Khái quát về công nghệ mạ xoa

Mục lục chơng I khái quát công nghệ mạ xoa I.Tỉng quan vỊ m¹ xoa II.Quá trình hình thành lớp mạ xoa II.1.Khái niệm mạ xoa II.2 Điều kiện tạo thành lớp mạ III.Các thông số công nghệ kỹ thuật mạ xoa IV Đặc điểm dung dịch mạ xoa .7 V Gia công bề mặt kim loại trớc mạ .8 Chơng II Tổng quan sơ đồ chỉnh lu thyristor nghịch lu I.Các nguồn điện chiều dùng cho mạ ®iƯn 11 I.1.M¸y ph¸t ®iƯn mét chiỊu 11 I.2 Các sơ đồ chỉnh lu 14 I.2.1 ChØnh lu nưa chu k× 14 I.2.2 Chỉnh lu chu kỳ với biến áp trung tính 15 I.2.3 ChØnh lu cÇu pha .16 I.2.3.1 ChØnh lu cÇu mét pha ®iỊu khiĨn ®èi xøng 16 I.2.3.2.ChØnh lu cÇu mét pha ®iỊu khiĨn kh«ng ®èi xøng 19 II.Các sơ đồ nghÞch lu 24 II.1.Bé nghịch lu pha có điểm 25 II.2 Sơ đồ cầu pha .26 Chơng III Lựa chọn sơ đồ tính toán phần tử sơ đồ I Lựa chọn sơ đồ động lực .29 I.1 Lùa chän kh©u chØnh lu 29 I.1.1.Lựa chọn khâu chỉnh lu có điều khiển .29 I.1.2.Lựa chọn khâu chỉnh lu không điều khiển 30 I.2.Lựa chọn sơ đồ nghịch lu .31 II Tính toán thông số sơ đồ mạch động lực 31 II.1 Tính chọn Diod cho khâu chỉnh lu không điều khiển 32 II.3.TÝnh chọn tranzitor điốt cho khâu nghịch lu 44 II.3.Chọn tụ lọc sau khâu chỉnh lu có điều khiển: .51 II.4.Chọn tiristor điốt cho mạch chỉnh lu có điều khiển51 II.5Tính chọn thiết bị bảo vệ mạch ®éng lùc 53 II.5.1.TÝnh cho m¹ch chØnh lu cã điều khiển (I) 53 Chơng IV Thiết kế mạch ®iỊu khiĨn hƯ hë vµ hƯ kÝn I ThiÕt kÕ mạch điều khiển cho khâu nghịch lu 60 II Thiết kế mạch điều khiển cho thyiristor .72 II.1 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính 73 II.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng ''arccos'' 74 II.3.Một số sơ đồ điển hình khâu mạch điều khiÓn 75 II.3.1 Khâu đồng pha 75 II.3.2 Khâu so sánh 77 II.3.3 Khâu khuếch đại tạo xung 80 II.3.4 M¹ch t¹o xung chïm 82 II.4 - TÝnh chän c¸c linh kiện mạch điều khiển .86 III Vấn đề ổn định điện áp 98 Tài liệu tham khảo 106 Lời nói đầu Nhiệm vụ sinh viên trớc trờng phải thực bảo vệ thành công đồ án tốt nghiệp Đây bớc cuối để ngời sinh viên trở thành kỹ s, kết thúc chặng đờng học tập rèn luyện dới mái trờng đại học Giờ đây, trải qua năm năm tu dỡng trau đồi kiến thức dới mái Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội, em đà nhận đợc nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp Dới hớng dẫn thầy giáo Cao Văn Thành thầy cô môn, đề tài em đà đợc hoàn thành Do thời gian có hạn trình độ hạn chế nên đề tài em nhiều thiếu xót Rất mong thầy cô bảo buổi bảo vệ để em rút đợc kinh nghiệm cho công việc sau Qua đây, em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Bách Khoa đà dìu dắt em năm năm học vừa qua Em xin trân thành cảm ơn thầy cô môn Thiết bị điện Điện tử đà trực tiếp dạy dỗ trang bị cho em kiến thức kỹ chuyên nghành bổ ích Em vô biết ơn thầy Cao Văn Thành ngời đà trực tiếp tận tình hớng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Sẽ trở thành cán kỹ thuật, em tự nhủ phải không ngừng học tập trau dồi kiến thức kỹ năng, áp dụng sáng tạo hiểu biết đà học vào công việc thực tế, để xứng đáng với danh hiệu kỹ s tốt nghiệp từ Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội CHƯƠNG I KháI quát công nghệ mạ xoa I.Tổng quan mạ xoa Chất lợng bề mặt chi tiết máy với đặc tính nh khả chịu mài mòn, chịu nhiệt, tính trơ hoá học, chống rỉ có ý nghĩa ®Þnh ®Õn ti thä , ®é tin cËy cđa chóng Xu nâng cao suất tác động nhanh thiết bị làm cho điều kiện làm việc chúng thêm khắc nhiệt Ngoài nhu cầu sử dụng thiết bị ngày nhiều , giá thành chế tạo cao việc phục hồi chi tiết sau thời gian làm việc đà h hỏng giá trị sử dụng (nh không đủ kích thớc, không đủ độ bền, không đảm bảo liên kết lắp ghép ) có ý nghĩa kinh tế vô cïng lín Tíi thÕ kû 20 bỊ mỈt vËt liƯu đà đợc xử lý công nghệ phủ hoá lý khác nhau.Vật liệu phủ vật liệu nguyên chất, hợp kim nhiều thành phần polyme gốm silíc, vật liệu quang, từ, với phơng pháp phủ nh : phủ điện hoá, hoá học, phun tĩnh điện, phun hồ quang, phun lasma, phun siêu âm, PCD,CDV cấy ion đặc biệt kỹ thuật mạ xoa Kỹ thuật mạ xoa phát triển kỹ thuật mạ điện, nội dung quan trọng công nghệ bề mặt, số nớc giới, đà đợc coi hạng mục kinh tế cấp quốc gia trọng điểm để nghiên cứu phỉ cËp øng dơng M¹ xoa cịng gièng nh phơng pháp mạ điện khác, đợc chấp nhận hữu ích việc tái chế lại chi tiết máy đà bị h hỏng sử dụng gia công sai Hiện chi tiết nh đà đợc thu hồi tái sử dụng nhờ công nghệ mạ xoa đặc biệt này, có khả trở trạng thái Trong nhiều trờng hợp chi tiết lại có tính chống mòn với tuổi thọ cao chi tiết Do vậy, công nghệ mạ xoa đợc ứng dụng rộng rÃi ngành công nghiệp quân Mạ xoa công nghệ bề mặt tiến Nó cho phép vừa phục hồi kích thớc cừa tạo đợc chất lợng bề mặt cao độ cứng, khả chịu mài mòn, độ bền Do đợc sử dụng rộng rÃi nhiều ngành kinh tế nh đầu máy toa xe, hàng không, tầu thuyền, giới công trình, thiết bị điện tử II.Quá trình hình thành lớp mạ xoa II.1.Khái niệm mạ xoa Mạ xoa phơng pháp mạ điện sử dụng bút xoa Cơ cấu thiết bị bao gồm: nguồn điều khiển vô cấp, cấp điện âm(-) cho tiết mạ điện áp dơng (+) cho bút xoa Khi thực trình mạ xoa, phải có chuyển động tơng đối bút xoa chi tiết mạ dung dịch mạ đợc cung cấp liên tục máy bơm dung dịch Quá trình mạ diễn nơi bót xoa chi tiÕt tiÕp xóc víi chi tiÕt gia công Sơ đồ nguyên lý chung hệ thống thiết bị mạ xoa đợc thể hình Trong dung dịch mạ xoa, phóng điện hoàn nguyên kết tinh nơi tiếp xúc bút mạ xoa chi tiết Sự dịch chuyển bút mạ hạn chế lớn lên sát nhập hạt tinh thể, lớp mạ tồn nhiều hạt tinh thể nhỏ mịn lệch vị trí, dẫn tới nâng cao củng cố độ cứng lớp mạ Dung dịch mạ xoa thông qua bút xoa đợc cung cấp kịp thời lên bề mặt làm việc, rút ngắn trình khuếch tán ion kim loại, khiến cho không nảy sinh tợng thiếu ion Do hàm lợng ion kim loại cao cho phép sử dụng dòng điện cao để mạ nhiều, hình thành lớp mạ cao Nguyên lý kỹthuật mạ xoa biểu thị công thức sau: Mn++neM Trong Mn+ : ion kim loại n : Hoá trị kim loại e : Điện tử m : nguyên tử kim loại Hình 1-1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thiết bị mạ xoa - Nguồn điện m¹ – Chi tiÕt m¹ 3- Bót xoa 4- Lớp bọc anode Bơm dung dịch Khay đựng dung dịch II.2 Điều kiện tạo thành lớp mạ Muốn hoà ta kim loại vào lớp mạ vào dung dịch hay làm kết tủa ion kim loại bề mặt lớp cần phải tiêu tốn điện để tạo cân kim loại điện cực ion dung dịch điện gọi điện cực Mặt khác, nồng độ ion M + vùng catốt bên dung dịch có sai lệch nên sinh hiệu điện phân cực nồng độ Việc xuất nguyên tố xung quanh điện cực mà chủ yếu hiđrô catốt ion anốt đà tạo hiệu điện gọi phân cực hoá học Ngoài cần lợng để giải phóng nguyên tố đà phóng điện điện cực đợc gọi Vì để tạo thành lớp mạ điện điện đặt lên anốt catốt phải lớn điện điện cực, phân cực cộng lại nhng phải ngợc dấu với chúng II.3 Đặc ®iĨm cđa líp m¹ kim lo¹i : - Líp m¹ mịn tạp chất, chịu mài mòn tốt - Độ dày lớp mạ phục hồi thờng 0,001-2 mm Khi phục hồi rÃnh, độ dày lớp mạ đạt đợc 3mm - Độ cứng lớp mạ phụ thuộc vào vật liệu mạ song thờng kho¶ng nh sau : + Cu: 1520 HRC + Ni: 4852 HRC + Cr: 5865 HRC III.Các thông số công nghệ kỹ thuật mạ xoa Điện dòng điện mạ ảnh hởng trực tiếp đến chất lợng lớp mạ Nếu điện cao, dòng điện mạ xoa lớn, tốc độ dòng mạ xoa tăng nhanh, dễ hình thành lớp mạ thô xốp Dòng điện lớn làm phát sinh nhiều nhiệt, tăng nhiệt độ dung dịch mạ xoa, tốc độ mạ xoa nhanh , bề mặt lớp mạ khô nhanh, làm tốn nhiều dung dịch mạ, dơng cực dễ bị cháy khiến cho lớp mạ bị đen thô rám, chí bong nhiệt Nếu điện thấp yêu cầu , tốc độ hình thành lớp mạ chậm, đồng thời lớp mạ thấp Muốn cho lớp mạ đảm bảo hiệu sản xuất, cần xác định phạm vi sư dơng cđa hiƯn ®iƯn thÕ t theo dung dịch mạ IV Đặc điểm dung dịch mạ xoa - Dung dịch mạ xoa phần lớn dung dịch hợp chất hữu kim loại hoà tan nớc có tính ổn định cao - Dung dịch mạ xoa có hàm lợng ion dung dịch cao dung dịch mạ điện thông thờng vài lần suất cao Tốc độ mạ gấp đến lần dung dịch bình thờng - Nhìn chung phần lớn dung dịch mạ xoa không cháy, không độc phần lớn dung dịch mạ trung tính, đảm bảo thao tác thủ công an toàn - Tính ổn địng dung dịch mạ xoa cho phép sử dụng tuần hoàn thời gian dài, phạm vi nhiệt độ , mật độ dòng tơng đối rộng trình sử dụng mà không cần thiết phải ®iỊu chØnh nång ®é cđa ion kim lo¹i - HiƯn đà chế tạo thành công thể rắn thành phần dung dịch mạ xoa khiến cho việc vận chuyển bảo quản thuận tiện V Gia công bề mặt kim loại trớc mạ Đây công đoạn quan trọng trớc tiến hành phơng pháp mạ có tính chất định đến chất lợng sản phẩm mạ Nhiệm vụ công đoạn làm hết lớp rỉ, màng ôxit, màng dầu mỡ, tạp chất làm bề mặt chi tiết kim loại mạ, giúp cho nguyên tử kim loại mạ dễ dàng gắn bề mặt chi tiết kim loại mạ tạo lớp mạ bền mịn Quá trình gia công bề mặt kim loại mạ gồm hai bớc : Gia công học Trớc tiên chi tiết đợc mài đánh bóng, công đoạn nhằm làm hết rỉ, màng oxit, tạp chất để bề mặt chi tiết đợc đồng nhẵn Sau tiến hành đánh bóng dùng cát mịn chất đánh bóng để bề mặt chi tiết đợc nhẵn thêm bóng sáng Gia công học gồm có : - Đối với vật bé, nhỏ ngời ta dùng phơng pháp quay để làm bề mặt cho vật khỏi tạp chất màng ôxit đồng thời tạo độ bóng cho vật ®ã