Maksatlı Aşırı Kaplama – KraftPowercon Inc
Felipe Atti, B. Müh, MBA, CAF – Sr. Uygulamalar Mühendisi
Sponsorlar
KraftPowercon Inc, ABD
Kaplama işleminin evrimi, diğer imalat işlemlerine göre daha yavaş olmuştur. Kaplama otomasyonu alanındaki gelişmeler sonucunda, günümüzde, işlemlerinin çoğu bilgisayar kontrolünde ilerliyor.
Kaplama proseslerinden tutarlı sonuçlar elde etme çabalarında, proses parametre kontrolünde önemli gelişmeler yaşanmıştır. Kaplamacılar kendileri ve hizmet ettikleri pazarlar için; Çözelti sıcaklığı ve kimyasal konsantrasyonları için kabul edilebilir dar aralıklar benimsemiştir ( çevre kirletici maddelerin en aza indirilmesi önemli bir hedef olmuştur). Ayrıca, elektrik akımının hassas kontrolüne yönelik talep artmaktadır. Söz konusu çabalara rağmen, bu süreçte, dar bir kaplama kalınlığı ve / veya kapsama alanı dahilinde tutarlı sonuçlar elde etmeyi zorlaştıran birçok değişken vardır.
Birkaç parçayı aynı anda kaplarken, parçalar elektriksel olarak bir kaplama banyosuna paralel olarak bağlanır. Teorik olarak, parçalar aynı elektriksel koşullara sahiptir, ancak pratikte, kaplanacak parçalar ve / veya anot elemanları arasındaki direncin değişmektedir. Paralel bir yapılandırmada voltaj homojendir, ancak elektrik akımı her temas noktasındaki ve kaplanan parçasındaki direnç değişikliğinin etkilerine maruz kalır. Potansiyeldeki herhangi bir fark, parçalar ve / veya anotlar arasında farklı elektrik akımlarına neden olacaktır (bu, pensampermetre ile kolayca kontrol edilebilir). Redresör istenen akımı sağlasa da, proses edilen parçalar arasında hala farklı kaplama kalınlıkları üretebilir.
Kaplama sonuçlarındaki değişkenlikle başa çıkmanın en basit yolu kasıtlı olarak plaka üzerine aşırı kaplama yapmaktır. Bunu yaparak, partideki en az kaplanmış kısım hala belirtilen minimum kaplama kalınlığını koruyacak ve böylece kalite standartlarını karşılayacaktır. Dezavantajı, kaplanmış parçaların çoğunun gerekenden daha fazla kaplama kalınlığına sahip olmasıdır. Etkili olmasına rağmen, aşırı kaplama verimsizdir, ek maliyetler ve atıklar gerektirir. Bu yöntemi uygularken kaplamacılar, müşterilerinin ödediğinden daha fazla enerji, zaman ve kimyasal kullanırlar. Sert krom kaplama gibi işlemlerden sonra taşlamaya maruz kalan parçaların, istenmeyen fazla kaplamaların tümünü çıkarmak için daha uzun bir taşlama işlemi gerektirecektir.
Kaplama, dikkate alınması gereken birçok faktör içeren çok yönlü bir işlemdir. Kaplama sonuçlarında etkisi olduğu bilinen iki önemli elektrik faktörü şunlardır: çıkış dalgalanması(ripple) ve akım ölçümlerinin doğruluğu(doğrusallık).
Dar aralık düşük ripple
– Kaplama biriktirme oranları (kaplama hızı) sadece ASF’ye (desimetre kare başına amper) karşı duyarlı değildir, aynı zamanda çıkış ripple’na karşı da hassastır. Bir ripple filtresi takılı bir SCR (Thyristor)redresöründen en iyi çıkış, maksimum çıkış geriliminde tipik olarak % 5 ripple’dır. SCR redresörlerinde çıkış ripple’ı çıkış ayarlarından etkilenir: çıkış voltajı ne kadar düşük olursa ripple o kadar yüksek olur. Redresörün ölçülen voltajı, ilgili kaplama işleminin gerektirdiğinden daha yüksek olduğunda bu durumu, daha da kötüleşir. Çıkış ripple’ı, akım arttıkça da artacaktır.
– Diğer değişkenleri kontrol etmek için harcanan çabalar (kaplama çözeltisi sıcaklığının ve kimyasal konsantrasyonun dar aralıklarda tutulması, ASF’nin farklı proses tarifleri için sabit kalması için bilgisayar kontrolüne yatırım yapılması vs.) Amper’i sabit tutma voltajı, diğer parametre kontrollerine rağmen çıkış ripple’ını artırabilir ve değişen kaplama kalınlığına neden olabilir.
– Yüksek kaliteli switch mod redresörleri tüm çıkış aralığın-da % 1’in altında ripple sağlayabilir.
Doğru kontrol ve doğru çıkış voltajı ve akım değerleri
– Eski moda redresörler tipik olarak elektrik akımını ölçmek için büyük şöntler kullanır. Şöntler, sıcaklıktan bağımsız olarak elektriksel özellikleri sabit tutmak için özel malzemeden yapılmış dirençlerdir. Doğal olarak dirençler, içinden geçen elektrik akımı olduğunda, devrede kayıplara neden olacak şekilde ısınırlar.
– Bazı yüksek kaliteli switch mod redresörler,(FET) Hall Effect sensörleri, (şönt dirençleri olmadan) modüler elektrik akımı ölçümünü doğru şekilde yapar ve böylece ölçülen çıkış akımını % 1 doğrusallıkla kontrol eder.
Ayrık Modüler Çıkış
Yüksek kaliteli switch mod modüler redresörlerden, aşağıdakiler arasında homojen kaplama kalınlığı elde etmek için yararlı olabilecek başka bir özellik daha vardır:
– Her bir parça rafı (veya tek bir parça), bir kaplama banyosunun tüm anotlarına bağlı ortak bir pozitif veri kaynağına sahipken, bir güç modülü çıkışından (veya bir güç modülleri bloğundan) bir negatif kutba ayrı ayrı bağlanabilir. Daha sonra her çıkış, eşit elektrik akımı elde etmek için her parçadaki voltajı ayar edecektir. Eşit elektrik yükünün (Ah) korunması, aynı anda kaplanan parçalar arasında eşit kaplama kalınlığı sağlayacaktır.
– Benzer şekilde; her bir anot, bir kaplama tankındaki parçaya bağlı ortak bir negatif veri kaynağına sahipken, bir güç modülü çıkışından (veya bir güç modülü bloğundan) bir pozitif kutba ayrı ayrı bağlanabilir. Burada her bir çıkış, aynı anda birkaç anotla kaplanan parçanın etrafında tek tip kaplama kalınlığı sağlamak için eşit elektrik akımı ve dolayısıyla eşit elektrik yükü (Ah) elde etmek için her anot üzerindeki voltajı ayar edecektir: rulo ve silindirlerde sert krom kaplama. (Bu uygulamada ortak anot, iki ayrık katot veya ortak katot ve iki ayrık katot şeklinde çalışmaktadır.)
Yüksek kaliteli switch mod modüler redresörler aşırı kaplamayı önemli ölçüde azaltır (kasıtlı veya dolaylı olsun). Bu kaplamacılara aşağıdaki avantajları sağlar;
– Kaplama süreleri, böylece günde daha fazla parti kaplama;
– Enerji ve hammadde tüketiminde (anotlar ve kimyasallar) azalmalar.
Aşağıda, tristör kontrollü tek bir redresöre paralel olarak bağlı 8 parçadan oluşan, tipik bir sert krom kaplama grubunun çektiği akımlarının bir örneğini görebiliriz:
Bu durumda en az akımı alan kısım (353 amp) istenen özelliklere göre işin tamamlanması için dikkate alır. Amaç 1,5 mil (38 mikron) olacaksa, parçalar arasındaki ortalama kaplama kalınlığı hedefin %15’in üzerinde olacaktır. Tristör kontrollü redresör, ayrı çıkışlı yüksek kaliteli bir switch mod redresör ile değiştirilirse, her bir parçanın direncindeki bu farklılıklar, yukarıda görüldüğü gibi, artık farklı elektrik akımlarına çevrilmez: tüm parçalar arasında aynı elektrik akımını elde etmek için farklı voltajlar. Bu durumda modüler redresör enerji, hammadde ve kaplama süresinde %15 tasarruf sağlar.
Felipe Atti, KraftPowercon, Inc.’in Sr. Uygulama Mühendisidir. KraftPowercon ekibine katılmadan önce 1991 yılında elektronik alanındaki Endüstriyel Teknik Eğitiminden bu yana Sert Krom Kaplama işinde bulundu. Brezilya’daki Universidade de Caxias do Sul’daki Makine Mühendisliği bölümünden lisans derecesini aldı ve Fundacao Getulio Vargas, Brezilya’dan MBA derecesi aldı. KraftPowercon, 1935’ten bu yana endüstriyel güç dönüşümünde bir dünya lideridir ve 1950-lerden beri kaplama redresörleri tasarlamış ve üretmiştir. Dikkat çeken başarıları arasında KraftPowercon, 1983 yılında özel olarak bu uygulama için tasarla-nan ilk switch mod doğrultucu ile metal kaplama dünyasına öncülük etti. 35 yıl sonra, bu teknoloji endüstri standardı haline geldi. KraftPowercon’un satış, servis ve montajı içeren ABD merkezi Fairfield, CT’de bulunmaktadır.
