Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Елизаров Александр Михайлович. Моделирование, оптимальное проектирование и управление процессом нанесения гальванического хромового покрытия : дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 Тамбов, 2007 190 с. РГБ ОД, 61:07-5/2293

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ОСАЖДЕНИЯ ХРОМОВОГО ПОКРЫТИЯ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 12

1.1 Общие сведения о гальванотехнике 12

1.2 Области применения, виды, структура и свойства хромовых покрытий 13

1.2.1 Области применения хромовых покрытий 13

1.2.2 Структура и механические свойства хромовых покрытий 16

1.2.3 Химическая стойкость и защитная способность хромовых покрытий... 19

1.3 Общие сведения и особенности процесса хромирования 20

1.3.1 Общие сведения 20

1.3.2 Катодный процесс 22

1.3.3 Анодный процесс 23

1.3.4 Электролиты для хромирования 24

1.4 Технология хромирования 29

1.5 Качество хромовых покрытий 34

1.5.1 Основные критерии качества покрытий 34

1.5.2 Методы повышения равномерности хромовых покрытий 36

1.6 Анализ процесса хромирования как объекта оптимального проектирования и управления 45

1.7 Обзор работ по автоматизации и управлению процессами нанесения гальванических покрытий 50

1.8 Постановка задачи исследования 57

Выводы по первой главе 60

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА НАНЕСЕНИЯ ХРОМОВОГО ПОКРЫТИЯ 61

2.1 Математическая модель процесса хромирования 61

2.2 Использование сеточных методов для расчета распределения электромагнитного поля в ванне 67

2.3 Алгоритм расчета системы уравнений математической модели для случая с N-образной кривой катодной поляризации 80

2.4 Проверка адекватности алгоритма расчета системы уравнений математической модели 88

Выводы по второй главе 92

ГЛАВА 3 ПОИСК ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТНОГО РЕШЕНИЯ И УПРАВЛЯЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПРОЦЕССА НАНЕСЕНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ХРОМОВОГО ПОКРЫТИЯ 93

3.1 Задача оптимального проектирования и управления процессом нанесения гальванического хромового покрытия 93

3.2 Анализ целевой функции 96

3.3 Анализ методов решения поставленной задачи 103

3.4 Решение задачи оптимального проектирования и управления 111

Выводы по третьей главе 127

ГЛАВА 4 ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НАНЕСЕНИЯ ХРОМОВОГО ПОКРЫТИЯ [94-96] 129

4.1 Структура системы автоматизированного проектирования и управления процессом нанесения гальванического хромового покрытия 129

4.2 Техническое обеспечение и принципиальная схема функционирования системы автоматизированного проектирования и управления процессом нанесения хромового покрытия 134

4.3 Подсистема автоматизированного проектирования процесса нанесения хромового покрытия 140

Выводы по четвертой главе 150

ВЫВОДЫ 151

Список использованных источников 153

Приложение А (рекомендуемое). Табличные формы зависимости критерия равномерности от формы фигурного анода, используемые для анализа целевой функции 162

Приложение Б (рекомендуемое). Трехмерные модели форм фигурного анода и детали с покрытием 166

Приложение В (рекомендуемое). Промежуточные данные работы алгоритма поиска оптимального решения 168

Приложение Г (рекомендуемое). Табличные формы зависимости критерия равномерности от формы фигурного анода, используемые для проверки адекватности алгоритма поиска оптимального решения 171

Приложение Д (рекомендуемое). Пример таблицы готовых проектных решений 175

Приложение Е (справочное). Приборы и средства автоматизации управления гальванической линией 177

Приложение Ж (справочное). Преобразователи интерфейсов 180

Приложение И (справочное). Технологии искробезопасности 181

Приложение К (справочное). Микроконтроллеры 183

Приложение Л (обязательное). Структурная схема подсистемы автоматизированного проектирования процесса нанесения гальванического хромового покрытия 185

Приложение М (обязательное). Функциональная схема подсистемы автоматизированного проектирования процесса нанесения гальванического хромового покрытия 186

Приложение Н (обязательное). Экономический эффект от внедрения интегрированного системы автоматизированного проектирования и управления процессом нанесения гальванического хромового покрытия.. 187 

Введение к работе:

Актуальность темы. Для защиты металлов от коррозии, декоративной отделки изделий, придания поверхности изделий специальных свойств применяются покрытия, получаемые преимущественно гальваническим методом. В настоящее время для гальванических покрытий используется несколько десятков металлов Среди них следует выделить хромовое покрытие, обладающее рядом ценных свойств: высокой химической стойкостью, значительной твердостью и износостойкостью, возможностью нанесения толстых прочно сцепленных с основой покрытий. В связи с этим изучение процесса хромирования является актуальным.

Применительно к гальваническому способу нанесения покрытия на сегодняшний день разработаны и продолжают совершенствоваться различные методы оптимизации качества наносимого покрытия в соответствии с такими критериями, как равномерность, микротвердость, пористость, износостойкость, коррозионная стойкость и т.д Наиболее важным критерием качества наносимого покрытия является равномерность распределения его толщины по поверхности детали, что наиболее актуально для дорогостоящих электролитов, в частности для электролита хромирования. Толщина покрытия менее заданной приводит к отбраковке детали. Превышение заданной толщины приводит к перерасходу хрома и электроэнергии, что снижает экономическую эффективность производственного процесса. Для предотвращения брака в производственном процессе необходимо заранее прогнозировать распределение гальванического покрытия по поверхности изделия. В случае использования хромового покрытия этот процесс сильно осложнен тем фактом, что электроосаждение хрома из раствора хромовой кислоты является одним из наиболее сложных процессов в гальваностегии. Он имеет ряд отличительных особенностей по сравнению с выделением многих других металлов: JV-образная кривая катодной поляризации, более легкое выделение водорода на катоде, чем хрома; низкий выход металла по току, обязательное присутствие в растворе посторонних анионов, необходимость применения нерастворимых анодов, очень низкая (отрицательная) рассеивающая способность электролита.

Таким образом, весьма актуальной является задача моделирования, оптимального проектирования и управления процессом нанесения гальванического хромового покрытия.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с научно-исследовательской программой Федерального агентства по образованию РФ «Разработка теории САПР гальванических роботизированных производств».

Целью работы является повышение качества хромового покрытия в соответствии с критерием равномерности. Научная проблема, соответствующая данной цели, заключается в разработке методов для моделирования распределения хромового покрытия по поверхности изделия, а также в оптимальном проектировании и управлении процессом нанесения гальванического хромирования в соответствии с выбранным критерием

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи.

  1. постановка задачи оптимального проектирования и управления процессом нанесения гальванического хромового покрытия;

  2. анализ математической модели процесса хромирования и разработка алгоритма ее решения с учетом немонотонности поляризационной кривой в краевом условии на катоде;

  3. анализ поставленной задачи оптимального проектирования и управления, выбор метода ее решения;

  4. разработка интегрированной системы автоматизированного проектирования и управления.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы математического моделирования, численные методы решения дифференциальных уравнений в частных производных, в том числе сеточные методы, а также численные методы нелинейного программирования.

Научная новизна работы:

поставлена и решена задача оптимального проектирования и управления процессом нанесения гальванического хромового покрытия в соответствии с критерием равномерности, отличающаяся использованием формы фигурного анода в качестве объекта проектирования и напряжения на электродах в качестве управляющего воздействия;

разработан алгоритм решения системы уравнений математической модели процесса хромирования, отличающийся тем, что учитывает немонотонность поляризационной кривой в краевом условии на катоде;

предложен метод определения оптимального числа узлов фигурного анода,

предложен алгоритм решения задачи оптимального проектирования и управления процессом нанесения гальванического хромового покрытия.

Практическая ценность работы:

разработана программа решения системы уравнений математической модели процесса хромирования для немонотонной кривой катодной поляризации, а также программа поиска решения задачи оптимального проектирования и управления;

разработана интегрированная система автоматизированного проектирования и управления процессом нанесения гальванического хромового покрытия с использованием формы фигурного анода в качестве объекта проектирования и напряжения на электродах в качестве управляющего воздействия.

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы на ОАО «Тамбовский завод "Октябрь"», г. Тамбов.

Апробация работы. Основные положения и результаты данной работы докладывались на Международных конференциях «Математические методы в технике и технологиях» (г. Ростов-на-Дону - 2003 г., г. Кострома - 2004 г.) и «Покрытия и обработка поверхности» (г. Москва - 2005 г.).

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано семь печатных работ в научных журналах и сборниках.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 190 страницах и состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, списка использованных источников и 13 приложений.

Подобные работы
Крюков Игорь Иванович
Автоматизация и управление процессами проектирования и производства специальных кварцевых оптических волокон
Синьковский Антон Владимирович
Разработка эффективных решений по защите информации с использованием фрактального моделирования в условиях автоматизированного проектирования и производства
Фролова Галина Александровна
Моделирование точности базирования при автоматизированном проектировании технологического процесса
Соболев Александр Николаевич
Повышение эффективности автоматизированного проектирования машиностроительной продукции на основе нетвердотельного моделирования
Белякова Марина Станиславовна
Повышение эффективности процессов конструкторско-технологического проектирования на основе разработки информационной системы моделирования поверхностей
Тимошин Илья Константинович
Совершенствование автоматизированной системы управления разработкой газового месторождения за счет оптимизационного моделирования скважин сложного строения на этапе проектирования
Копейкин Дмитрий Викторович
Моделирование и оптимизация технологического процесса отбелки целлюлозы для проектирования и совершенствования отбельных установок
Симанженков Константин Александрович
Моделирование точности закрепления деталей в приспособлениях, содержащих гибкие элементы, при автоматизированном проектировании технологических процессов
Страшнов, Андрей Юрьевич
Разработка автоматизированной системы принятия решения для проектирования тканей, вырабатываемых на станках с электронным управлением
Савенков Алексей Николаевич
Управление процессами информационного обмена в сетях передачи данных АСУ машиностроительного предприятия

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net