Анализ работы автоматизированной линии гальванической металлизации – тема научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка

Проведённые исследования позволяют сделать следующие выводы:

• имеются сезонные изменения статистиче-сих характеристик;

• снижение математического ожидания сопровождается снижением дисперсии и среднеквадратичного отклонения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Ермилов, А. А. Электроснабжение промышленных предприятий / А. А. Ермилов. — М. : Энергия, 1965. — 96 с.

2. Киреева, Э. А. Электроснабжение жилых и

общественных зданий / Э. А. Киреева, С. А. Цы-рук. — М. : НТФ «Энергопрогресс», 2005. — 96 с.

3. Липкин, Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок / Б. Ю. Липкин. — 3-е изд., перераб.и доп. — М. : Высш. школа, 1981. — 536 с.

Билалова Алиса Ильдаровна, аспирантка специальности «Электрические комплексы и системы» энергетического факультета УлГТУ.

УДК 621.359.3 В. С. ШИГАЕВ

АНАЛИЗ РАБОТЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ЛИНИИ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ

Рассматриваются вопросы работы автоматизированной линии гальванической металлизации. Анализирутся работа схемы автоматической линии. Выделены основные части электрооборудования. Показаны пути интенсификации гальванических процессов.

Ключевые слова: автооператор, гальваническая металлизация, интенсификация процесса, основные функции, реверсирование тока.

Металлизированные пластмассы, сочетая полезные особенности пластмасс и металлов, обладают уникальными свойствами и находят широкое применение в приборостроении.

Металлизация пластмасс в электронике обеспечивает электростатическое и электромагнитное экранирование приборов. Метод металлизации применяется для изготовления печатных плат, при покрытии магнитных лент [1].

Для нанесения слоёв применяют химические и электрохимические процессы.

Нанесение металлической плёнки производят из раствора, содержащего ионы осаждаемого металла. Плёнка образуется в результате восстановления на подложке катионов осаждаемого металла путём присоединения электронов.

В тех случаях, когда необходимые для восстановления электроны освобождаются вследствие реакций окисления, идущих в растворе без помощи внешнего источника электрического тока, имеет место химическая металлизация.

Если электроны поступают от внешнего ис-

© Шигаев В. С., 2022

чника, то осаждение — электрохимическое (гальваническое).

Путём химической металлизации можно сразу получить «толстый» (до 20 мкм) слой покрытия на предварительно подготовленном диэлектрике (непроводящей подложке). Но для химического наращивания такого слоя требуется большое время — несколько часов, поэтому целесообразно сочетать химический и электрохимический способы осаждения.

Оба вида металлизации часто используют в сочетании друг с другом. В технологии изготовления печатных плат химической металлизацией поверхности создают проводящую подложку толщиной 0,5.. .1 мкм, по которой производят электрохимическую металлизацию толщиной 30.40 мкм [2].

Основой оборудования гальванических цехов являются гальванические ванны, комплектуемые в технологические линии.

Автоматизированные линии гальванической металлизации предназначены для нанесения электрохимических покрытий на рисунок схемы и в металлизированные отверстия печатных плат (рис. 1).

Рис. 1. Схема автоматической линии гальванической металлизации

Основными функциями линии гальванической металлизации являются:

— нагрев и автоматическое регулирование температуры растворов в технологических ваннах линии посредством одновременного включения теплоэлектрических нагревателей с панели оператора;

— включение электроприводов насосов фильтрации растворов с панели оператора;

— непрерывный контроль наличия необходимого количества растворов в технологических ваннах линии, оборудованных теплоэлектриче-скими нагревателями;

— блокировка включения теплоэлектрических нагревателей и электроприводов насосов в случае отсутствия или недостаточного количества раствора в технологических ваннах;

— управление электроприводами рам качения технологической линии с панели оператора;

— управление режимом сушки технологической линии;

— управление работой автооператора и выпрямителя с панели оператора.

Основной механической функцией всех автоматических линий является перенос подвесок с деталями, колоколов или барабанов из одной ванны в другую в строгом соответствии с выдержкой времени для каждой операции, заданной технологическим процессом.

По виду перемещений подвесок из одной ванны в другую выделяют автоматические линии с жёстким и гибким циклами. По схеме расположения ванны линии могут быть прямолинейно-однорядные, многорядные, в том числе овальные, и карусельные (кольцевые) [1].

В больших гальванических линиях используются автооператоры, перемещающие заготовки по заданной программе. Различают линии с тельферными, портальными и консольными автооператорами.

Тельферный автооператор перемещается по монорельсу, закреплённому на потолочном перекрытии. Такое крепление обеспечивает большую грузоподъёмность (до 2 т), доступ к ваннам открыт с двух сторон.

Автооператор портального типа применяют в помещениях с низкими потолочными перекрытиями, с большими пролётами над ванными и с

массой транспортируемых изделий больше 2 т. Один такой автооператор может обслуживать две линии, расположенные параллельно.

Консольные (Г-образные) автооператоры перемещаются по направляющим, установленным сбоку ванн. Недостатки: обслуживание только одной линии, ограниченная грузоподъёмность, ограниченность длины консолей ограничивает ширину ванн размером 1500 мм [2].

Конструктивно линии выполняются в виде общего каркаса с установленными на него ваннами (корпуса гальванических ванн во избежание утечек тока устанавливаются на изолирующие опоры) и автооператором, а также электрошкафа.

Функционально электрошкаф состоит из следующих частей:

— схема управления нагревом и автоматического регулирования температуры растворов технологической линии;

— схема управления с контролем наличия необходимого количества растворов в технологических ваннах линии, оборудованных теплоэлек-трическими нагревателями, и блокировкой включения теплоэлектрических нагревателей и электроприводов насосов, в случае отсутствия или недостаточного количества раствора в этих ваннах;

— схема управления рамой качения;

— схема управления режимом сушки;

— схема управления работы автооператора;

— схема управления выпрямителя.

Схемы линии разрабатываются на основе принципов обеспечения необходимых метрологических характеристик технологического процесса для качественного изготовления печатных плат.

На основе данных от датчиков контроля минимально допустимого уровня технологических растворов в ваннах контроллер принимает решение о возможности включения нагревателя и насоса.

Функции формирования временных интервалов и системы поддержания заданной температуры реализованы на внутреннем алгоритме контроллера управления. С панели оператора задаётся необходимое время выдержки заготовки в ванне.

Контроллер получает сигнал разрешения нагрева с устройства контроля уровня. Анализируя сигнал с датчика температуры и заданную с панели оператора величину, контроллер вырабатывает сигнал включения реле, которое подаёт напряжение на нагревательный элемент.

Система контроля перемещения состоит из двух мотор-редукторов вертикального и гори-

зонтального перемещения и преобразователей, управляющих ими.

Задание на перемещения вырабатывает контроллер по внутреннему алгоритму в соответствии с технологической картой на обработку.

Для контроля вертикального и горизонтального перемещения служат индуктивные датчики.

Для питания гальванических ванн используется постоянный ток. Обычные выпрямители могут давать однополупериодные, двухполупе-риодные и трёхфазные выпрямленные токи. Большие токи, свойственные гальваническим процессам, трудно выровнять. Пульсации тока неблагоприятно сказываются на качестве гальванических осадков. Для сглаживания пульсаций используются сглаживающие фильтры, большей частью на основе индуктивностей (дросселей на магнитных сердечниках).

Одним из эффективных способов интенсификации гальванических процессов с одновременным улучшением качества покрытий является реверсирование тока (изменение полярности). Осаждение металлов при реверсировании тока может осуществляться при более высокой рабочей плотности тока. При реверсировании тока достигается улучшение равномерности покрытия, уменьшение его пористости, улучшение адгезии, снижение внутренних напряжений, наводоражи-вание основы, повышение пластичности покрытия. Периодичность перемены полярности реверсивного тока составляет 5.20 раз в минуту.

Система контроля автоматического управления током электролитических ванн построена с использованием управляемых источников тока и подчиняется внутреннему алгоритму микроконтроллера. Расчёт управляющих параметров производится на основании исходных данных согласно технологическим условиям процесса.

При нахождении подвеса на заданной позиции контроллер получает сигнал на включение источника тока. При удалении подвеса с позиции происходит отключение источника тока.

Вся технологическая последовательность обработки плат задана гибко и подлежит корректировке при помощи системы человеко-машинного интерфейса.

Автоматизация контроля и регулирования технологических процессов является ведущим направлением технического прогресса, эффективным средством повышения производительности труда.

Применение автоматических линий предполагает не только решение проблемы транспортировки деталей по технологическому процессу, но и осуществление автоматизации [2].

Применение автоматических линий при некотором снижении расходов на зарплату даёт значительное уменьшение расходов на материалы и химикаты, энергетику и эксплуатационные расходы.

Применение автоматических линий резко снижает расходы на устранение брака.

Расходы же на амортизацию, несмотря на повышение стоимости автоматических линий по сравнению со стационарными ваннами, растут незначительно, так как стоимость зданий при применении автоматических линий снижается [2].

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Инженерная гальванотехника в приборостроении / под ред. д-ра техн. наук А. М. Гинбер-

га. — М. : Машиностроение, 1977. — 512 с.: ил.

2. Гибкие автоматизированные гальванические линии : справочник / В. Л. Зубченко. — М. : Машиностроение, 1989. — 672 с.: ил.

3. Технология производства печатных плат / А. Медведев. — М. : Техносфера, 2005. — 360 с.: ил.

Шигаев Владимир Сергеевич, аспирант кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» энергетического факультета УлГТУ.