиг. 7 - график зависимости Б = Р(Б) ,1 , на Фиг. 8графики эталонных зависимостей токачерез вспомогательный электрод оттока ванны для эталонных и экспериментальных деталей,Установка солержит гальваническуюванну 1, в которой установлены главный электрод 2, деталь 3, вспомогательный электрод 1, состоящий изстержней 5, скрепленных изоляционнойпланкой 6 и подключенных к сопротивлениям К, - В., источник питания 7с шунтом 8 в его цели, амперметр 9и вольтметр 1 О, регулировочное.сопротивление 11 в цепи вспомогательного электрода Й, шунт 12, устройстворегулирования плотности тока 13, включающее коммутатор 14, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 15, процес"сор 16, постоянное запоминающее устройство(ПЗУ) 17, пульт управления 8199 6 эталонной линией равной плотности11 АЭ = э(1) Р = сор . Определяютточку 1 о пересечения зависимости 1, = д (1) с осью 1, В случае, если тоцка 1 , находится за пределами зоны Е, определяют ве личину д 1 в отклонения 1,0 от ближайшей границы зоны Е.Величину Д 11 смещения вольт-амперной характеристики детали определяют по Формуле 1 О ДОь, О 12---- 80 НЮ, Д 1 д, О,25 1 ОКп д фД 18 А,, гре Кп - коэФФициент пропорциональности, устанавливаемый экспериментально,В соответствии со значениемпо зависимости ив = Р(Б)1 иопределяется ориентировочная площадь детали Б, определяют необ Оходимый для нее ток 1 А при плотности тока Р и сравнивают со значением 1 А, Если 1 с 1 А - смещают вольт-амперную характеристикудетали Б = 1,(1) вверх параллельносамой себе относительно оси 11 навелицину д 11, если 1 ) вд - товниз, при этом она пересечет эталонную линию равной плотности Бюэ =ЗО= 1(1)р в в точке, соответствующей заданному току 1.В кацестве примера опререляли площадь поверхности деталей среднейсложности с Б, = 0,6 дм , Бг =г= 0,95 дм, Бв = 0,5 рм в ванне электрохимицеского обезжиривания приплотности тока Р = 3 А/дм .Для этих деталей были сняты вольтамперные характеристики ад = 1.ЩИзависимости тока церез вспомогатель Оный электрод от тока ванны 1 вА == (1) . Указанные граФики были продолжены до пересечения с осью 1в точках 1 ьА о1 в о ь 1 еАДлдеталей 1 и 2 тоцки пересечения находятся вне зоны Е. Через точку наэталонной линии равной плотностисоответствующей 1 = Р Б= 1,8 А,проводим параллельно 11 = Е,(1) смещенную вольт-амперную характеристику 5 ООд 1 с= 1 дм(1) детали 1. СмещениеД 11 д, составило 0,12 В. Величина отклонения значения 1 вл, от ближнейграницы зоны Е составила Д 1 , =0,25 р,А, Отсюда коэФФициент пропорциональности Для детали 22 величина Ь 1=в г = 0,2/ЧА, откуда находим- Д 11 дг = Кп 1 Х Д 1 в = ФЯО 0,210= 0,096 В. На вольт-амперной характеристике ЬО = 1,д (1) детали 2. Определяем при 1= 0,3 А напряжение о г, = 1,95 В, при котором ориентировочная площадь Бв соответствии с граФиком зависимости 115 = Р(Б),1, осоставляет 0,75 дм г . Требуемый ток для Б , составит 1 дг = 2,25 А. В тоцке пересечения характеристики 11г = 1 А (1) с эталонной линией равной плотности Од = Г (1)рполучаем знацение тока 1 А, = 1,95 А, ПосколькУ 1 АзР 1 Дг, смещаем хаРактеРистику 11 = 1,дг(1) параллельно себе на велйцину Д 0 д = 0,096 В и находим знацение тока 1 г = 2,55 А в точке пересечения 0 =1.д ,м(1) с 11= й (1) р , которое обеспечит заданную плотность тока Р -- = 3 А/дм . При этом относительнаягпогрешность регулирования плотности , тока составит:2 55100: 103,0 953оДля ретали 3 точка пересечения 1 в о находится внутри зоны Е, поэтому ток для нее устанавливают соответственно точке пересечения вольтамперной характеристики Уд = = 1,д(1) детали 3 с эталонной линией равной плотности БАэ = Е г (1) рръ=зг который равен 1,35 А. При этом относительная погрешность регулирования плотности тока1 35- 10 г,0,5о3 30Относительная погрешность регулирования плотности тока по способу, взятому за прототип, по которому требуемый ток ванны определяется точкой пересечения 11 Аг = 1,А (1) сэталонной линией равной плотности БАДэ = Г(1)р , составить=Ъ1 95100 = 32(0 953Эт.е, предлагаемый способ повышает точность регулирования плотности тока в 3-4 раза.1, Способ регулирования плотноститока при гальванообработке, включающий установку в ванну вспомогательного электрода, подключение его к источнику питания, главного электрода, определение и Фиксацию на предварительной стадии эталонной линии равной 10плотности тока 11 дэ (1)Р: соп 51для эталонных деталей с одинаковымкоэффициентом Формы 1(, , погружениеобрабатываемой детали в ванну и установку заданного тока ванны 1соответствующим тоцке на пересечении вольт-.амперной характеристики детали 11 д == 1.(1) с эталонной линией равнойплотности тока Бд = (1) Р:соп 5 Ыотличающи Йся тем, чтос 20целью повышения точности регулирования плотности тока, определяют напредварительной стадии для эталонныхдеталей эталонные зависимости токачерез вспомогательный электрод 1 вэ25от тока ванны 1: 1 вэ, =(1)1 вэ == (1), определяют точки 1 вв,о1 Вэ пересечения каждой из указанных зависимостей с осью абсцисс 1краиние из точек пересечения 1 вэч30вэ,1 Взапоминают и используют в качестве границы зоны 2 сохранения коэфФициента Формы Кэ, определяют зависимость 1 Вд = Цд,(1) тока через вспомогательныи электрод 1 дот тока ванч 35ны 1, соответствующую вольт-ампернойхарактеристике 1 д = 1.д(1) обрабатываемой детали, и продолжают ее до пересечения с осью 1 в точке 1 В.вэ вдоесли точка 1 д находится вне зоны 2,смещают вол ьт-амперную ха ра ктери с тикудетали Ид = 1,д(1) параллельно самой себе относительно оси Б на величину 6 Ц, которую определяют поФормуле;45ЬБд = 1Ь 1 ед ф Формула изобретения где Ь И - величина смещения вольтАамперной характеристикидетали, В,О 1- величина отклонения знавДчения 1 . от ближайшейввограницы зоны 2, А,К - коэффициент пропорциональности, определяемый напредварительной стадии иодинаковый для деталейлюбой конфигурации, а для выявления направления смещения (вверх-вниз) определяют ориетировочную площадь детали Яд в соответствии с зависимостью1,.-.йгде Б - напряжение между главным5 Ээлектродом и эталоннойдеталью, В,Я Э - площадь эталонной деталидм 2;1 - постоянное значение токаванны, А,зафиксированной на предварительнойстадии; определяют требуемый токванны 1 А = Р Яд , сравнивают значение 1 д со значением тока 1 вд, которое получают е точке пересечениявольт-амперной характеристики деталиУ1.д(1) с эталонной линией равнойплотности, при этом, если 1 д 1вольт-амперную характеристику детали смещают вниз, если 1 ус 1 всмещает вверх, при 1 д - 1 ц - Устанавливают Од = О, и устанавливают заданный ток ванны 1 соответствующим точке пересечения сме щенной вольт-амперной характеристики1 дем 1 Аец(1) . с эталонной линией,2. Способ по п.1, о т л и ц а ющ и й с я тем, что значение 1 выбирают в пределах .от 1 ии ло 31где 1 рии - минимальное значение тока выпрямителя,1718199. Цветковнтал Корректор В.Петр акт Тираж. Пного комитета по изобретениям035, Москва, Ж-Э 5, Раушская на венно-издательский комбинат "Патент, г,ужгород, .ул. Гагари рои ЗаказВНИИПИ осударств 1Ъй щ Составитель Техред М.Мо дписное открытиям при ГКНТ ССС