Оптимальное управление гальваническими процессами с учетом изменения концентрации компонентов электролита

• Автор: Караваев, Василий Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 161 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ГЛАВА I. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НАНЕСЕНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Краткая характеристика технологии и оборудования процесса нанесения электрохимических покрытий

1.2. Анализ факторов, влияющих на равномерность гальванических покрытий

1.3. Обзор работ по автоматизации и оптимальному управлению процессом гальванического нанесения покрытий

1.4. Выбор критериев качества и постановка задач оптимального

управления

Выводы по первой главе

ГЛАВА И. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С УЧЕТОМ ИЗМЕНЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОЛИТА.
2.1. Построение математических моделей гальванических процессов в ваннах с подвесками с учетом изменения концентрации компонентов электролита.
2.2. Построение математических моделей гальванических процессов в барабанных электролизрах.
2.3. Математическое описание изменения концентрации компонентов
электролита в гальванической ванне
Выводы по второй главе
ГЛАВА III. ПОИСК ОПТИМАЛЬНЫХ УПРАВЛЕНИЙ ГАЛЬВАНИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ С УЧЕТОМ ИЗМЕНЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОЛИТА
3.1. Оптимальное управление гальваническими процессами в ваннах с подвесками.
3.2. Оптимальное управление гальваническими процессами в барабанных
электролизерах
Выводы по третьей главе.
ГЛАВА IV. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ
ГАЛЬВАНИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ С УЧЕТОМ ИЗМНЕНИЯ
К1ЦЕНТРАЦИИ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОЛИТА.
4.1. Выбор структуры системы управления гальваническими процессами с учетом изменения концентрации компонентов электролита.
4.2. Техническое обеспечение системы управления гальваническими
процессами
Выводы по четвертой главе.
ЛИТЕРАТУРА


Поставлены различные задачи оптимального управления гальваническими процессами с учетом изменения концентрации компонентов электролита: в зависимости от вида оборудования - задача управления ванной с подвесками и ванной с барабанами; в зависимости от стационарности процесса - с учетом изменения концентрации компонентов электролита в ходе одной загрузки деталей и в течение всего цикла использования электролита (нестационарный процесс), с учетом изменения концентрации только в течение всего цикла использования электролита (квазистационарный процесс); в зависимости от типа определения времени нанесения покрытия: время нанесения покрытия задается оператором, время определяется исходя из достижения минимальной толщины покрытия. Вторая глава посвящена математическому моделированию гальванических процессов с учетом изменения концентрации компонентов электролита. Построены математические модели процесса нанесения покрытия в ваннах с подвесками и в ваннах с барабанами. Для численной оценки неравномерности покрытия в ваннах с подвесками используется интегральный критерий, учитывающий толщины покрытий в различных точках одной детали, а также разницу между максимальным и минимальными значениями. Предложено учитывать зависимость функции катодной поляризации, функции катодного выхода по току и функции удельной электропроводности от концентраций компонентов электролита. Эти зависимости получаются в результате аппроксимации экспериментальных данных. Проведен анализ математических моделей, описывающих изменение во времени концентрации компонентов электролита. Показана адекватность всех построенных математических моделей сравнением с экспериментальными данными, приведенными в литературе и полученными нами. Третья глава посвящена анализу и решению задач оптимального управления гальваническими процессами с учетом изменения концентрации компонентов электролита. Проанализированы целевые функции, на основе анализа выбраны методы решения задач, условия существования решения. Найдены оптимальные по критерию равномерности управления для различных гальванических процессов для ванн с барабанами и подвесками. Предложены алгоритмы решения задач оптимального управления процессом нанесения гальванического покрытия в ваннах с подвесками и в ваннах с барабанами. Предложен метод выбора вида оптимального управления в зависимости от величины прироста равномерности покрытия и заданной продолжительности процесса. Четвертая глава содержит описание системы управления процессом нанесения гальванического покрытия с учетом изменения концентрации компонентов электролита. Предложены структура системы управления, определены функции, рекомендован современный состав технических средств для её реализации. ГЛАВА I. В основе гальванических процессов лежит электролиз - совокупность электрохимических процессов, происходящих в электролите при прохождении через него постоянного электрического тока. При электролизе положительно заряженные ионы (катионы) движутся к катоду, а отрицательно заряженные ионы (анионы) - к аноду. Если использовать в качестве катода деталь, а в качестве катиона - ион металла, то в процессе протекания электрохимической реакции, на поверхности детали будет оседать слой восстанавливающегося металла. Полученное покрытие придает покрываемой детали ряд ценных свойств: коррозионную стойкость, твердость, износостойкость, привлекательный внешний вид и другие. В качестве металлов покрытия используют цинк, хром, медь, никель, благородные и редкие металлы, кадмий, олово и другие, а также сплавы. При использовании растворимых анодов (т. В случае применения нерастворимых анодов покрытие поверхности деталей осуществляется катионами металла, находящимися в электролите [1,2]. Для удаления влаги с поверхности обработанных деталей используется сушильная камера [3]. Наиболее важной и продолжительной стадией является процесс нанесения покрытия (0. Ванна представляет собой сварную прямоугольную емкость (рис. Корпус ванны изготовляют в основном из углеродистой стали, а в отдельных обоснованных случаях - из нержавеющей стали, пластмасс, титана. Рис. Вапна для нанесения электрохимических покрытий.