陳金明,　李　江

(中國電科43所 合肥恒力電子裝備公司，安徽 合肥　230088)

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銅零件酸洗-鈍化工藝及自動生產(chǎn)線設(shè)備

陳金明,李江

(中國電科43所 合肥恒力電子裝備公司，安徽 合肥230088)

摘要：介紹了銅零件酸洗-鈍化工藝流程、溶液配方和酸洗-鈍化自動生產(chǎn)線的設(shè)備組成、性能及設(shè)備特殊配置；重點闡述行車提取籃框的旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)、籃框在槽內(nèi)的晃動裝置、零件種類自動識別裝置以及行車通過程序柔性控制，實現(xiàn)了多品種多工藝要求的零件在同一生產(chǎn)線上同時加工需求。

關(guān)鍵詞:酸洗； 鈍化； 旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)； 晃動裝置； 自動識別； 柔性控制

引　言

銅零件酸洗-鈍化是通過強(qiáng)酸洗去除零件表面的氧化物并產(chǎn)生一定的腐蝕，使零件獲得潔凈表面，經(jīng)鈍化后形成一層防腐鈍化膜，以達(dá)到零件裝配的質(zhì)量要求。銅零件強(qiáng)酸洗可以代替銅零件的電解酸洗及電解拋光，常用于裝配前的酸洗處理。

1　銅零件材質(zhì)、形狀及強(qiáng)酸洗-鈍化后質(zhì)量要求

銅零件材質(zhì)為無氧銅。零件形狀分為棒類，端頭有深螺孔；圓筒類，有的帶翻邊，有的帶螺旋槽；以及圓盤類，帶螺孔、凹槽等多種。

零件酸洗-鈍化后質(zhì)量要求：酸洗后的零件表面光亮潔凈,色澤均勻一致,無氧化、無酸印、無水印、無磕碰變形和無過腐蝕現(xiàn)象。

2　銅零件酸洗-鈍化工藝流程

銅零件酸洗-鈍化工藝流程為：

上架→強(qiáng)酸洗(5～30s；超聲波)→水洗(1～2min)→鈍化(3～10s，超聲波)→水洗(1～2min,超聲波)→水洗(1～3min，超聲波)→純水洗(1～3min,超聲波)→純水洗(1～3min,超聲波)→一級熱純水洗(1～2min，70～80℃)→風(fēng)切(2～3min)→烘干(9～15min，90～120℃)→烘干(9～15min，90～120℃)→烘干(9～15min，90～120℃)→下架。

零件除油在生產(chǎn)線外進(jìn)行。

強(qiáng)酸洗溶液組成,70%～80%硝酸,0.5%～1.5%鹽酸。

鈍化溶液組成,100～150g/L鉻酐,5～8g/L硫酸。

銅零件酸洗-鈍化工藝對設(shè)備基本要求：

1)銅零件強(qiáng)酸洗后在進(jìn)入水洗槽前，暴露在空氣中t<3s，以避免氧化。

2)盛裝銅零件籃框在強(qiáng)酸洗、風(fēng)切槽內(nèi)晃動，以便清洗、吹干無死角。

3)風(fēng)切槽內(nèi)快速吹掃工件，除去工件上大部分水份；內(nèi)腔處輔以人工用壓縮空氣手動吹氣槍吹掃。

4)零件分開放置，零件在水平面上可作左右0～60°,前后可作正反0～60°任意角度旋轉(zhuǎn)運動,既能保證在強(qiáng)酸洗、鈍化、風(fēng)切、水洗和純水洗過程中處理無死角，且保證零件間不磕碰。

3　銅零件強(qiáng)酸洗-鈍化生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)、操作形式及設(shè)備組成

銅零件強(qiáng)酸洗-鈍化生產(chǎn)線為單臂直線式自動生產(chǎn)線。上、下料架分別設(shè)于生產(chǎn)線的兩端，并與兩端的傳輸線接口。銅零件除油后盛裝在零件籃框內(nèi)，經(jīng)傳輸線輸送到自動生產(chǎn)線上料端。上料端設(shè)有零件籃框移動導(dǎo)向裝置及銅零件種類自動識別裝置，以保證零件籃框準(zhǔn)確進(jìn)入上料位，自動識別零件種類，自動完成零件籃框上線。

銅零件種類不同，強(qiáng)酸洗-鈍化處理時間以及處理工藝流程不同，通過識別銅零件種類，自動選取所識別的零件強(qiáng)酸洗-鈍化處理時間以及處理工藝流程的行車運行程序，完成對應(yīng)工藝流程和參數(shù)下的酸洗、鈍化、水洗、風(fēng)切及烘干等設(shè)定動作；行車通過程序柔性控制，可以實現(xiàn)多品種多工藝要求的零件同時在同一生產(chǎn)線上加工。

零件籃框下線后自動輸送至傳輸線上流轉(zhuǎn)到產(chǎn)品裝配間進(jìn)行下一工序工作。

銅零件酸洗-鈍化自動生產(chǎn)線由工藝槽系統(tǒng)、晃動裝置、超聲波系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、槽內(nèi)零件籃框?qū)蚨ㄎ粔K、行車、軌道、機(jī)架、電氣控制系統(tǒng)、走線橋架及輥道傳輸線等組成。

生產(chǎn)線全貌見圖1。

圖1　生產(chǎn)線全貌照片

3.1工藝槽系統(tǒng)

多級水洗槽采用逆流漂洗，兩槽之間設(shè)槽間蓋板。

酸洗、鈍化槽口上設(shè)有水封裝置，配置單獨槽蓋，不工作時人工手動將槽蓋蓋上，避免槽內(nèi)腐蝕氣體散發(fā)到空氣中腐蝕設(shè)備。酸洗、鈍化和烘干槽均設(shè)有氣動自動開關(guān)的槽蓋，零件籃框入槽、出槽前自動打開，通過氣缸將槽蓋移至槽后側(cè)。

烘干槽烘干θ為90～120℃，溫度自動控制，烘干熱源采用熱風(fēng)機(jī)，熱風(fēng)機(jī)與烘干槽之間設(shè)有熱風(fēng)循環(huán)進(jìn)出風(fēng)管，風(fēng)管采用SUS316板制作，外包巖棉保溫，外包玻璃鋼板裝飾。

3.2晃動裝置

酸洗、風(fēng)切槽底部設(shè)有繞中心軸約60°(任意可調(diào))范圍旋轉(zhuǎn)零件籃框承托導(dǎo)向架，槽外設(shè)有零件籃框承托導(dǎo)向架晃動裝置。采用電機(jī)減速器、傳動軸、偏心盤帶動與籃框承托導(dǎo)向架連成一體的連桿旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)零件籃框和零件晃動?；蝿咏嵌韧ㄟ^接近開關(guān)檢測，定位片位置來調(diào)整；晃動速度通過變頻器對晃動電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速。晃動裝置結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2　晃動裝置結(jié)構(gòu)照片

3.3超聲波系統(tǒng)

超聲波頻率為28和40kHz兩檔可調(diào)；超聲波發(fā)生器與換能器為分體式，發(fā)生器集中放置，鈦槽及不銹鋼槽換能器位于槽底外側(cè)，與槽做成一整體，塑料槽超聲波系統(tǒng)放在槽側(cè)壁。酸洗、鈍化槽換能器外封板采用TA2-t2mm板制作，其余換能器外封板采用SUS316-t2mm板制作。

3.4管路系統(tǒng)

自來水水洗槽設(shè)有空氣攪拌管路。自來水水洗槽及兩級逆流水洗槽中的一級水洗槽設(shè)置自動給水支路。

風(fēng)切槽內(nèi)吹嘴正對酸洗件，槽兩側(cè)均設(shè)有獨立吹干管路，管路上設(shè)置有電磁閥旁路，自動吹干，下架處配一氣槍。

熱純水洗槽設(shè)有不銹鋼電加熱管和液位探頭及控制裝置，液位低時報警，液位低于一定值時，電加熱自動停止；溶液溫度實現(xiàn)自動控制。

3.5通風(fēng)系統(tǒng)

銅零件酸洗-鈍化自動生產(chǎn)線上強(qiáng)酸洗、鈍化槽以及強(qiáng)酸洗、鈍化槽后第一個冷水槽、一級熱純水洗槽均設(shè)有吸風(fēng)罩，吸風(fēng)罩在槽兩側(cè)；銅酸洗、鈍化槽和冷水洗槽后側(cè)設(shè)置高位吸風(fēng)罩。吸風(fēng)支管上設(shè)有調(diào)節(jié)風(fēng)門，吸風(fēng)主管最低點處設(shè)有排放閥及排放支路并與對應(yīng)廢水排放管路對接。

槽邊吸風(fēng)主管與用戶室外吸風(fēng)主管對接。利用用戶原有廢氣處理設(shè)置對生產(chǎn)線上產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行處理，達(dá)標(biāo)后排放。

3.6行車、軌道、架體

生產(chǎn)線采用2臺單臂行車起吊運行。行車行走速度為0～25m/min，提升速度為0～20m/min，行車行走定位誤差小于5mm，行車提升零件最大質(zhì)量為50kg/掛。行車行走定位、提升定位及提升越位采用進(jìn)口接近開關(guān)，行走越位采用行程開關(guān)。行車運行平穩(wěn)、安全、可靠。

架體由軌道立柱、支撐加強(qiáng)柱、連撐及槽底托組成；軌道由主軌、副軌組成。軌道、架體和槽底托均采用拼裝式結(jié)構(gòu)，架體、槽底托下方均設(shè)有可調(diào)地腳。架體上設(shè)有行車水平運行定位裝置，以及行車挑線系統(tǒng)。

3.7酸洗段行車旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)

酸洗段在強(qiáng)酸洗與強(qiáng)酸洗后水洗槽之間運行的單臂行車提升系統(tǒng)提起零件籃框時由傳統(tǒng)的升降、前后直線運動改變?yōu)樾D(zhuǎn)升降運動，從而實現(xiàn)銅零件強(qiáng)酸洗后在進(jìn)入水洗槽前，暴露在空氣中時間t<3s，以避免氧化。

酸洗段行車提升臂除強(qiáng)酸洗與強(qiáng)酸洗后水洗槽之間作旋轉(zhuǎn)運動外，其余槽位均作上下直線運動。旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)由電機(jī)減速器帶動曲柄、提升臂、掛鉤和零件籃框作旋轉(zhuǎn)運動，旋轉(zhuǎn)速度變頻調(diào)速。旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)見圖3。

圖3　旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)照片

3.8電氣控制系統(tǒng)

生產(chǎn)線采用PLC控制。操作人員可在觸摸屏(PT)上查詢、修改設(shè)備參數(shù)、工藝參數(shù)或工藝流程；修改各槽停留時間、滴水時間等，可在線進(jìn)行操作指導(dǎo)和查詢各項數(shù)據(jù)，讀取生產(chǎn)線工作狀態(tài)，進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷、生產(chǎn)和工藝數(shù)據(jù)管理、記錄和查詢。工控機(jī)監(jiān)視生產(chǎn)作業(yè)過程，包括顯示控制過程畫面和實時數(shù)據(jù)，顯示系統(tǒng)總體框圖；顯示輔助設(shè)備及加熱槽液位、溫度、工件處理過程中時間等工作狀態(tài)；歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析和存儲。

零件種類采用地址牌定位識別方式進(jìn)行識別、選擇和確認(rèn)。處理工藝相同件(同一品種)裝入同一只零件籃框內(nèi)，處理工藝不相同件(不同品種)不能裝入同一零件籃框內(nèi)；不同品種(即處理工藝不相同)零件籃框上設(shè)置不同數(shù)量、位置的定位片。上料架端頭設(shè)置按需數(shù)量的進(jìn)口接近開關(guān)用于識別不同品種(處理工藝不相同)零件籃框，確定零件代碼、處理工藝路線和處理時間，行車運行時自動選擇和實施所需工藝流程和參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。通過對生產(chǎn)線行車、輔助設(shè)備和其它系統(tǒng)設(shè)備的柔性控制，避免多品種、多工藝流程銅零件在同一生產(chǎn)線上生產(chǎn)時相互干涉和錯誤識別，協(xié)調(diào)生產(chǎn)，提高了設(shè)備利用率和生產(chǎn)效率。

行車控制系統(tǒng)有自動、半自動和手動三種工作狀態(tài)，通過功能開關(guān)轉(zhuǎn)換，自動狀態(tài)下行車按照預(yù)先設(shè)定的工作線路自動循環(huán)工作，半自動狀態(tài)下行車執(zhí)行單步動作，半自動、手動狀態(tài)下由操作人員使用手控盒控制行車動作。

自動風(fēng)切裝置、自動給純水、給自來水以及強(qiáng)酸洗、鈍化、烘干槽槽蓋自動開關(guān)和強(qiáng)酸洗、風(fēng)切槽零件籃框承托導(dǎo)向架帶動零件籃框自動旋轉(zhuǎn)晃動裝置由PLC控制。

溫控裝置由溫控儀、溫控探頭、加熱控制器件、線纜和加熱管組成，溫度由溫控系統(tǒng)完成自動控制。

3.9輥道傳輸線

輥道傳輸線采用變頻調(diào)速及PLC+觸摸屏控制。零件籃框進(jìn)入生產(chǎn)線上料端自動識別區(qū)域內(nèi)，氣動阻擋器自動上升，擋住零件籃框進(jìn)行籃框內(nèi)零件種類識別、確認(rèn)。

輥道傳輸線采用電機(jī)減速器及鏈輪、鏈條帶動滾筒上鏈輪、鏈條傳動，從而實現(xiàn)零件籃框移動輸送，傳輸速度在4～20m/min范圍可調(diào)。傳輸線上鏈輪、鏈條位于機(jī)架外側(cè)，并采用不銹鋼板裝飾和保護(hù)。動力機(jī)構(gòu)、機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊、強(qiáng)度可靠，便于維修保養(yǎng)。

4　結(jié)束語

銅零件經(jīng)70%硝酸+0.5%～1.0%鹽酸強(qiáng)酸洗，水洗，再經(jīng)100g/L鉻酐+5～8g/L硫酸鈍化，水洗、吹干，烘干后零件表面潔凈度達(dá)到裝配要求。

銅零件在強(qiáng)酸洗、風(fēng)切槽內(nèi)使用晃動裝置，避免了零件清洗、吹干無死角，對于有盲孔、翻邊、凹槽和螺旋槽零件酸洗時便于排氣及盲孔內(nèi)溶液不斷交換更新。酸洗后出槽進(jìn)入冷水槽前由于采用帶有旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)行車起吊運行，使得銅零件暴露在空氣中時間t<3s，銅零件出槽后避免殘酸造成銅零件表面腐蝕。

酸洗-鈍化自動生產(chǎn)線與上道除油工序設(shè)備間采用輥道自動識別、傳輸，強(qiáng)酸洗-鈍化自動生產(chǎn)線行車采用柔性控制實現(xiàn)多品種、多工藝流程的銅零件在同一生產(chǎn)線上加工，提高生產(chǎn)效率。

doi：10.3969/j.issn.1001-3849.2016.08.007

收稿日期：2016-03-21修回日期： 2016-04-13

中圖分類號：TG178

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

Pickling and Passivation Process of Copper Part and Automatic Production Line Equipment

CHEN Jinming, LI Jiang

(Hengli Eletek Co.Ltd.,China Electronics Group Corporation No.43 Research Institute,Hefei 230088,China)

Abstract:The strong pickling and passivation process of copper part as well as solution components were presented in this paper.The equipment components,performance and special configuration of strong pickling and passivation automatic production line were also introduced in details including rotary elevator mechanism of travelling crane,the shake equipment of basket in the tank,automatic identification equipment of parts types and flexible control of travelling crane.The requirement was achieved that the different copper parts can be produced on the production line at the same time.

Keyword:strong pickling;passivation;rotary elevator mechanism;shake equipment;automatic identification;flexible control