ПРЕДИСЛОВИЕ

Технологический процесс гальванообработки известен давно и в этой области накоплен огромный опыт. Практически на любом авиационном, машиностроительном, приборостроительном, радиотехническом заводах имеются цехи, в которых проводится гальваническое осаждение металлов. Однако, несмотря на распространенность технологического процесса, на сегодняшний день это одно из производств, которого мало коснулись современные тенденции оптимизации технологических процессов, контроля и автоматизации поддержания требуемых параметров. Оставляют желать лучшего и средства механизации, призванные повышать производительность труда. Многочисленная литература по гальваностегии в первую очередь рассматривает химическую сторону технологического процесса, что рационально и вполне оправданно, ибо эта сторона процесса является определяющей. Но хорошо отработанная «химическая сторона» еще не гарантирует требуемое качество гальванообработки. Необходимо обеспечить такое распределение плотности тока, при котором толщина осадка на деталях самых различных форм была бы одинаковой или менялась бы по требуемому закону. Эта задача на сегодняшний день в основном решается экспериментальным подбором формы и размеров анодов и неэлектропроводящих экранов и их положения в ванне. При этом конечный результат во многом зависит от квалификации и опыта технолога и, как правило, далек от оптимального. В итоге на отработку технологического процесса получения равномерного защитного покрытия на деталях сложной формы, например диска турбины газотурбинного двигателя, затрачиваются месяцы. Математические методы, которые позволяют найти оптимальное решение данной задачи, пока используются совершенно недостаточно. Причем в известных книгах и статьях в основном рассматривается математическое моделирование распределения тока в двухэлектродных ячейках с электродами простейших форм. Такая постановка задачи далека от реальной и позволяет выявить только характер влияния некоторых параметров технологического процесса на токораспределение в системе.

Для повышения качества и улучшения технико-экономических показателей технологического процесса гальванообработки металлов необходимо решить три разнородные, но взаимно связанные задачи:
1) создать в ванне условия, обеспечивающие равномерное осаждение металла на изделия сложной формы;создать технические средства, которые позволили бы реализовать эти условия и обеспечить автоматизацию контроля и регулирования технологического процесса;
2) разработать улучшенные средства механизации технологаческого процесса, обеспечивающие повышение производительноститруда и уменьшающие влияние высокоагрессивной среды гальванического цеха на человеческий организм.

В решении этих трех задач коллективами, в которых работают авторы, при их непосредственном участии, получен ряд новых результатов, некоторые из которых изложены в настоящей книге. Соответственно по смысловому содержанию весь материал условно разделен на две части. В первой части рассмотрена оптимизация электрических полей в электролитах. Во второй части разобраны вопросы создания датчиков и преобразователей для получения информации о параметрах гальванопроцесса, некоторые аспекты построения подсистем управления отдельными параметрами и вопросы механизации отдельных трудоемких операций.

Улучшение равномерности гальванопокрытий достигается введением в междуэлектродное пространство различного рода включений типа перегородок, экранов и дополнительных, в том числе и биполярных электродов. С целью получения равномерных качественных покрытий применяют аноды сложных конфигураций с экранирующими поясами и составные аноды с индивидуальной подачей тока на составные части анода.

При проектировании гальванообработки деталей сложного профиля естественно возникает проблема выбора геометрических и электротехнических параметров, при которых распределение металла на катоде отвечает заданным требованиям. Распределение металла на катоде определяется зависимостью выхода металла по току от плотности тока. В связи с этим задача получения равномерных гальванопокрытий или покрытий с заданным распределением толщины покрытия сводится к выбору таких геометрических и электротехнических параметров, при которых ток распределяется на катоде близко к требуемому, т. е. задача сводится к оптимизации электрического поля по различным критериям качества.

Последняя задача относится к классу вариационных задач на условный экстремум функционала (критерия качества) с соответствующими ограничениями, обусловленными техническими возможностями. В гл. 1—4 изложены современные методы вычислительной и прикладной математики автоматизации численных расчетов электрических полей в многоэлектродных гальванических системах и разработаны вопросы оптимизации их параметров.

По существу, в предлагаемой книге впервые в законченном систематизированном виде изложены универсальные методы численного расчета распределения тока на электродах и оптимизации параметров технологического процесса, позволяющие для реальных случаев многоэлектродных систем определять оптимальную форму, размеры и расположение анодов и неэлектропроводящих экранов в объеме ванны. Рассмотренные методы позволяют создать проблемноориентированные прикладные программы, которые вместе с программным обеспечением диалогового режима ЭВМ составят автоматизированную систему подготовки технологического процесса (САПР-гальваника).

В гл. 5 рассмотрены датчики плотности тока, методика их анализа и расчета, оригинальные структуры и схемы преобразователей плотности тока. Причем анализ и расчет датчиков проведен с помощью нового параметра магнитного материала — комплексной магнитной проницаемости за полупериод, предложенного одним из авторов.

В гл. 6 описаны датчики электропроводности, температуры, уровня электролита, кратко рассмотрены существующие датчики РН, приведено описание электронных преобразователей, работающих совместно с ними. Рассмотрено построение некоторых подсистем регулирования параметрами технологического процесса.

В гл. 7 приведены сведения о новых конструкциях средств механизации и автоматизации цеха гальванопокрытий, предназначенных для механической подготовки поверхности, химико-гальванической обработки деталей и печатных плат, изготовления формообразующих вкладышей пресс- и литьевых форм, в том числе для литья под давлением деталей из цинковых и алюминиевых сплавов.

Гл. 1—4 написаны В. Т. Ивановым, гл. 5, 6 — В. Г. Гусевым, гл. 7 — А. Н. Фокиным.

В разработке, исследованиях и внедрении средств контроля, механизации и автоматизации, рассмотренных в книге, кроме авторов принимали участие Д. X. Аюкасов, Р. М. Акбердин, К. М. Валитов, В. П. Гришин, Н. Д. Голикова, Л. И. Даутова, М. П. Иванов, Е. Л. Леонидов, В. П. Озеров, Н. К. Фокин.

Назад, на страницу описания