1. . مواد توصیه شده در تولید.

2. حداکثر (حداقل) دمای محلول.

3. حداکثر دمای سطح هیتر.

4. حرارت ویژه محلول فرآیند.

5. وزن مخصوص محلول فرآیند.

6. اضافات (لجن) کف توصیه شده.

1. Recommended materials of construction.

2. Maximum (minimum) solution temperature.

3. Maximum heater surface temperature.

4. Specific heat of the process solution.

5. Specific gravity of the process solution.

6. Recommended heel (sludge) allowance

از طریق محاسبات زیر وزن محلولی که باید گرم شود حاصل می‌گردد. برای مخازن مستطیل:

L × W × D × S.G. × 62.4 lb/ft3 = وزن

L، W و D عبارتند از طول، عرض و ارتفاع به فوت، (برای تبدیل به اینچ این اعداد را در lb/in3 0.036 ضرب کنید). وزن مخصوص این محلول S.G. است (آب 1.0).

Calculate the weight of the solution to be heated. For rectangular tanks:

Weight - L x W x D x S.G. x 62.4 Ib/ft3

Where L, VI, and D, are length, width, and

Depth in feet (substitute 0.036 Iblin.3 for dimensions in inches). S.G. is the specific gravity of the solution (water is 1.0)

برای مخازن استوانه‌ای:

R2D x S.G. x 62.4 Ib/ft3 = وزن

R شعاع مخزن است.

For cylindrical tanks:

Weight - R2D x S.G. x 62.4 Ib/ft3

Where R is the radius of the tank

REDUCING OPERATIONAL COSTS, ENVIRONMENTAL IMPACT VIA RIGOROUS PLATING/FINISHING ANALYSIS

کاهش هزینه‌های عملیاتی و تاثیرات زیست‌محیطی توسط بررسی دقیق آبکاری و پرداخت‌کاری

In good economic times, there is not as much motivation for a business to take a hard look at the cost of their plating or finishing processes. With fierce competition from overseas, and a weak economy, the need to look at these processes becomes much more important.

در اوضاع خوب اقتصادی، کسب وکارها به اندازه کافی انگیزه ندارند که نگاه سخت‌گیرانه‌ای به هزینه‌های فرایند آبکاری و پرداخت‌کاری خود بیندازند. به منظور رقابت شدید با کشورهای خارجه و با وجود یک اقتصاد ضعیف، ضرورت بازنگری به این فرآیندها بسیار زیاد شده است.

Surprisingly enough, once the real costs associated with plating and finishing lines are known, there are many options available to reduce some or all of those costs, and the economic paybacks can be very short.

درحالی‌که هزینه‌های واقعی مربوط به خطوط آبکاری و پرداخت‌کاری مشخص است، به طور شگفت‌آوری گزینه‌های زیادی برای کاهش برخی یا تمامی هزینه‌ها وجود دارد و ممکن است بازپرداخت مالی بسیار کوتاهی داشته باشد.

We will present the methodology used by the New York State Pollution Prevention Institute at Rochester Institute of Technology to determine the baseline costs of the finishing operation. Potential improvement methods or technologies will be presented for each area typically found in any finishing line.

ما روش مورد استفاده توسط موسسه پیشگیری از آلودگی ایالات نیویورک در موسسه فناوری روچستر، به منظور تعیین هزینه‌های پایه عملیات پرداخت‌کاری را ارائه خواهیم داد. برای هر منطقه‌ای که در خطوط پرداخت‌کاری به طور معمول وجود دارد، روش‌ها یا فناوری‌های بهسازی بالقوه‌ای ارائه خواهد شد.

There are four areas common to almost every plating line and metal finishing line:

• Rinse tanks

• Ventilation systems

• Acid cleaners, acid etches

• Alkaline cleaners

تقریبا در هر خط آبکاری و پرداخت‌کاری فلزات، 4 منطقه رایج وجود دارد:

• مخازن شستشو

• سیستم‌های تهویه

• پاک‌کننده‌های اسیدی، اچ‌کننده‌های اسیدی

• پاک‌کننده‌های قلیایی

It is important to collect good baseline information on each of these areas. Once that information is collected, it is easy to rank each area by cost and to look for the best options to reduce those costs. It is also very helpful to create a line layout—if one does not already exist—to help clarify the process steps and material flow. As much detail as possible should be contained in the line layout. Decisions will be much easier later in the evaluation if the layout information is complete. A spreadsheet is also helpful to aid in calculating chemical costs, water costs, etc., and can be readily updated as more information is collected.

لازم است که اطلاعات پایه مفیدی در مورد هر یک از این مناطق تهیه شود. زمانی که این اطلاعات جمع‌آوری شود، رتبه‌بندی براساس هزینه آسان است و جستجوی بهترین گزینه برای کاهش هزینه‌ها سهولت می‌یابد. همچنین به‌منظور کمک به شفاف‌سازی مراحل فرایند و جریان مواد، ایجاد یک فلوچارت (درصورت عدم وجود) بسیار مفید است. جزئیات در حد امکان باید در فلوچارت موجود باشند. پس از تکمیل اطلاعات طرح، تصمیم‌گیری در مورد ارزیابی طرح بسیار آسان خواهد بود. استفاده از نرم‌افزار صفحه گسترده ]مانند اکسل[ نیز برای کمک به محاسبه هزینه‌های مواد شیمیایی، هزینه‌های آب و غیره بسیار مفید است و زمانی که اطلاعات بیشتری جمع‌آوری شود این نرم‌افزار به آسانی، قابلیت به روزرسانی را خواهد داشت.

The following question lists will provide sufficient information to develop baseline cost information.

لیست سوالات زیر، اطلاعات کافی به‌منظور بهبود اطلاعات مربوط به هزینه‌های پایه را فراهم می‌کند.

Baseline questions for rinse tanks:

• Number of rinse tanks after each process tank?
• What is the rinse tank type (single rinse, reactive rinse, counterflow rinse, stagnant rinse, and spray rinse)?
• What is the flow rate on each rinse tank?
• What water type is required for each rinse tank (reverse osmosis, deionized water, city water)?
• Does the rinse water contain either high toxicity or high value material (chromic acid, gold, etc.)?

سوالات پایه درمورد مخازن شستشو:

• تعداد مخازن شستشو پس از هر مخزن فرایند چند عدد است؟
• مخزن شستشو چه انواعی دارد (شستشوی تکی، شستشوی واکنش‌دهنده، شستشوی ضدجریان، شستشوی ایستا و  شستشوی اسپری)؟
• نرخ جریان در هر مخزن شستشو چه مقدار است؟
• چه نوع آبی برای هر تانک شستشو (اسمز معکوس، آب دی‌یونیزه، آب شهری) مورد نیاز است؟
• آیا آب شستشو دارای مواد سمی یا مواد با ارزش (اسید کرومیک، طلا و غیره) است؟

What are the water purchase and sewer costs per 1,000 gallons of water? Note that these water costs can be either combined on one bill or separate. Rochester, N.Y., has monthly water billing and an annual sewer tax based on annual water use.

هزینۀ خرید آب و هزینه فاضلاب برای 1000 گالن آب چه مقدار است؟ توجه داشته باشید که این هزینه‌های آب در یک قبض یا به صورت جداگانه محاسبه می‌شود. شهر روچستر در ایالت نیویورک دارای صورتحساب ماهیانه و مالیات سالیانه فاضلاب براساس استفاده سالیانه از آب است.

Baseline questions for tank ventilation:

• How many plating line ventilation systems are there (scrubber, straight exhaust, etc.)?
• What are the rated CFMs for each exhaust fan?
• What is the horsepower rating or volt, amp, phase rating for each exhaust motor?
• What is the total exhaust time per day?
• What are the heating degree days for your location?
• What is the building heating (and possibly cooling) cost by month?
• Are the plating line ventilation systems tied into automatic tank covers?

سوالات پایه درمورد تهویه مخزن:

• چه تعداد سیستم تهویه خط آبکاری وجود دارد (اسکرابر، خروجی مستقیم و سایر موارد)؟
• برای هر فن خروجی چه مقدار CFM (جریان هوا یا فوت مکعب درمتر) در نظر گرفته شده است؟
• چه میزان اسب بخار یا ولتاژ، آمپر، تعداد فاز برای هر الکتروموتور فن خروجی در نظر گرفته شده است؟
• کل زمان کارکرد فن خروجی در طول روز چه قدر است؟
• درجه حرارت هوا برای منطقه شما در طول روز چه قدر است؟
• هزینه گرمایش ساختمان (و احتمالا خنک‌کردن) در ماه چه مقدار است؟
• آیا سیستم‌های تهویه خطوط آبکاری به درپوش‌های مخازن اتوماتیک متصل هستند؟

Baseline questions for the acid and alkaline tanks:

• What are the tank volumes?
• What is the tank chemistry concentration?
• Cost of the chemistry per tank refill?
• Tank dumps per year, and reason for tank dumps?
• Cost to treat the chemistry after the tank dump (labor, neutralization chemicals, sludge disposal, etc.)?

سوالات پایه درمورد مخازن اسید و قلیایی:

• حجم مخزن چه مقدار است؟
• غلظت مواد شیمیایی مخزن چه قدر است؟
• هزینه پرکردن مجدد مواد شیمیایی در هر مخزن چه قدر است؟
• تخلیه مخزن در سال چه تعدادی است و دلیل تخلیه مخزن چیست؟
• هزینه بازیابی مواد شیمیایی پس از تخلیه مخزن (هزینه کارگری، خنثی‌سازی مواد شیمیایی، دفع لجن و غیره)؟

Once armed with the baseline information, it is relatively easy to determine the real cost for each area. Then it is possible to prioritize the costs and target cost reduction changes. The following baseline example is from a medium-sized job shop plating company that was part of a direct assistance program through the New York State Pollution Prevention Institute. The baseline list has been ranked by cost.

زمانی که اطلاعات پایه تکمیل شد، تخمین هزینه واقعی برای هر ناحیه نسبتا آسان است. سپس می‌توان هزینه‌ها و تغییرات کاهش هزینه‌های هدف را اولویت‌بندی کرد. مثال پایه زیر از یک شرکت آبکاری با کارگاه متوسط است که بخشی از برنامه کمک مستقیم توسط موسسه پیشگیری از آلودگی ایالت نیویورک است. لیست پایه براساس هزینه رتبه‌بندی شده است.

1. Water use = 6,310,000 gpy (gallons per year) = $32,900/yr. ($5.22/1000 gallons)

2. Acid purchases (HCl) = $19,700 ($1.25 /gallon, 15,760 gallons)

3. Waste treatment sludge disposal = $15,600/year

4. Exhaust blower = 10,000 cfm = $7,899/yr. for 40 hours per week ($.09/kwh)

5. Caustic purchases (NaOH)= $6,400 ($2.10/lb, 3,048 lbs.)

6. Heating of make-up air = 431 decatherms = $2,154 /yr. ($5/decatherm for

natural gas)

Total cost per year = $66,923/year

1. هزینه مصرف آب

6310000 گالن درسال= 32900 دلار درسال. (5.22 دلار در هر1000 گالن)

1. هزینه خرید اسید (HCl)

19700 دلار (1.25دلار در هرگالن، 15760 گالن)

1. هزینه دفع تصفیه فاضلاب

15600 دلار در سال

1. دمنده خروجی

CFM 10000= 7899 دلار درسال برای 40 ساعت درهفته (0.09 دلار  هرکیلووات)

1. هزینه خرید سود NaOH))

6400 دلار (2.1 دلار در هر پوند، 3048 پوند).

1. هزینه گرمایش هوای تازه

431 دکاترم=2154 دلار در سال. 5 دلار برای هر دمکاترم گاز طبیعی)

هزینه کل سالیانه = 66923 دلار در سال

In this example, the water cost was by far the highest single cost to the company for their plating lines. A close second and third were the acid purchases (included line acid and waste treatment acid), and waste treatment sludge disposal.

در این مثال هزینه آب بالاترین هزینه را با اختلاف زیاد برای خطوط آبکاری خود داشت. رتبه دوم و سوم مربوط به هزینه خرید اسید (شامل اسید خطوط آبکاری و هزینه تصفیه اسید ضایعاتی) و دفع لجن تصفیه فاضلاب است.

There are many ways to apply powder coating materials; however, the material that is to be applied must be of a compatible type. For instance, if the application method is fluidized bed, the powder coating material must be a fluidized bed grade. Conversely, if the method of application is electrostatic spray, the powder material must be an electrostatic spray grade. Once the material is correctly selected, the application method is chosen by part design and production goals. There are two forms of application methods: fluidized bed application and spray application. These vary as widely as the applications they suit.

روش های زیادی برای استفاده از مواد پوشش پودر وجود دارد؛ با این حال، مواد مورد استفاده باید دارای یک نوع سازگار باشند

به عنوان مثال، اگر روش کاربردی بستر سیال است، مواد پوشش پودر باید بستر مایع داشته باشد. برعکس، اگر روش استفاده از اسپری الکترواستاتیک باشد، ماده پودر باید اسپری الکترواستاتیک باشد .هنگامی که مواد به درستی انتخاب می شوند، روش برنامه بر اساس اهداف طراحی و تولید بخشی انتخاب می شود. دو فرم از روش های کاربردی وجود دارد: کاربرد بستر سیال و کاربرد اسپری. این ها به طور گسترده ای بر حسب  کاربرد شان متفاوت هستند.

FLUIDIZED BED

As shown in Fig. 1, the part is transported above the fluidized bed and the powder is attracted to it. The part requires no preheating prior to being placed above the bed. Powder is attracted to the part by an electrostatic charge on the powder particle.

This electrostatic charge is developed in an electrostatic field either above or in the fluidized bed.

 Film thickness on the part now is controlled within tighter tolerances not only by the amount of time the part is in the fluidized bed but also according to how much electrostatic charge is on the powder particle.

Sometimes, heat still is used in this process to overcome Faraday cage problems caused by part configuration. This process routinely applies powder from 5 to 10 mils thick.

Electrostatic fluid bed application is used for coating electrical motor armatures. These require a high dielectric strength coating with close film-thickness control to allow the wire to be wound properly.

بستر سیال

همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، قسمت در بالای بستر سیال قرار می گیرد و پودر به آن جذب می شود. این قسمت قبل از قرار دادن در بالای تخت نیازی به پیش گرم شدن ندارد. پودر به وسیله یک بار الکترواستاتیک بر روی ذرات پودر جذب می شود. این بار الکترواستاتیک در یک میدان الکترواستاتیک بالا یا در بستر سیال است.

ضخامت فیلم روی قطعه در حال حاضر در محدودیتهای سخت تر نه تنها با توجه به میزان زمانی که  در بستر سیال است، بلکه با توجه به میزان شار الکترواستاتیک بر روی ذرات پودر کنترل می شود.

گاهی اوقات، گرما هنوز در این فرآیند برای غلبه بر مشکلات قفس فرادی به علت پیکربندی بخش استفاده می شود. این روند به طور معمول پودرهای با ضخامت  از 5 تا 10 میلی لیتر را به کار میگیرد.

کاربرد پوشش مایعات الکترواستاتیک برای پوشش موتورهای الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد. اینها نیاز به پوشش قوی دی الکتریک با کنترل ضخامت فیلم دقیق دارند تا بتوان سیم را به درستی کار کرد.

SPRAY APPLICATION

Applying powder coating with electrostatic spray equipment is broken down into two types. In each case electrostatics must be used to attract powder to the part.

 There is no mechanical attraction or adhesion to hold powder to the part as seen in liquid spray systems. The two types of electrostatic spray equipment are corona-charged spray guns and tribo-charged spray guns.

کاربرد اسپری:

هیچ کشش مکانیکی یا چسبندگی برای نگهداشتن پودر به بخشی که در سیستم های اسپری مایع دیده می شود وجود ندارد. دو نوع تجهیزات اسپری الکترواستاتیک عبارتند از: تفنگ اسپری قرقره ای و اسلحه های اسپری تفنگ سه گانه.

Corona Guns

This device uses an electrostatic generator to create an electrostatic field between the gun and a grounded part. Powder is sprayed through the field, picks up an electrostatic charge, and is attracted to the part. The amount of charge that is transferred on the surface of the powder is a function of electrostatic fieldstrength and the amount of time the powder particle is in the field.

Also of importance is the surface area of the powder particle, as finer powder particles hold less electrostatic charge. The following equations (see Fig. 2) best explain how the powder is charged:

تفنگ قرقره ای

این دستگاه از یک ژنراتور الکترواستاتیک برای ایجاد میدان الکترواستاتیک بین تفنگ و یک قسمت زمینی استفاده می کند

پودر از طریق میدان اسپری می شود، بار الکتریکی را جذب می کند و به قسمت جذب می شود.

مقدار شارژ که روی سطح پودر منتقل می شود، عملکرد میدان الکتریکی است و مقدار زمان ذرات پودر در میدان

همچنين اهميت مساحت سطح ذرات پودر است، زيرا ذرات پودر تر پودر شارژ الکترواستاتيک کمتري دارند. معادلات زیر (نگاه کنید به شکل 2) بهتر است توضیح دهید که چگونه پودر شارژ می شود:

Field Strength: E=V/d

Charge on Particle: Q= 1/2 CEt2

Notice that some factors are more important that others. For instance, electrostatic field strength is directly proportional to applicator electrode voltage.

 Also, the distance between the part and the applicator (sometimes called the target distance) will directly affect electrostatic field strength. The charge on the powder particle (which causes the attraction) is most affectedby the amount of time the particle is in the field (by its square).

Field Strength: E=V/d

Charge on Particle: Q= 1/2 CEt2

همچنین فاصله بین بخشی و اپلیکاتور (گاهی اوقات به عنوان فاصله هدف نامیده می شود) مستقیما قدرت میدان الکتریکی را تحت تاثیر قرار می دهد. شار ذرات پودر (که باعث جذب) بیشتر از مقدار زمانی که ذرات در میدان (توسط مربع آن)

The time and field strength will determine how much powder is attracted to the part (i.e., first pass transfer efficiency).

The time the powder particle is within the electrostatic field is most easily controlled by adjusting the velocity of the powder pumped through the gun, or applicator, and reducing the speed of the applicator motion. It is a known fact that systems that use reduced powder velocity and slow gun motion will provide the best coating efficiency with the least effort. The powder coating process is most often used to apply a charged dielectricmaterial (powder coating) and onto a conductive (grounded) part.

قدرت زمان و میدان تعیین خواهد کرد که چه مقدار پودر به بخش جذب می شود (به عنوان مثال، بازده انتقال اولین بار).

زمان ذرات پودر درون میدان الکترواستاتیک به راحتی توسط تنظیم سرعت پودر پمپ شده از طریق تفنگ یا اپلیکاتور و کاهش سرعت حرکت اپلیکاتور کنترل می شود. یک واقعیت شناخته شده است که سیستم هایی که از سرعت پودر کاهش یافته و حرکت اسلحه کم استفاده می کنند، بهترین کارایی پوشش را با حداقل تلاش ارائه می دهند

فرآیند پوشش پودر اغلب برای اعمال یک ماده ضدعفونی شده با پوشش (پوشش پودر) و بر روی یک بخش هدایت (زمین)

However, electrostatic powder coating on nonconductive materials (i.e. plastics, rubber,glass, etc.) can be performed using a conductive primer or aiding powder attraction by heating the surface to be coated. Additionally, electrostatic charging of conductive materials (i.e., blended metallic powders) can be difficult since theycan short-circuit the applicator’s charging circuit. However, most equipment manufacturers provide electrodes outside the powder path to overcome this problem.

Both positive and negative polarity electrostatic guns are available from most manufacturers to provide efficient charging of widely divergent coating materials.

It is worth noting that 98% of all applicators used in powder coating operations are negative polarity devices. Code requirements insist that certain protection circuits be part of the system.

Among these are current limitation to control arcing and grounding of all equipment and products that are coated to dissipate stored charges. System interlocks are required for automatic equipment. Guidelines for this equipment are listed in National Fire Protection Association Code (NFPA) 33.

با این حال، پوشش پودر الکترواستاتیک بر روی مواد غیر هدایت کننده (به عنوان مثال پلاستیک، لاستیک، شیشه و غیره) می تواند با استفاده از یک آغازگر رسانا یا جذب پودر کمک شده با گرم کردن سطح پوشش داده شود.

علاوه بر این، شارژ الکترواستاتیک مواد هدایت شده (به عنوان مثال، پودرهای فلزی مخلوط شده) می تواند دشوار باشد زیرا آنها می توانند مدار شارژ اپلیکاتور را کوتاه کنند. با این حال، اکثر تولیدکنندگان تجهیزات الکترودهای خارج از مسیر پودر را برای غلبه بر این مشکل ارائه می دهند. هر دو اسلحه الکترواستاتیک قطب مثبت و منفی از اکثر تولید کنندگان برای فراهم کردن شارژ کارآمد از مواد پوشش بسیار متفاوتی استفاده می شود.

شایان ذکر است که 98 درصد از تمام اپلیکاتورهای مورد استفاده در عملیات پوشش پودر، دستگاه قطبی منفی هستند. الزامات کد ضروری است که مدارهای حفاظت خاص بخشی از سیستم باشن

در میان این ها محدودیت های فعلی برای کنترل انعطاف پذیری و پایه ی تمام تجهیزات و محصولاتی است که برای تخمین هزینه های ذخیره شده پوشش داده شده اند. سیستم های تعویض برای تجهیزات اتوماتیک مورد نیاز است

دستورالعمل های این تجهیزات در کد ملی انجمن حفاظت از آتش (NFPA) 33 ذکر شده است.

برای خواندن ادامه مطلب به سایت نویسنده مطلب مراجعه کنید.