Установка для нанесения гальванических покрытий

Полезная модель относится к области гальванотехники и может быть использована для хромирования преимущественно тел вращения.
Из уровня техники известна установка для нанесения гальванических покрытий на наружную поверхность (патент RU 2063485 «Установка для нанесения гальванических покрытий на наружную поверхность», МПК C25D 7/04, опубл. 10.07.1996 г.), выбранная в качестве прототипа. Установка содержит проточную ванну с крышкой и анодом, систему подвода и отвода электролита, систему вытяжной вентиляции, механизмы зажима и вращения изделия, установленные в отверстиях торцевых стенок ванны с возможностью осевого смещения, при этом ванна снабжена перегородками, образующими между собой камеру хромирования, а между собой и соседними стенками ванны - сливные камеры, сообщенные с системой отвода электролита. Анод размещен в камере хромирования и выполнен в виде пластины с отверстиями для циркуляции электролита с шириной его активной зоны, соответствующей осевому размеру обрабатываемого изделия, также установка содержит механические активаторы. Эта установка позволяет осуществлять гальвано-механический процесс хромирования деталей.
Недостатком этой установки является усложнение конструкции установки за счет размещения механических активаторов в крышке электролитической ванны, а также отсутствие возможности вращения активаторов вокруг своей оси и наличие специальных грузов, обеспечивающих контакт активаторов с обрабатываемым изделием, каждый из которых требует индивидуальной регулировки (подбора), что приводит к неравномерному износу рабочих поверхностей активаторов, повышенному удалению осаждаемого хрома, что снижает эффективность работы установки за счет снижения выхода по току и  недостаточной равномерности хромового покрытия по длине обрабатываемого изделия и чистоты поверхности.
Технический результат заявляемой полезной модели направлен на получение качественного покрытия за счет обеспечения постоянства контактного давления на обрабатываемую поверхность.
Для достижения указанного технического результата установка для нанесения гальванических покрытий содержит проточную ванну с крышкой и анодом, системы подвода и отвода электролита, систему вытяжной вентиляции, механизмы зажима и вращения изделия, установленные в отверстиях торцевых стенок ванны с возможностью осевого смещения, при этом ванна снабжена перегородками, образующими между собой камеру хромирования, а между собой и соседними стенками ванны - сливные камеры, сообщенные с системой отвода электролита, а анод размещен в камере хромирования и выполнен в виде пластины с отверстиями для циркуляции электролита с шириной его активной зоны, соответствующей осевому размеру обрабатываемого изделия, ограниченной диэлектрическими экранами, также установка содержит механические активаторы, выполненные с возможностью контакта с обрабатываемым изделием. Установка дополнительно содержит механизм возвратно-поступательного перемещения с приводом, выполненный в виде толкателя, механически соединенного со штангой, размещенной через крепежные кронштейны над обрабатываемым изделием, причем указанные кронштейны выполнены с возможностью фиксации на корпусе ванны. На нижней поверхности штанги вдоль обрабатываемого изделия закреплен стержень с механическими активаторами, выполненными в виде свободно вращающихся и свободно перемещающихся как в осевом, так и радиальном направлениях относительно собственной оси роликов из нетокопроводящего материала необходимой твердости. Ролики могут быть выполнены из керамики.
Наличие механических активаторов, размещенных на стержне над обрабатываемым изделием, с возможностью контакта с изделием, и выполненных в виде свободно вращающихся и свободно перемещающихся как в осевом, так и радиальном направлениях относительно собственной оси роликов, позволяет осуществлять регулируемое контактное давление на обрабатываемую поверхность.
Наличием механизма возвратно-поступательного перемещения, соединенного со штангой, также осуществляется регулируемое контактное давление на обрабатываемую поверхность.
При этом за счет сил трения и перемещения роликов свободное вращение и свободное перемещение позволяют постоянно менять зону контакта, при этом большая часть поверхности роликов участвует в обработке. Точка контакта «размывается» по поверхности роликов, в результате улучшается качество обрабатываемой поверхности. Одновременно уменьшается износ роликов и увеличивается ресурс работы. Все это способствует наилучшему выглаживанию «гребешков» хрома, образующихся при нанесении покрытия, и обеспечивает получение покрытия, равномерно распределенного по длине изделия, необходимую микротвердость, износостойкость и сцепление с основным металлом. В результате обеспечивается получение качественного покрытия при нанесении его как на внутреннюю, так и на внешнюю цилиндрическую поверхность обрабатываемого изделия.
Выполнение механических активаторов в виде керамических роликов с возможностью вращения вокруг своей оси обеспечивает их равномерный износ, равномерное удаление осажденного хрома с поверхности обрабатываемого изделия по всей его длине, а также формирование более плотной текстуры хромированной поверхности обрабатываемого изделия, что приводит к сокращению количества микротрещин и снижению шероховатости поверхности хромового покрытия.
Сущность заявляемой установки для хромирования поясняется чертежом, где изображена схема общего вида установки (вид спереди).
Установка содержит основание 1, на котором установлена гальваническая проточная ванна 2, механизм зажима изделия 3 и механизм вращения изделия 4.
Проточная ванна 2 выполнена с крышкой 5. В крышке 5 выполнены отверстия 6, в которых размещены воздуховоды системы вентиляции. Ванна 2 снабжена перегородками 7, образующими между собой камеру хромирования 8, а между собой и соседними стенками ванны - сливные камеры 9, сообщенные с системой отвода электролита (условно не показано на фиг.). Анод 10 размещен в камере хромирования 8 и выполнен в виде пластины с отверстиями для циркуляции электролита с шириной его активной зоны, соответствующей осевому размеру обрабатываемого изделия 11, ограниченной  диэлектрическими экранами 12. Наличие экранов 12 позволяет получать гальванические покрытия строго в необходимых местах и избежать трудоемкой операции по изоляции механизмов зажима 3 и механизма вращения 4 изделия и участков, не подлежащих покрытию.
Установка содержит механизм возвратно-поступательного перемещения, например, выполненный в виде толкателя 13 с приводом 14. Толкатель 13 механически соединен со штангой 15. Штанга 15 посредством крепежных кронштейнов (на фиг. не показаны) устанавливается над обрабатываемым изделием 11. Кронштейны выполнены с возможностью фиксации на корпусе ванны 2. На нижней поверхности штанги 15 вдоль обрабатываемого изделия 11 закреплен стержень 16 с механическими активаторами 17, выполненными в виде свободно вращающихся и свободно перемещающихся как в осевом, так и радиальном направлениях относительно собственной оси роликов из нетокопроводящего материала необходимой твердости, например, керамики.
Механизмы зажима 3 и вращения 4 изделия снабжены сменными центрами 18, выбранными в зависимости от осевого размера обрабатываемого изделия 11.
Установка для нанесения гальванических покрытий должна обеспечивать надежный электрический контакт обрабатываемого изделия с источником технологического тока, осуществляемый через систему коммутации установки (на фиг. условно не показан).
Конструкция установки обеспечивает возможность вращения хромируемого изделия и возвратно-поступательного движения механических активаторов с поджимом роликов к обрабатываемой поверхности под собственным весом с целью непрерывного механического воздействия их на хромируемую поверхность в течение всего процесса.
Конструкция установки обеспечивает максимальное относительное перемещение роликов вдоль собственной оси на длине, не превышающей длины ролика.
Установка предусматривает два положения - загрузочное и рабочее. В загрузочном положении конструкция установки обеспечивает быстрый монтаж и демонтаж обрабатываемых изделий в центрах вне зоны контакта с электролитом. В рабочем положении ролики находятся в контакте с обрабатываемой поверхностью изделия, которое омывается электролитом. Элементы конструкции установки, контактирующие с электролитом, выполняются из химически стойких материалов. Остальные элементы конструкции должны быть надежно защищены покрытием, стойким к парам хромовой кислоты.
При обработке длинномерных цилиндрических изделий корпус изделия поддерживается, например, посредством опорных роликов, расположенных вне ванны с электролитом, и изделие может перемещаться в ванне по мере нанесения хромового покрытия.
Установка работает следующим образом.
Обрабатываемое изделие 11 устанавливают в ванне 2 и зажимают посредством механизма зажима 3. Ванну 2 закрывают крышкой 5, включают привод механизма вращения 4 и привод 14 возвратно-поступательного перемещения штанги 15 с механическими активаторами 17, контактирующими с обрабатываемой поверхностью изделия (детали) 11.
Затем подают электролит через систему подвода электролита (на фиг. условно не показано) в камеру хромирования 8. Через отверстия анода 10 электролит равномерно поступает в зону обработки. Необходимый уровень электролита поддерживается вертикальными диэлектрическими экранами 12. Уровень электролита должен быть достаточным для погружения обрабатываемого изделия на ½ вдоль оси. Отвод электролита осуществляется по шлангам из сливной части ванны в бак.
После включения источника тока, начинается процесс электролитического нанесения покрытия на поверхность (наружную/внутреннюю) детали 11 с одновременной ее механической обработкой. После получения покрытия необходимой толщины прекращают подачу тока, выключают насос и приводы вращения и возвратно-поступательного перемещения.
Затем изделие промывается дистиллированной водой, сушится и подвергается контролю.
Пример. Результаты испытаний подтвердили работоспособность установки и высокое качество хромовых покрытий, наносимых на ней: обработанная партия валов без применения механических активаторов имела шероховатость поверхности Ra 1,2 мкм, с применением активаторов - Ra 0,8 мкм.
Таким образом, заявляемая установка для нанесения гальванических покрытий обеспечивает нанесение качественного покрытия за счет обеспечения постоянства контактного давления на обрабатываемую поверхность.