滾鍍如何採用數學計算的方法來給定電流?

2021-02-15 滾鍍工藝技術

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掛鍍是採用數學計算的方法來給定鍍槽上所需要的電流的,其關係表達式如下:

I=S·DK ……(1)

式中 I——掛鍍槽上所需要的電流強度,A;

     S——掛鍍槽中鍍件的總面積,dm2;

     DK——工藝給定的電流密度,A/dm2。

其中鍍件總面積S可按下式確定:

S =S1·N1·N2 ……(2)

式中 S1——1個鍍件的面積,dm2;

     N1——1個掛具上鍍件的數量;

         N2——鍍槽中帶鍍件的掛具的個數。

將式(2)代入式(1)後,得到掛鍍槽上所需要的電流強度確切計算公式如下:

I= S1·N1·N2·DK ……(3)

從式(3)中可以看出,只要確定1個鍍件的面積S1,其他如N1、N2、DK比較容易確定。S1可由鍍件圖紙確定,若沒有圖紙,因掛鍍件一般尺寸較大,形狀並不複雜,通過實際測量計算確定也很容易。因此,掛鍍槽上所需要的電流強度I通過並不複雜的數學計算就可以確定了。那麼,滾鍍是否也可以通過這樣的計算來給定鍍槽上所需要的電流呢?

首先,如式(1)所示,滾鍍的S難以像掛鍍一樣確定。滾鍍件分內層零件和表層零件(可參考往期文章《滾鍍過程中零件的運行狀況,你有必要了解一下》),滾鍍時實際只有表層零件受鍍,而內層零件(可近似地認為)並不受鍍。這樣的話,滾鍍的S應該指表層零件的面積,而非全部鍍件面積。

但問題是:(1)對滾鍍廣泛採用的多角形臥式滾筒來說,滾鍍過程中表層零件的面積是「…最小-最大-最小…」周期性地不斷變化的,那麼問題來了,哪個位置的面積代表表層零件的面積呢?(2)即使能夠確定位置,表層零件並非全部面積受鍍,其中緊貼滾筒內壁的表層零件位於筒壁非開孔部分的面積是不受鍍的,所以這部分表層零件的面積需要經過滾筒開孔率修正。(3)滾筒開孔率的數據是比較容易得到的,關鍵是即使經過滾筒開孔率修正,得到的也僅僅是表層零件實際受鍍部分的平面面積。其實,表層零件不可能是完全的平面,而是坑窪不平的凹凸面,這個凹凸面才是表層零件的真實面積,它比平面面積要大或大得多。所以,表層零件實際受鍍部分的平面面積還需要經過一個複雜係數的修正才能得到其真實面積,即滾鍍的鍍件有效受鍍面積,即滾鍍的S。當使用六角形滾筒時其關係表達式如下。

滾筒裝載量

鍍件有效受鍍面積

1/2時

S=(1.732 + 3μ)arl

2/5時

S=(1.732 + 2.7μ)arl

1/3時

S=(1.732 + 2.5μ)arl

註:式中r為滾筒半徑(dm),即滾筒的內六角形邊長;l為滾筒長度(dm);μ為滾筒開孔率(%);a為複雜係數(>1)。另外,為消除多種因素的影響,此時取零件翻滾過程中面積最小時的位置。

其次,如式(1)所示,滾鍍的DK  尚不能像掛鍍一樣通過赫爾槽試驗來確定(可參考往期文章《工藝給出的電流密度是這樣確定的嗎?》),因為目前所謂的滾鍍赫爾槽試驗主要用於處理鍍液故障或其他,卻無法用於確定滾鍍允許使用的電流密度範圍。但是,這種方法給定的電流密度DK可以參考掛鍍來確定。比如,當使用的滾筒開孔率不是很低時,氯化鉀滾鍍鋅可取2~4A/dm2,滾鍍亮鎳可取2~3A/dm2。但與掛鍍相比,滾鍍陰極區域的金屬離子濃度是較低的,則為慎重起見,這種方法給定的電流密度DK應儘可能取掛鍍電流密度範圍的低值或偏低值。

這樣的話,滾鍍就可以像掛鍍一樣採用數學計算的方法來確定鍍槽上所需要的電流了,不足之處是複雜係數a有待完善,以使計算結果更加準確。而生產上使用較多的「按全部鍍件面積計」的滾鍍電流密度控制方法(電流=全部鍍件面積×電流密度)實際是不科學的,因為滾鍍只有表層零件而非全部零件受鍍,將不受鍍的零件也計入面積顯然是不對的。比如,滾鍍相同數量的同一種零件,根據使用的滾筒的尺寸、開孔率等不同,需要給定的電流可能變化很大,但這種方法因全部鍍件面積不變,給定的電流也是不變的。並且,其給定的電流密度也是沒有根據的,頂多是一種經驗。所以,「按全部鍍件面積計」的方法僅僅是從形式上實現了滾鍍電流密度的定量控制,科學的方法應該是「按鍍件有效受鍍面積計」的方法。

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