7.7.1 Расчёт заземляющего контура

7.8 Производственное освещение

7.8.1 Расчёт естественного освещения

7.8.2 Расчёт искусственного освещения

7.8.3 Расчёт кондиционирования

7.9 Средства пожаротушения

7.10 Гигиена труда

8. Технико-экономическое обоснование проекта

8.1 Расчет единовременных затрат

8.2 Расчет стоимости одного машино-часа работы комплекса технических средств САПР

8.3 Расчет предпроизводственных затрат

8.4 Затраты на ручное и автоматизированное проектирование

8.5 Расчет годовых текущих издержек на разработку проекта.

8.6 Сводная таблица технико-экономических показателей разработки САПР

Заключение

Список используемых источников

Приложения

В ведение

В настоящее время для создания систем автоматизированного проектирования можно выделить две основные причины. Первая из них - желание освободить конструктора от рутинных расчетов и подготовки документации и дать ему время для решения по-настоящему творческих задач. Внедрение САПР в данном контексте в конечном итоге приведет не только к повышению качества проектов, но и к его удешевлению, а также уменьшит суммарное время его разработки.

Вторая причина - необходимость более глубокого анализа разрабатываемого объекта. Традиционный метод расчета большинства сложных объектов - по возможности обойти все формулы и уравнения (как правило, содержащие элементы дифференциального или интегрального исчисления) решение которых вручную затруднено или невозможно и заменить их некоторыми эмпирическими зависимостями. В большинстве случаев это приведет к уменьшению качества готового объекта, а иногда и к его неработоспособности в реальных условиях. При использовании САПР, реализованной на современной быстродействующей технике, нет необходимости к упрощению математической модели объекта проектирования, она способна рассчитать его практически с любой необходимой точностью.

Из сказанного выше очевидно, что преимущества использования САПР в производстве неоспоримы. Все это относится и к рассматриваемой области - гальванике.

Металлические и неметаллические неорганические покрытия с каждым годом находят все более широкое и разностороннее применение в промышленности. Это связано с изменением условий эксплуатации и созданием новых видов изделий, особенно в электронной промышленности, возникновением новых, подчас непростых технических требований, для удовлетворения которых не всегда можно идти традиционным путем. Еще сравнительно недавно основной задачей при нанесении покрытий являлась защитно-декоративная отделка деталей для предотвращения их разрушения от атмосферной коррозии. В настоящее время с их помощью решается большой комплекс специальных, функциональных задач.

К группе конверсионных относят неметаллические неорганические покрытия, которые не наносятся извне на поверхность деталей, а формируются на ней в результате конверсии (превращений) при взаимодействии металла с рабочим раствором, так что ионы металла входят в структуру покрытия. Основой их являются оксидные или солевые, чаще всего фосфатные пленки, которые образуются на металле в процессе его электрохимической или химической обработки. Наиболее широкое распространение получили оксидные покрытия алюминия и его сплавов. Это связано с тем, что по разнообразию своего функционального применения, определяемого влиянием на механические, диэлектрические, физико-химические свойства металла основы, такие покрытия почти не имеют равных в гальванотехнике. Полученные оксидные пленки надежно защищают металл от коррозии, повышают твердость и износостойкость поверхности, создают электро- и теплоизоляционный слой, легко подвергаются адсорбционному окрашиванию органическими красителями и электрохимическому окрашиванию с применением переменного тока, служат грунтом под лакокрасочные покрытия и промежуточным адгезионным слоем под металлические покрытия. Эти характеристики относятся к оксидным покрытиям, полученным электрохимической, прежде всего анодной обработкой металла. Хотя выполнение химического оксидирования проще, не нуждается в специальном оборудовании и источниках тока, малая толщина получаемых покрытий, их низкие механические и диэлектрические характеристики существенно ограничивают область его применения.

Электрохимические процессы нанесения покрытий имеют широкое промышленное применение. Это защита изделий от коррозии, защитно-декоративная отделка, повышение износостойкости и твердости поверхности, сообщение антифрикционных свойств и отражательной способности, изготовление металлических копий. В технологической последовательности гальванического производства главной операцией, основанной на электрохимических превращениях, является процесс нанесения покрытий.

1. Анализ предметной области

1.1 Объект проектирования и его особенности

Первое сообщение о физико-химических свойствах оксидных пленок, полученных анодированием алюминия, сделано в 1877 г. профессором Казанского университета Н.П. Слугиновым. Однако лишь после того, как в конце двадцатых - начале тридцатых годов текущего столетия были разработаны промышленные способы электрохимического получения оксидных покрытий, получили развитие и работы, посвященные исследованию процессов их формирования, состава и свойств.

По представлениям ряда исследователей, оксидное покрытие состоит из расположенных вертикально ячеек в форме гексагональных призм, плотно смыкающихся друг с другом. В центре каждой ячейки находится пора, основанием которой является барьерный слой. При некотором схематизме такого представления следует учитывать, что ячеистая структура оксидных покрытий на алюминии подтверждается многими электронно-микроскопическими данными. Иное представление предложено А.Ф. Богоявленским с сотрудниками, принимающими за основу коллоидно-электрохимическую природу процесса. Предполагается, что в начале электролиза на поверхности анода образуются мельчайшие частицы - мононы, формирующие барьерный слой. По мере роста они с внешней стороны превращаются в коллоидные палочкообразные мицеллы геля оксида алюминия, составляющие внешний пористый слой. Отрицательно заряженные мицеллы плотно прижимаются к поверхности металла и сращиваются с ним. Таким образом ячеистая структура оксидного покрытия, по мнению авторов, формируется из мицелл, которые под влиянием электрического поля ориентируются перпендикулярно к поверхности металла. Поступление электролита к аноду происходит преимущественно в пространстве между мицеллами и расположение пор только по центру ячеек в этом случае не является обязательным. При исследовании пленок, формированных в электролите, содержащем сульфосалициловую, щавелевую и серную кислоты, выявлена волокнистая структура оксида, состоящего из различных по форме субволокон диаметром 20-50 нм, образующих своеобразные связки сросшихся частиц.

Оксидные покрытия на алюминии состоят главным образом из γ-Al₂ O₃ , наряду с которым могут быть другие модификации в кристаллической или аморфной фазе. Пленка содержит также воду и анионы электролита, в котором проводили оксидирование, причем последние лишь частично удаляются при промывке, а другая их часть остается связанной с оксидным слоем.

Результатом анодного окисления металла в начальный момент электролиза является формирование на нем тонкого, беспористого барьерного слоя, отличающегося высоким электрическим сопротивлением. Если оксидирование проводили в электролите, практически не растворяющем оксид алюминия, например в растворе борной кислоты, напряжение на ванне может достигнуть 150-200 В, а толщина оксидной пленки не превысит 1 мкм. Такие пленки находят применение в производстве электролитических конденсаторов. В гальванотехнике используют оксидные покрытия толщиной 8-20 мкм, а в специальных случаях - несколько сот микрометров. Они могут формироваться лишь в таких электролитах, которые оказывают некоторое растворяющее действие на барьерный слой. В этом случае, частично растворяясь, он становится микропористым, проницаемым для ионов электролита, что создает условия, благоприятствующие дальнейшему окислению металла. Оксидное покрытие как бы вырастает из металла, так как рост его происходит не со стороны внешней, а с внутренней поверхности, на границе металл - пленка или по некоторым данным на границе барьерный - пористый слой.

Удельное объемное электрическое сопротивление пленки на алюминии достигает 10⁹ -10¹³ Ом-см, а пробивное напряжение, которое связано с толщиной покрытия, изменяется от нескольких сот до нескольких тысяч вольт. Микротвердость оксида 1200 - 1500 МПа. Теплопроводность оксидного покрытия в 10 раз меньше, чем меди, в 7 раз меньше, чем алюминия и в 10-20 раз больше, чем пластмассы. Эмалевидные оксидные пленки, формированные в процессе эматалирования, выдерживают нагревание до 500°С без существенных изменений, тогда как на пленках, формированных в сернокислом электролите, при нагревании до 150°С появляются мелкие трещины, что ухудшает их защитные свойства, хотя отслаивания покрытия не происходит.

Заметим, что важнейшим показателем оксидной пленки для пользователя является не толщина, а коррозийная стойкость покрытия. Которая зависит от не только от толщины, но и от ее пористости. Толщина и пористость напрямую связанны со временем анодирования, но если пористость со временем меняется слабо, то рост оксида происходит эффективно в течении первого часа от начала процесса. При дальнейшем анодировании скорость образования слоя становиться соизмеримой со скоростью его растворения. После 60-70 минут анодирования отмечается уменьшение массы. Зависимость толщины оксида от времени носит экстремальный характер, что связанно с процессами роста и растворения оксида. Процесс образования пленки происходит быстрее при повышении температуры, но одновременно происходит еще быстрее ее растворение, необходимо придерживаться оптимальной температуры электролита. При разных концентрациях солей и кислот в электролите и одинаковом времени анодирования алюминия, получаются различные толщина и пористость покрытия, причем этот процесс также не линейный. Максимальная толщина пленок получается в 10% -ных растворов серных и щавельных кислот. Повышение концентрации щавельной кислоты выше 10% ограничивается ее растворимостью в воде. Подобный результат иногда связывают с тем, что с повышением концентрации электролита уменьшается скорость образования зародышей. Однако необходимо учитывать также скорость химического растворения оксида, полученного в данном растворе. Например, скорость растворения пленок в серной кислоте выше, чем в щавельной. Следовало предположить, что применение менее концентрированных растворов должно уменьшить их химическую активность и способствовать образованию более толстых пленок, но в действительности с уменьшением концентрации кислот толщина оксида проходит через максимум. По-видимому, в менее концентрированных растворах анионы электролита в меньшей мере принимают участие в формировании оксидного слоя. Это ведет к тому, что его структура становиться более плотной. От состава электролита также зависит структура и цветовые свойства покрытия. Как известно /1/, увеличение плотности тока сопровождается ростом напряжением формирования оксида, при этом размер ячеек возрастает, и число пор на единицу поверхности уменьшается, снижая общую пористость слоя. Повышение температуры электролита снимает напряжение процесса, это сопровождается уменьшением размера ячеек и увеличением их числа на единицу поверхности. Кроме того, возрастает и пептизирующая способность электролита в порах /3/, что также ведет к увеличению общей пористости оксида.