OVLIVŇOVÁNÍ NÁKLADŮ NA PROVOZ, ÚDRŽBU A OBNOVU ZAŘÍZENÍ V GALVANOTECHNICE ELEKTROVODNÁ LŮŽKA A PONORNÁ TOPNÁ TĚLESA INFLUENCE OF COSTS FOR OPERATING, MAINTENANCE AND RENEWAL OF EQUIPMENT IN ELECTROPLATING CONTACT SYSTEMS AND IMMERSION HEATERS BC. ROMAN PICURA ABSTRAKT Tento článek se zabývá základními fakty, které mohou ovlivňovat velikost nákladů na provoz zařízení v oblasti galvanického pokovování, jeho údržbu a obnovu. Článek je zaměřen na dva typy prvků vyskytujících se v galvanických linkách. Jedná se především o elektrovodná lůžka, jejich správné používání, nejpoužívanější typy s výhodami i nevýhodami uvedenými v první části, shrnuté doporučeními pro jejich volbu a aplikaci. Problematiku elektrovodných lůžek uzavírají moderní prvky využívající nové technologie, jejichž aplikací je možné náklady na provoz, údržbu a obnovu snížit a zároveň zvýšit efektivitu výroby. V druhé části článku jsou podobně zpracována ponorná topná tělesa, včetně nejčastějších chyb při volbě materiálu, instalaci a následném provozu, opět shrnutá různými doporučeními. ABSTRACT This article focuses on basic facts, which can influence quantity of costs for operating equipment in area of electroplating, its maintenance and renewal. The article describes two types of equipment which occure in electroplating. The first one is contact system, its right operating, most often used types, their advantages and disadvantages, mentioned in the first part, summarized by recommendation for their choice and application. At the end of this part, there are mentioned modern systems using a new technology, which can reduce quantity of costs for operating, maintenance and renewal of equipment and raise efficiency of production. The second part of the article includes the immersion heaters, their wrong usage and wrong choice of the material, summarized by various recommendations. 1
ÚVOD Neopominutelnou součástí procesu povrchových úprav, konkrétně galvanického pokovování, je pravidelná údržba a obnova používaných prvků a zařízení. Stejně tak je důležité dodržovat doporučení pro jejich provoz. Důsledky absence údržby a nesprávného používání bývají velmi často pak snížení kvality finálního povrchu galvanizovaného výrobku, prodloužení doby výrobního procesu, zvýšení nákladů na provoz, zkrácení životnosti zařízení a s tím související zkrácení doby obnovy, celkové snížení efektivity výroby atd. Abychom se takovým negativním důsledkům vyvarovali, je třeba znát příčiny a vědět, jak jim předcházet. POUŽÍVÁNÍ ELEKTROVODNÝCH GALVANICKCÝCH LŮŽEK Jedněmi z používaných prvků v galvanotechnice, jejichž pravidelná údržba a správné používání má vliv na kvalitu výroby a provozní náklady, jsou elektrovodná galvanická lůžka. Ta slouží pro přenos elektrického proudu ze zdroje na katodové / anodové tyče a galvanizované zboží. Kvalita procesu takové povrchové úpravy je závislá na optimální velikosti napětí a proudu a tak je žádoucí, aby v místech spojů byl kontakt ideální, tj. s co nejmenším elektrickým odporem. Kontaktní plochy, které vyžadují pravidelnou údržbu, jsou především v místech dotyku katodové / anodové tyče s elektrovodným lůžkem nebo závěsem, tzv. hákem. Obzvláště na kontaktních plochách lůžek ulpívají vlivem agresivního prostředí nečistoty a usazeniny, které zhoršují přenos elektrického proudu na tyč a tím dochází k přehřívání lůžek, zkrácení jejich životnosti, snížení Obr. 1: Prstové lůžko nerovnoměrná přilnavost prstů kvality výroby apod. Na kvalitu přenosu elektrického proudu nemají vliv ovšem pouze nečistoty na kontaktních plochách. Další příčinou může být používání nevhodných elektrovodných lůžek. Obecně platí doporučení aplikace lůžek s přítlakem, který drobné nečistoty a nerovnosti na kontaktních plochách eliminuje, podporuje samočisticí efekt a tím velkou částí napomáhá k lepšímu přenosu proudu. Používanými typy lůžek bývají nejčastěji tzv. prstová lůžka, kde je styčná plocha pro přenos el. proudu tvořena pomocí tzv. prstů. U takových lůžek dochází po určité době k nerovnoměrné přilnavosti jednotlivých prstů k tyči. Nutnost častého seřizovaní správného doléhání jednotlivých prstů v lůžku tak zvyšuje nároky na jejich údržbu. V případě nesprávného dosedání jednotlivých článků či prstů lůžka dochází k jejich přehřívání a tím i k podstatnému zkrácení životnosti lůžka a v konečném důsledku i k snížení efektivnosti výroby. Dalším často používaným typem jsou klínová lůžka. Při použití klínových lůžek může docházet k ulpívání nečistot na styčné ploše klínu a tím i ke vzniku 2
nerovnoměrností na kontaktních plochách. Protože klínová lůžka často nemají žádný dodatečný přítlak k tyči, nedochází zde ani k samočisticímu efektu při zakládání katodové tyče. Přítomnost takových nečistot či nerovnoměrností snižuje dokonalost spojení mezi lůžkem a tyčí a tím dochází k nedokonalému přenosu proudu a opět ke snížení efektivnosti výroby. I zde je nezbytná pravidelná údržba a čištění lůžek. U lůžek s přítlakem pomocí silentbloků, které jsou v galvanovnách používány také velmi často, dochází po určité době v provozu k chemickému stárnutí silentbloků, snížení, případně ztrátě pružnosti. Bez pružení není dosahováno přítlaku a u založené katodové tyče bývá často i pouhým okem viditelná vůle. Bez přítlaku dochází ke zhoršení samočisticího efektu a přenosu proudu. Proto je třeba tato lůžka kontrolovat v kratších intervalech, ošetřovat kontaktní plochy a vyměňovat silentbloky. Obr. 2: Klínové lůžko provedení A Obr. 3: Lůžko se silentbloky nerovnoměrná přilnavost prstů DOPORUČENÍ PRO APLIKACE VYUŽÍVAJÍCÍ ELEKTROVODNÁ LŮŽKA Abychom se vyhnuli zbytečnému zvýšení nákladů na provoz, údržbu a obnovu, je nezbytné provádět pravidelné kontroly kontaktních ploch lůžek, odstraňovat případné nečistoty a plochy ošetřovat. Při používání pneumatických lůžek nebo v aplikacích s přenosem velkého el. proudu je vhodné vyhnout se lůžkům, které potřebují přídavné chlazení vodou nebo vzduchem. Existuje řada lůžek konstruovaných tak, aby tyto provozní parametry zvládaly bez nutnosti chlazení. Již fakt, že je některá lůžka třeba chladit, napovídá o jejich nevhodné konstrukci. Snížení nákladů na údržbu a obnovu lze dosáhnout také instalací lůžek pracujících na lepším principu. 3
MODERNÍ TECHNOLOGIE INOVATIVNÍ ŘEŠENÍ GALVANICKÝCH LŮŽEK Samoupínací elektrovodná lůžka Auerswald jsou výhodnou alternativou při řešení nevýhod všech výše uvedených standardně používaných lůžek a současně nabízí nespočet dalších výhod. Předností těchto lůžek je především jejich promyšlená, patentovaná konstrukce, která zajišťuje dlouhodobě ideální spojení kontaktních ploch mezi lůžkem a tyčí. Části lůžek, jimiž prochází el. proud jsou vyráběny výhradně z měděných, ohýbaných dílů, které, ve srovnání s litinovými lůžky obsahující vzduchové bubliny v materiálu, poskytují lepší elektrickou vodivost bez nutnosti přídavného chlazení i při vysokých proudových zatíženích. Další výhodou přispívající ke snížení nákladů na údržbu je možnost Obr. 4: Elektrovodná lůžka Auerswald rychlé a snadné výměny jakékoli části lůžka i na nainstalovaném lůžku. Tím nevznikají žádné nebo jen velmi krátké odstávky provozu. Lůžka jsou opatřena bočními nerezovými kryty, které eliminují poškození kontaktních ploch při zakládání tyče do lůžek pod nesprávným úhlem či vzpříčení tyče v lůžku a zaručují optimální sevření mezi katodovou tyčí a posuvným klínem. U všech lůžek Auerswald je zaručena velmi dlouhá životnost a dokonalý chod. POUŽÍVÁNÍ PONORNÝCH TOPNÝCH TĚLES Dalším zařízením v galvanotechnice, jehož správným používáním můžeme značně zkrátit dobu obnovy a také snížit náklady na provoz, jsou prvky pro ohřívání galvanických lázní. Velmi často se pro ohřev používá ponorných topných těles. Stejně jako je mnoho typů a provedení těchto zařízení, tak i výrobců je několik a každý nabízí svým zákazníkům rozdílnou kvalitu a každá lázeň klade specifické požadavky na materiálové provedení, proto je vhodné volbu konzultovat s odborníky. Protože lázně galvanických procesů ve většině případech obsahují agresivní látky a roztoky a je dosahováno vysokých teplot, je nutné použít topná tělesa vyrobená z odolných materiálů. Obr. 5: Ponorná topná tělesa Mazurczak 4
Firma Mazurczak nabízí tělesa s ponornými trubkami z porcelánu, z technického tvrzeného skla, křemenného skla, PTFE, nerezové oceli a titanu. Podle druhu lázně technický poradce doporučí takový materiál, který má pro dané prostředí optimální chemickou odolnost. Zanedbání technické konzultace při výběru ideálního materiálu mívá za následek poškození topného tělesa vlivem agresivní chemické lázně, nemožnost reklamace z důvodu nesprávného užití, nutnost odstávky provozu a výměny zařízení. Při výběru topného tělesa je také nutné pamatovat na rozměry nádrže a charakter lázně, v níž bude těleso ponořeno. Je nutno se vyvarovat stavům, kdy by se např. spodní část tělesa dotýkala dna nádrže, případně by byla ponořená v usazeném kalu na dně nádrže. Další častou chybou při provozu topných těles bývá běh části tělesa na sucho. Délka a provedení topných těles jsou navrhovány tak, aby při ohřívání byla celá topná část ponořena v chemické lázni. Proces ohřívání lázně spočívá v odebírání tepla od topného tělesa a tím jej ochlazuje. Pokud část tělesa není ponořena v kapalině, nedochází k jejímu ochlazování a topně těleso se v této části přehřívá a při delším chodu na prázdno se poškodí. Výšku hladiny lázně je proto třeba hlídat. Proto je doporučován ohřev galvanických linek vždy doplnit o kvalitní a spolehlivé hlídání hladiny. Užitečným pomocníkem v této problematice jsou topná tělesa s bezpečnostním systémem ABS (Anti Brand-System), která nabízí ke svým topným tělesům firma Mazurczak. Systém minimalizuje možné poškození zařízení či nádrží teplem v případě částečného nebo úplného chodu na sucho, ke Obr. 6: Ponorná topná tělesa Mazurczak se systémem ABS kterému může dojít například při vypařování kapaliny, při nepředvídaném rychlém úbytku kapaliny, zapnutí a provozu ohřívače v prázdné nádrži, provozu ohřívače při zamezení odvodu tepla z ponorné trubice na kapalinu při silné inkrustaci apod. Integrovaný ABS systém zaznamená přehřívání trubice ponorného tělesa a přeruší jeho provoz. Ohřívač je možno uvést opět do provozu pouze manuálně, resetováním bezpečnostního obvodu po zkontrolování správného fungování ohřívače, ostatních bezpečnostních prvků a dostatečné výšky hladiny nádrže. Systém ABS je instalovaný přímo na topné vložky těles a může být osazen u těles s jmenovitým napětím do 400 V, spotřebou proudu mezi 2 a 16 A a 1-, 2- a 3-fázovým připojením. 5
Pro správný odvod tepla je také důležité rozmístění ohřívačů při aplikaci více kusů na jedné vaně. Instalace těles v těsné blízkosti má za následek přílišné ohřívání lázně v jednom místě a zhoršení proudění a promíchávání kapaliny. Přehřátá kapalina pak neodvádí teplo od těles a tělesa se přehřívají. Při instalaci by měla být také dodržena minimální vzdálenost tělesa od hrany vany 30 mm. Pokud se na povrchu topného tělesa objeví uplívající nečistoty nebo první příznaky výskytu inkrustace, je třeba je ihned odstranit, jinak může dojít k přehřívání tělesa a k jeho poškození. Všechny výše uvedené aspekty při provozu jednotlivých zařízení galvanického pokovování mohou a mají vliv na úspory ve výrobě a její konečnou efektivitu. Dodržováním zásad a doporučení je možno se vyhnout zbytečným odstávkám provozů na údržbu, opravy a obnovy zařízení. V článku je zmíněn pouze přehled základních opatření a nejčastěji se objevujících chyb při instalaci a provozu. Obchodním zastoupením firem Auerswald a Mazurczak je společnost HENNLICH s.r.o. Prostřednictvím odštěpného závodu MERES jsou tak pro provozovatele či výrobce galvanických linek zajištěny možnosti odborných konzultací přímo v provozech, návrhy technických řešení a dodávky výše zmíněných produktů. Bc. Roman Picura Product Manager o. z. MERES HENNLICH s.r.o. Českolipská 9 412 01 Litoměřice tel.: 416 711 207 fax: 416 711 999 meres@hennlich.cz www.hennlich.cz/meres 6