電鍍設備的發(fā)展史以及前景分析

　　電鍍設備定義電鍍車間所進行的生產(chǎn)工藝可分為三個環(huán)節(jié)，即鍍前表面處理、電鍍處理和鍍后處理。電鍍工藝設備一般是指上述直接對零件進行加工處理的生產(chǎn)設備。

　　在現(xiàn)代制造業(yè)迅猛發(fā)展的今天，電鍍加工的需求越來越大，產(chǎn)業(yè)的規(guī)模越來越大，而產(chǎn)品外觀和防護性能要求的日益提高，對設備的控制要求也越來越高，規(guī)?；a(chǎn)及自動化運行成為電鍍設備的發(fā)展趨勢;而與此同時，電鍍產(chǎn)業(yè)作為環(huán)境污染的重要源頭，面對日益嚴峻的環(huán)保問題，如何降低能源消耗，減少污染物的排放也成為設備發(fā)展的必然趨勢。

　　具體來說，電鍍設備的發(fā)展主要包括以下幾方面：

　　一、電鍍設備系統(tǒng)控制自動化

　　1設備自動化運行

　　隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的手工操作生產(chǎn)線已被日漸淘汰，自動化生產(chǎn)線已經(jīng)越來越被更多的企業(yè)所采納。早期的自動化生產(chǎn)線主要依賴進口，隨著國內(nèi)自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，電鍍生產(chǎn)線的自動化程度日益提高，同時運行更加平穩(wěn)可靠，據(jù)統(tǒng)計資料顯示，目前國內(nèi)約90%以上全自動電鍍生產(chǎn)線均為國產(chǎn)化，在全球市場，國產(chǎn)全自動生產(chǎn)線也占有一席之地。

　　全自動電鍍生產(chǎn)線是根據(jù)產(chǎn)品的大小和產(chǎn)量不同，設計不同的裝載方式和運行節(jié)拍，編制相應的運行程序后，行車會自動按系統(tǒng)要求動作，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化運行。整套電氣控制系統(tǒng)選用PLC和工控機(可選)進行控制，具有很強的抗干擾能力，保證系統(tǒng)長期連續(xù)穩(wěn)定運行。系統(tǒng)具有良好的人機界面和數(shù)據(jù)庫功能，人機界面采用全中文顯示，操作簡單，可實現(xiàn)操作、提示、幫助等功能。在計算機中建立實時和歷史兩個數(shù)據(jù)庫。歷史數(shù)據(jù)庫可實現(xiàn)工藝參數(shù)的歷史記錄、存儲功能，便于進行產(chǎn)品質(zhì)量的追溯和生產(chǎn)狀況的管理分析。實時數(shù)據(jù)庫可對整個生產(chǎn)線的運行狀態(tài)進行動態(tài)顯示，對工藝參數(shù)進行監(jiān)測。通過數(shù)據(jù)庫功能可完成各種統(tǒng)計報表的記錄與生成。

　　生產(chǎn)線系統(tǒng)運行有全自動、手動兩種狀態(tài)。當全自動狀態(tài)出現(xiàn)故障時，可選用手動控制，故障排除后，可恢復自動運行，不會因某一工位出現(xiàn)故障而影響全線，造成停產(chǎn)。生產(chǎn)線在操作面設有手動操作箱，可實現(xiàn)手動/自動轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)啟動/急停及平移、提升操作;行車運行程序時，有自診斷功能。防止行車越限平移、越限升降及電機過熱等故障發(fā)生。

　　提高電鍍設備自動化控制程度，不僅可以有效提高生產(chǎn)效率，減輕工人勞動強度，還可以根據(jù)產(chǎn)品特性，進行傳統(tǒng)手工操作生產(chǎn)無法實現(xiàn)的針對性結(jié)構(gòu)設計，從而提高電鍍產(chǎn)品質(zhì)量。比如，針對滾鍍生產(chǎn)線，進行自動開關(guān)滾桶門和擺動式滾桶的全自動運行設計。在生產(chǎn)過程中，當滾桶旋轉(zhuǎn)到滾桶門面對陽極時，滾桶門打開，這樣滾桶內(nèi)的溶液就能得到時及時更新;而且由于沒有滾桶門的屏蔽，電力線保持相對通暢，在保持恒壓狀態(tài)下，電鍍時的電流密度相應增大，從而可以加快鍍層沉積速度，并且有效避免了工件出現(xiàn)“桶印”的問題。

　　2輔助設施自動化控制

　　電鍍生產(chǎn)線的電源設備、熱交換系統(tǒng)等輔助設施自動控制系統(tǒng)的日臻完善，自動線的自動化程度將進一步向智能化方向發(fā)展。

　　2.1整流器控制特點：

　　生產(chǎn)線配套整流器通常包括高頻開關(guān)電源、可控硅整流器、單脈沖電源及雙脈沖電源等。具有以下特點：

　　(1)、具有輸入電流缺相、過電壓、風機過熱、主變壓器超溫、啟動和運行電流過大、逆相序保護、輸出端過流截止、短路、超溫及輸人電源等多種自動保護功能，且具有定時關(guān)機和故障報警并自動保護功能。整流器在自動工作狀態(tài)下，電流或電壓輸出值、爬升時間、平穩(wěn)時間、工作模式等參數(shù)由人機界面設定參數(shù)后，計算機與PLC構(gòu)成閉環(huán)控制，由計算機進行全自動控制;

　　(2)、整流器具備遠程控制及本地面板控制功能，并可進行切換。遠程控制時，能在人機界面上進行電壓、電流的設置和顯示;本地控制時，在整流器面板(或遠控)上進行電壓、電流的設置和顯示。

　　(3)、整流器控制器帶有通訊接口，可將整流器的工作狀態(tài)、電流、電壓等參數(shù)傳輸?shù)浆F(xiàn)場控制間的計算機中，實現(xiàn)對整流器電源的集中監(jiān)控，并保存原始記錄;在每臺整流器中都配套相應的隔離模塊，保證數(shù)據(jù)通訊安全、可靠地進行。

　　(4)、雙脈沖技術(shù)的應用

　　對于單質(zhì)金屬的電鍍工藝，雙脈沖電鍍的反向脈沖電流可以改善鍍層的厚度分布，鍍層厚度均勻，整平性好;反向脈沖的陰極溶解使陰極表面金屬離子濃度迅速回升，這就有利于隨后的陰極周期使用高的脈沖電流密度，而高的脈沖電流密度又使晶核的形成速度大于晶體的生長速度，因而鍍層致密、光亮、孔隙率低;反向脈沖的陰極剝離使鍍層中的有機雜質(zhì)(含光亮劑)的夾附大大減少，因而鍍層純度高，抗變色能力增強，這一點在鍍銀中尤其突出;周期性的反向脈沖電流使鍍件表面一直處理活性狀態(tài)，因而可得到結(jié)合力更好的鍍層;反向脈沖有利于減薄擴散層的實際厚度，提高阻極電流效率，因而合適的脈沖參數(shù)會使鍍層的沉積速度進一步加快。

　　脈沖電鍍合金通常用于銅合金，鎳合金的鍍覆。對于銅合金采用脈沖電鍍，可通過選擇適當?shù)拿}沖參數(shù)，從而獲得組分及顏色重現(xiàn)的合金鍍層，以解決銅合金電鍍中組分和顏色難于控制的問題;對于鎳合金來說，脈沖電鍍可得到以直流電鍍性能更優(yōu)越的鍍層，其合金成分穩(wěn)定，鍍層均勻，耐磨性和抗蝕性均較直流電鍍獲得的鍍層顯著增強。

　　2.2溫度控制特點

　　(1)電鍍過程中，工藝溫度控制是很重要的，如果溫度起伏過大，不但造成電力能源的浪費，對于產(chǎn)品質(zhì)量也有很大的影響。采用PID

　　模糊控制，則可以有效地減少甚至避免這些問題。在工程實際中，應用*為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。

　　PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制，以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。

　　(2)加熱系統(tǒng)配套液位控制裝置、自動補水裝置，在液面低于設定液位后系統(tǒng)進行自動液位補充，合理保護系統(tǒng)，防止加熱管干燒;同時，每個電加熱系統(tǒng)都有可靠的接地保護措施，避免出現(xiàn)安全事故。

　　(3)人機界面上設置預加熱功能，進行預加熱時間設置，對于溫度要求較高的工藝，實現(xiàn)預加熱系統(tǒng)管理，將大大提高設備的生產(chǎn)效率。

　　3溶液組份自動化管理

　　溶液組份包括溶液主鹽、添加劑等，嚴格來講，溶液pH控制系統(tǒng)也需進行組分添加，因此也列入其中。

　　3.1電鍍鍍液組份管理

　　可以實現(xiàn)全自動補加的成分包括主鹽溶液、輔助鹽溶液、光亮劑、添加劑等。其中，主鹽部分的添加主要是針對采用不可溶性陽極的工藝。系統(tǒng)配套設置安時計，計量泵及儲液系統(tǒng)，通過安時計統(tǒng)計結(jié)果進行組份自動添加。

　　3.2鍍液pH值管理

　　鍍液的pH值對于鍍層沉積是非常重要的因素之一，在電鍍過程中，輕微的pH值變化不會造成明顯的工藝缺陷，一旦出現(xiàn)鍍層缺陷，對產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)產(chǎn)生了很大影響。因此，經(jīng)常檢測鍍液的pH值是完全必要的。pH值自動化管理系統(tǒng)采用由數(shù)字式pH顯示器及傳感器進行在線測定，系統(tǒng)根據(jù)測定結(jié)果發(fā)出指令，啟動計量泵控制酸、堿組份的添加，確保溶液pH值保持恒定。

　　3.3化學鍍鎳自動添加系統(tǒng)

　　化學鎳自動分析添加系統(tǒng)是在化學鍍鎳過程中的一種在線的光電子分析儀器?；瘜W鍍鎳自動添加系統(tǒng)由進口鎳離子分析儀、采樣泵、冷卻器、消泡器等組成，可對化學鍍鎳溶液的鎳離子含量及pH值在線分析顯示。鎳離子顯示精度±0.01g，L，實際控制精度±0.1g，L;pH值顯示精度±0.01，控制精度±0.1。

　　系統(tǒng)運行過程為先由采樣泵從鍍鎳槽中連續(xù)取樣，為保護傳感器和提高測量精度，液樣需經(jīng)冷卻、除泡后再流經(jīng)PH傳感器和鎳離子分析儀，鎳離子分析儀能自動顯示鎳離子濃度及pH值，如分析數(shù)值超出設定范圍，會自動輸出信號至計量泵，控制計量泵向鍍槽自動添加所需鎳鹽、次亞磷酸鈉及氨水。系統(tǒng)從而控制鍍液中各組分的穩(wěn)定，有效保證鍍覆產(chǎn)品質(zhì)量和鍍液的使用壽命。

　　二、電鍍車間管理自動化

　　自動化信息管理可以提高企業(yè)管理效率和增加企業(yè)生存能力，通過對包括生產(chǎn)過程管理系統(tǒng)、生產(chǎn)設備管理系統(tǒng)、質(zhì)量追溯控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心等的實時控制，實現(xiàn)電鍍車間整體信息化管理。在全球信息化的大潮中，任何企業(yè)如果不迎頭趕上，就會被潮流所淘汰?？梢灶A期，只有那些在信息化潮流中學會了游泳的企業(yè)，才可以生存下來。

　　電鍍車間自動管理系統(tǒng)包括：

　　(1)系統(tǒng)自動控制行車運行、溶液溫度、開關(guān)電源電流電壓輸出，實時監(jiān)控，使現(xiàn)場情況一目了然，并能方便的更改工藝參數(shù)，以適應不同的電鍍需求。生產(chǎn)線具有故障報警功能，并提示故障拱位，便于維修。

　　(2)動畫顯示全線工作狀態(tài)：顯示各工位的設定時間、電壓、電流及溶液溫度等預設參數(shù);顯示各工位溶液溫度、整流器電流、完成時間等當前狀態(tài);顯示故障工位及維修提示;顯示行車運行的目前工位和預期工位;顯示操作者的操作順序、產(chǎn)量等參數(shù)。

　　(3)工藝選擇的智能化控制。用戶可在控制中心任意進行工藝參數(shù)的修改，如電鍍時間、整流器電流、電壓、水洗時間、滴水時間、溫度等。

　　目前大多數(shù)的自動化控制程序?qū)τ陔婂児に嚂r間的設置有一定的局限性。在特定的一套工藝程序中，用戶只能在小范圍內(nèi)更改時間，一旦超出允許范圍，就很可能會造成整條生產(chǎn)線工藝程序紊亂，甚至焦慮運行的嚴重后果。更加人性化的智能控制系統(tǒng)會有效解決這一難題，目前僅有少量廠家可以提供該項技術(shù)。

　　此外，整套系統(tǒng)可無縫接入ERP系統(tǒng)，滿足客戶企業(yè)整體信息化管理需求。

　　三、降低能源消耗，減少污染物排放，適應清潔生產(chǎn)要求

　　國際公認的聯(lián)合國環(huán)境署關(guān)于清潔生產(chǎn)的定義是：清潔生產(chǎn)是一種新的創(chuàng)造性思想，該思想將整體預防的環(huán)境戰(zhàn)略持續(xù)應用于生產(chǎn)過程、產(chǎn)品和服務中，以增加生態(tài)效率和減少人類及環(huán)境的風險。對生產(chǎn)過程，要求節(jié)約原材料和能源，淘汰有毒原材料，削減所有廢物的數(shù)量和毒性;對產(chǎn)品，要求減少從原材料提煉到產(chǎn)品處置的全生命周期的不利影響;對服務，要求將環(huán)境因素納人設計和所提供的服務中。

　　清潔生產(chǎn)的主要內(nèi)容包括：清潔的能源;清潔的生產(chǎn)過程;清潔的產(chǎn)品。

　　對于電鍍產(chǎn)業(yè)來說，節(jié)約用水工藝及設計、溶液再生技術(shù)等都將越來越受到青睞。在生產(chǎn)線設計過程中，采用逆流漂洗、滴水延時、接液設計等均可以有效降低生產(chǎn)過程中資源的浪費。而對于電鍍?nèi)芤旱脑偕夹g(shù)，由于對溶液進行了有效回收及再生，不但節(jié)約了原材料，還減少了廢水處理量，因而再生技術(shù)也成為電鍍技術(shù)發(fā)展的一大趨勢。

　　提高電鍍車間操作環(huán)境質(zhì)量，加強有害氣體的監(jiān)控，是電鍍設備人性化設計的又一重要體現(xiàn)。電鍍車間產(chǎn)生的酸霧、堿霧，空氣中含有的氰化物、鉻酐等都會對人體帶來嚴重危害。除了排風系統(tǒng)的設計，有害氣體的實時監(jiān)控設計將是對操作工人健康的重要保護措施之一，當操作環(huán)境中有害氣體濃度超出設定值時，系統(tǒng)會自動報警提示，引起操作人員的警戒，從而保護的操作人員的身體健康。

　　電鍍產(chǎn)生的廢水是造成環(huán)境污染的重要因素。*理想的電鍍廢水治理模式是電鍍污水的零排放系統(tǒng)，要實現(xiàn)零排放就需要對廢水進行嚴格分類，針對不同有害物質(zhì)進行針對性的處理。但電鍍廢水中所含的有害物質(zhì)種類非常復雜，要想分流治理，成本將會非常高，這是電鍍企業(yè)所難以承受的。但是，零排放是電鍍廢水處理的發(fā)展方向，隨著環(huán)保要求的日益嚴格及水處理技術(shù)的進步，這種技術(shù)必須并終將會普及發(fā)展起來。

　　現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展需求，決定了電鍍產(chǎn)業(yè)必需存在并將長期發(fā)展下去。但是，與其他專業(yè)相比，我國電鍍制造水平與國際化水平還是存在顯著差距。在資源和環(huán)境問題的雙重壓力下，電鍍產(chǎn)業(yè)只有堅決地走可持續(xù)發(fā)展的道路，才能跟上時代前進的步伐。而電鍍產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，離不開電鍍制造裝備技術(shù)的提高，符合現(xiàn)代電鍍技術(shù)要求，更加人性的智能化技術(shù)發(fā)展，成為電鍍設備發(fā)展的必然趨勢。