電鍍加工成本核算與設(shè)計(jì)
一、加工成本核算
1um厚度鍍層的質(zhì)量
表1 1um厚度鍍層的質(zhì)量
金屬鍍層 | /g.dm－2 | 金屬鍍層 | /g.dm－2 |
銅 Cu | 0.089 | 鍺 Ge | 0.054 |
鎳 Ni | 0.089 | 銦 In | 0.073 |
鉻 Cr | 0.071 | 銥 Ir | 0.223 |
鋅 Zn | 0.071 | 鐵 Fe | 0.079 |
錫 Sn | 0.073 | 鉛 Pb | 0.113 |
銀 Ag | 0.105 | 錳 Mn | 0.072 |
金 Au | 0.194 | 鈀 Pd | 0.120 |
鋁 Al | 0.027 | 鉑 Pt | 0.214 |
銻 Sb | 0.067 | 銠 Rh | 0.125 |
砷 As | 0.057 | 錸 Re | 0.206 |
鉍 Bi | 0.098 | 硒 Se | 0.048 |
鎘 Cd | 0.087 | 碲 Te | 0.063 |
鈷 Co | 0.089 | 鉈 Tl | 0.119 |
鎵 Ga | 0.059 |
2、計(jì)算方法
電鍍成本包括以下方面：
金屬成本、化工消耗、拋光、水、電、人工、設(shè)備折舊、稅收、管理費(fèi)
以江門長盛為例計(jì)算成本如下
金屬成本（/dm－2）＝鍍層厚度×1um厚度鍍層的質(zhì)量×金屬單價(jià)＝15×0.089×0.3/0.90＝0.45元dm－2
化工消耗根據(jù)不同鍍種有不同的變化一般鍍鎳取 0.10元dm－2
拋光（根據(jù)不同基材有很大不同，鋁輪轂0.5）取 0.10元dm－2
水成本＝用水量×（水價(jià)＋廢水處理價(jià)）/生產(chǎn)量＝648×（3＋3）/80000＝0.05元dm－2
（日用水648T，日生產(chǎn)8萬dm2，自來水3元/T，廢水處理3元/T）
電（使用電加熱取裝機(jī)容量50％，不使用電加熱取30％）＝生產(chǎn)時(shí)間×裝機(jī)容量×50％×電價(jià)/生產(chǎn)量＝20×1000×0.50×1/80000＝0.125元dm－2
人工費(fèi)＝月平均工資×員工數(shù)/生產(chǎn)量＝1500×60/2000000＝0.045元dm－2
設(shè)備折舊（生產(chǎn)線按5年，廠房廢水設(shè)備按10年）＝（生產(chǎn)線價(jià)格/5 ＋ 廠房廢水設(shè)備/10）/年產(chǎn)量＝（300/5 ＋ 700/10）/（8×300）＝0.05元dm－2
稅收（以產(chǎn)值6%計(jì)算）＝產(chǎn)值×6％＝1.6×0.06＝0.10元dm－2
管理費(fèi)（以產(chǎn)值5％計(jì)算）＝1.6×0.05＝0.08元dm－2
其他費(fèi)用 0.1元dm－2
合計(jì)1.2元dm－2
二、電鍍槽設(shè)計(jì)
1．通常所說的電鍍槽尺寸
電解槽內(nèi)腔盛裝電解液的體積（L）
內(nèi)腔長度×寬度×溶液深度
2、基本條件
（1）滿足加工零件的需要，如能夠完全浸沒加工工件
（2）防止電解液發(fā)生過熱現(xiàn)象
（3）保持生產(chǎn)周期內(nèi)電解液成分含量一定的穩(wěn)定性
此外還有生產(chǎn)線上整體的協(xié)調(diào)性，電鍍車間布局的合理性等
3、基本概念
Dk 陰極電流密度 Da陽極電流密度
d平均裝載量 Dv體積電流密度/電流密度
Dk＝I總/S陰 A/dm2 Da＝I總/S陽 A/dm2
d＝V/S加工（L/dm2）
Dv＝I總/V （A/L）
4、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)
鍍種 | Dk （A/dm2） | 平均裝載量（L/dm2） |
氰化鍍鋅 | 1～3 | 7～10 |
堿性鍍鋅 | 1～3 | 7～10 |
氯化鉀鍍鋅 | 1～3 | 7～10 |
氰化鍍銅 | 1以上 | 7～8 |
硫酸鹽鍍銅 | 1～3 | 7～9 |
銅錫合金 | 1～2 | 6～8 |
堿性鍍錫 | 0.5～1.5 | 6～8 |
酸性鍍錫 | 1～3 | 7～9 |
鍍銀 | 0.2～0.5 | 5～8 |
鍍鎘 | 1～2.5 | 7～10 |
亮鎳 | 2～4 | 6～8 |
暗鎳 | 1～1.5 | 6～8 |
裝飾鉻 | 15～30 | 15～20 |
硬鉻 | 25～60 | 25～30 |
鋁氧化 | 0.8～1.5 | 10～15 |
表3各鍍種Dk和平均裝載量的相關(guān)數(shù)據(jù)
注：鍍鉻選用電源時(shí)，應(yīng)考慮到工藝中的沖擊電流，總電流約比規(guī)范電流大50％
5、舉例
某廠1000A直流電源，欲硫酸鹽鍍銅，電鍍槽要多大合適？
查表 Dk＝1～3A/dm2
d＝7～9L/dm2
（1）以最大電流計(jì)算 1000/3＝333dm2 可以鍍零件總面積
（2）平均裝載量取最小值 7L/dm2時(shí) 333×7＝2331L
平均裝載量取最大值 9L/dm2時(shí) 333×9＝2997L
（3）根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃選配槽
6、電鍍槽的制備
常用的有聚氯乙烯，聚丙烯硬（軟）板材，鈦板、鉛板、陶瓷等
電鍍槽一般為長方形，寬度為600～1000mm;深度為800～1200mm
特殊要求另行制作
2000L以下使用10mmPP，超過2000L使用15mmPP
槽子的價(jià)格與使用的PP板面積（而非槽體積）成正比，一般為材料費(fèi)用的2倍
如江門長盛鍍槽為L3200×W1100×H1800mm
使用PP板面積＝3.2×1.1＋3.2×1.8×2＋1.8×1.1×2＝3.52＋11.52＋3.96＝19m2
PP板厚15mm，PP板密度900Kg/m3
槽子總重量＝19×0.015×900＝256.5kg
槽子總價(jià)格＝槽子重量（T）×PP價(jià)格（萬/T）×2＝0.2565×1.6×2＝0.8208萬元
其它不銹鋼槽等計(jì)算方法類似
表4電鍍常用單位
微米μ | 毫克mg | 升L |
忽米cmm | 厘克cg | 克/升g/L |
絲米dmm | 分克dg | 安/分米2A/dm2 |
毫米mm | 克g | 千安/時(shí) KAH |
厘米cm | 公斤kg | 時(shí) H |
分米dm | 噸t | 分 min |
米m | 毫升mL | 秒 S |
三、生產(chǎn)設(shè)備及輔助設(shè)備的換算
包括，主機(jī)、整流器、蒸汽量、制冷量、溶液攪拌、局部排風(fēng)、純水機(jī)、過濾機(jī)、冷卻塔（鍍鉻用）
1、主機(jī)（略，設(shè)備廠提供）
2、整流器
計(jì)算原則：整流器功率＝掛鍍面積×常用電流密度×1.05（然后就近選擇整數(shù)，如1000，1200，1500，2000等）
例如江門某廠電鍍面積350dm2
掛具退鉻選擇 300A/12V
陰極除油： 350dm2×3.5A/dm2×1.05＝1286 A（選1500A/12V）
陽極除油： 350dm2×3.5A/dm2×1.05＝1286 A（選1500A/12V）
陰極活化： 350dm2×2.0A/dm2×1.05＝735A （選1000A/12V）
沖擊鎳： 350dm2×3.5A/dm2×1.05＝1286 A（選1500A/12V）
半光亮鎳： 350dm2×3.5A/dm2×1.05＝1286 A（選1500A/12V）
復(fù)合鎳： 350dm2×3.5A/dm2×1.05＝1286 A（選1500A/12V）
酸電解活化：350dm2×3.0A/dm2×1.05＝1100 A（選1200A/12V）
光亮鎳： 350dm2×3.5A/dm2×1.05＝1286 A（選1500A/12V）
鎳封： 350dm2×3.5A/dm2×1.05＝1286 A（選1500A/12V）
鍍鉻： 350dm2×15A/dm2×1.05＝5510 A（選6000A/12V）
3、蒸汽量
工藝槽和熱水槽起始溫度20℃計(jì)算，經(jīng)4個(gè)小時(shí)加熱到工作溫度
保溫以最大蒸汽量的60%計(jì)算
計(jì)算原則＝（操作溫度－起始溫度）×槽液體積÷加溫時(shí)間×槽個(gè)數(shù)
（注釋：這是個(gè)近似公式，槽液都以水計(jì)算，Cp（1Kcal/℃?Kg）×Δt×m（V×1Kg／Ｌ）＝Δt×V（注意單位））
比如超聲波工作溫度70℃，槽子體積4600L
需要熱量＝（70－20）×4600÷4×1＝57500Kcal/h
保溫時(shí)57500×60％＝34500 Kcal/h
蒸汽含熱量517Kcal（0.3MPa）
因此
加熱需要蒸汽57500÷517＝111.2kg/h
保溫需要蒸汽34500÷517＝66.7kg/h
以此類推累加即可
4、制冷量計(jì)算
一般在鋁合金電鍍時(shí)比較明顯，還有就是需要低溫操作的電鍍工藝，鍍錫，硬質(zhì)陽極氧化
Q＝0.86UI U—平均工作電壓，I－工作電流 Q－電鍍過程產(chǎn)生的熱量（Kcal/h）
工作時(shí)的計(jì)算冷量按下式計(jì)算
Q，＝（1.1～1.3）Q
Q，－工作時(shí)的制冷量
Q－電鍍槽產(chǎn)生的熱量
1.1～1.3－未計(jì)入的冷量附加系數(shù)，中小型槽取大值，大型槽取小值，工作溫度高于室溫的槽，此系數(shù)取1
（注釋：對于斷續(xù)生產(chǎn)的槽子，如果需要核算預(yù)冷時(shí)的耗冷量，可按照下式進(jìn)行核算
Q，，＝VrcΔt0×（1.05～1.1）÷t0
Q，，－預(yù)冷時(shí)的耗冷量
V－槽液體積
rc－取1
Δt0－自室溫或溶液的實(shí)際溫度降到能工作溫度的溫度差（℃）
t0－預(yù)冷時(shí)的降溫時(shí)間（h）；一般取2h～3h或根據(jù)情況做一定調(diào)整
如果Q，，的數(shù)值遠(yuǎn)大于Q，的數(shù)值，而降溫時(shí)間又不能再延長時(shí)，冷卻慣應(yīng)按照Q，，設(shè)計(jì)。）
例子：汽車輪轂酸性鍍銅槽制冷量計(jì)算
Q＝0.86UI U取8V I取4000A
Q＝0.86×8×4000＝27520Kcal/h
Q，＝（1.1～1.3）Q，大槽取小值
Q，＝1.1×27520＝29975 Kcal/h
冷卻管面積
F＝Q，÷（KΔt2）
K－常數(shù)
Δt2＝1/2（t1＋t2）－1/2（t1，＋t2，）＝1/2（15＋25）－1/2（11＋14）＝7.5
t1－工藝低溫
t2－工藝高溫
t1，－冷凍水進(jìn)口溫度
t2，－冷凍水出口溫度
F＝29975÷（324×7.5）＝12.3m2
冷凍水循環(huán)量
G＝Q，÷（rc×Δt3）＝29975÷（1×3）＝9991.7kg
rc－常數(shù)
Δt3－冷卻水進(jìn)出口溫差
立式冷凝器－2～4℃
臥式冷凝器－4～8℃
淋激式冷寧器－2～3℃
5、溶液攪拌用空氣量計(jì)算
計(jì)算原則：所需風(fēng)量：Q＝F×K（m3/min）
式中：F－槽液表面積（m2）
K－攪拌系數(shù)，取0.2～0.4（m3/min.m2）（水槽取0.25，鍍槽取0.4）
所需風(fēng)壓：P＝0.1×HD＋0.05（kgf/cm2）
式中：H－溶液深度（m）
D－溶液比重
0.05－補(bǔ)償系數(shù)
比如鍍鎳槽（3.2×1.1×1.8）
Q＝3.2×1.1×0.4＝1.408m3/min（×60＝84.48m3/h）
P＝0.1×1.6×1.3＋0.05＝0.258（kgf/cm2＝MPa）
全部累加后選取羅茨氣泵
6、局部排風(fēng)
計(jì)算原則：L＝（3～3.5）×Vx×A×B×（B/2A）0.2×3600（m3/h）
式中：Vx—槽面排風(fēng)計(jì)算風(fēng)速（取0.3～0.4m/s）（此工藝取.0.3）
A— 槽子長度（m）
B— 槽子寬度（m）
比如鍍鎳槽（3.2×1.1×1.8）
L＝3×0.3×3.2×1.1×（1.1/2*3.2）0.2×3600＝8019m3/h
全部酸堿槽，含鉻霧抽風(fēng)全部累加后選取風(fēng)機(jī)！
7、純水機(jī)
純水槽，按每槽0.2次/h計(jì)算：全部累加后選取純水機(jī)
8、過濾機(jī)
選取原則：過濾機(jī)型號（T/h）＝槽液體積（T）×過濾次數(shù)（次/h）÷過濾機(jī)效率
每小時(shí)過濾4～5次，過濾機(jī)效率60％，比如5000L槽
5×4.5÷60％＝37.5T/h 選取兩臺20T/h過濾機(jī)
9、冷卻塔
主要是鍍鉻槽的降溫
四、生產(chǎn)用水和廢水排放量
計(jì)算原則：自來水每槽0.3次/h，純水和熱水每槽0.2次/h
自來水和純水及熱水累加后為廢水排放量