راهنمای دقیق: نحوه محاسبه چرخه به‌روزرسانی برای پوشش الکتروفورز

1. چرخه به‌روزرسانی

چرخه به‌روزرسانی (که با نام‌های چرخه جایگزینی یا گردش نیز شناخته می‌شود) برای پوشش‌دهی الکتریکی به بازه زمانی اشاره دارد که در آن مایع حمام، به دلیل مصرف، تلفات حمل و نقل و پیری، نیاز به افزودن رنگ تازه برای حفظ پایداری دارد. در طول عملیات یک خط تولید پوشش‌دهی الکتریکی، رنگ با افزایش سطح محصول پوشش‌داده‌شده مصرف می‌شود و محتوای جامد حمام را کاهش می‌دهد. رنگ تازه باید به طور منظم - در هر شیفت، ساعتی یا به طور مداوم - اضافه شود تا محتوای جامد در محدوده ±0.5٪ حفظ شود. هنگامی که مقدار تجمعی رنگ مصرف‌شده (یا اضافه شده) برابر با مقدار اولیه آماده‌سازی حمام شود، این به عنوان یک چرخه به‌روزرسانی تعریف می‌شود. یک چرخه به‌روزرسانی منطقی، کیفیت پوشش را تضمین می‌کند و در عین حال هزینه‌های مصرف واحد را کنترل می‌کند.

عوامل کلیدی موثر بر چرخه به‌روزرسانی:

1. حجم پوشش (خروجی تولید): تولید بالاتر منجر به مصرف سریع‌تر و چرخه به‌روزرسانی کوتاه‌تر می‌شود.

2. نرخ مصرف رنگ: مصرف بالاتر در هر واحد، تجدید را تسریع می‌کند و چرخه را کوتاه می‌کند.

3. تلفات حمل و نقل: شکل قطعه کار و طراحی آویز بر حمل و نقل تأثیر می‌گذارد. سیستم‌های بازیابی UF/RO می‌توانند تلفات را کاهش دهند.

4. پیری مایع حمام: تبخیر حلال، تجزیه رزین و آلودگی ناشی از پیش‌تصفیه، پیری حمام را تسریع می‌کند و طول عمر آن را کوتاه می‌کند.

2. فرمول محاسبه

مصرف رنگ در هر واحد پوشش‌دهی الکتریکی (کیلوگرم بر متر مربع) ارتباط نزدیکی با چرخه به‌روزرسانی مایع حمام دارد. یک چرخه به‌روزرسانی منطقی، مصرف را بهینه می‌کند و کیفیت پوشش را تضمین می‌کند. فرمول محاسبه چرخه به‌روزرسانی در شرایط تولید عادی به شرح زیر است:

$T_0=\frac{M_0}{M_1}$

جایی که:

• T₀ : مقدار اولیه رنگ مورد نیاز برای آماده‌سازی حمام (کیلوگرم).

• M₁ : مصرف ماهانه رنگ (کیلوگرم).

فرمول مصرف در هر واحد

$\text{مصرف (کیلوگرم بر متر مربع)}=\frac{\text{چگالی فیلم خشک}\times \text{ضخامت فیلم}}{\text{متوسط محتوای جامد}\times \text{نرخ استفاده از پوشش}\times (1-\text{تلفات حرارتی})}$

مصرف در هر واحد یک پارامتر حیاتی در پوشش‌دهی الکتریکی است که مستقیماً بر هزینه‌های تولید، راندمان منابع و کیفیت پوشش تأثیر می‌گذارد. انتخاب یک محصول پوشش‌دهی الکتریکی با مصرف کم، به کاهش هزینه‌های پوشش کمک می‌کند.

3. مثال محاسبه چرخه به‌روزرسانی

مثال: یک خط پوشش‌دهی الکتریکی بدنه خودرو از پوشش‌دهی کاتدی استفاده می‌کند که ظرفیت کل حمام آن 200 تن و محتوای جامد آن 20٪ است. این خط روزانه 200 خودرو تولید می‌کند که هر کدام مساحت پوشش‌دهی تقریباً 100 متر مربع دارند و 25 روز در ماه کار می‌کنند. فرض کنید امولسیون دارای محتوای جامد 35٪، خمیر رنگ دارای محتوای جامد 58٪ و نسبت اختلاط امولسیون:خمیر رنگ = 6:1 است. تلفات حرارتی 8٪، چگالی فیلم خشک 1.25 گرم بر سانتی‌متر مکعب، ضخامت متوسط فیلم 20 میکرومتر و نرخ استفاده از پوشش 95٪ است. چرخه به‌روزرسانی مایع حمام این خط الکتروفورتیک را محاسبه کنید.

مرحله 1: محاسبه مصرف در هر واحد برای پوشش‌دهی بدنه خودرو

متوسط محتوای جامد رنگ:

$\text{متوسط محتوای جامد}=\frac{(35\mathrm{\%}\times 6+58\mathrm{\%}\times 1)}{7}=38.28\mathrm{\%}$

مصرف در هر واحد:

$\text{مصرف (کیلوگرم بر متر مربع)}=\frac{1.25\text{g/cm³}\times 1000\times 20\text{μm}\times 10^{-6}}{38.28\mathrm{\%}\times 95\mathrm{\%}\times (1-8\mathrm{\%})}\approx 0.072\text{kg/m²}=72\text{g/m²}$

مصرف رنگ در هر خودرو:

$72\text{g/m²}\times 100\text{m²}=7200\text{g}=7.2\text{kg}$

مرحله 2: محاسبه رنگ اولیه حمام و مصرف ماهانه

محتوای جامد اولیه حمام:

$200\text{تن}\times 1000\times 20\mathrm{\%}=40,000\text{kg}$

مقدار اولیه رنگ:

$M_0=\frac{40,000}{38.28\mathrm{\%}}\approx 104,493\text{kg}\approx 104.5\text{تن}$

مصرف ماهانه رنگ (M1):

$72\text{g/m²}\times 100\text{m²}\times 200\text{خودرو}\times 25\text{روز}=36,000\text{kg}=36\text{تن}$

مرحله 3: محاسبه چرخه به‌روزرسانی

$T_0=\frac{104.5}{36}\approx 2.9\text{ماه}$

مصرف روزانه رنگ:

$\frac{36,000\text{kg}}{25\text{روز}}=1,440\text{kg}$

• خمیر رنگ: ~205 کیلوگرم

• امولسیون: ~1234 کیلوگرم

بنابراین، تقریباً 205 کیلوگرم خمیر رنگ و 1234 کیلوگرم امولسیون باید روزانه اضافه شود، با تنظیماتی بر اساس نتایج واقعی آزمایش نسبت رنگدانه به بایندر.

4. خلاصه

در تولید واقعی پوشش‌دهی الکتریکی، یک چرخه به‌روزرسانی طولانی برای پایداری مایع حمام مضر است. پوشش‌دهی الکتریکی برای تولید مداوم و با حجم بالا مناسب است و یک چرخه به‌روزرسانی توصیه شده برای اکثر خطوط 2 تا 3 ماه است. چرخه‌هایی که بیش از 6 ماه طول می‌کشند برای پوشش‌دهی الکتریکی مناسب نیستند. بنابراین، هنگام طراحی یک خط پوشش‌دهی الکتریکی، باید چرخه به‌روزرسانی را با دقت در نظر گرفت. برای سناریوهایی با چرخه‌های طولانی‌تر، اندازه حمام باید تا حد امکان کوچک طراحی شود و در عین حال اطمینان حاصل شود که شرایط پوشش‌دهی برآورده می‌شود.