Гальванические ванны — это прямоугольные емкости, произведенные сварным методом из листового материала и наполненные рабочими растворами. Они являются главным оборудованием в гальванических цехах и участках. Гальванические ванны необходимы для подготовки поверхностей деталей — удаления ржавчины, смазок, жира, а также для нанесения на них гальванических покрытий — хромирование, серебрение, меднение, никелирование.
Существуют требования для гальванических ванн, которым они должны полностью соответствовать: абсолютная герметичность, отсутствие химического взаимодействия рабочего раствора с корпусом, способность поддержания заданной температуры. Важно, чтобы ванна была безопасна в обслуживании и удобна в использовании.
Габариты ванн зависят от размеров обрабатываемых деталей, установки и количества определенных модулей, производительности гальванической линии и числа и расстояния электродных рядов. Конструктивное различие обусловлено, прежде всего, особенностями технологического процесса. Для производства гальванических ванн применяют углеродистые и стойкие к коррозии стали, пропилен и титан.
Для нагрева рабочего раствора в качестве теплоносителя в ваннах используют перегретый и насыщенный пар, горячую воду и электроэнергию. При рабочих температурах растворов 80 – 90° С и ниже возможно применением пара. При отсутствии пара или его нехватке, а также при температуре раствора 100° С и выше используют электронагрев. С экономической точки зрения электронагрев гальванических ванн является более выгодным и простым, чем нагрев с помощью паровых или водных установок. В качестве электронагревателей рабочих жидкостей используют ТЭНы.
Существует два способа электронагрева растворов в гальванических ваннах с помощью трубчатых электронагревателей (ТЭНов):
- Помещение нагревателя непосредственно в рабочий раствор, при условии, что он не агрессивен к материалу ТЭНа.
- Помещение нагревательного элемента в металлическую колбу, предварительно прикрученную или приваренную к ванне. С помощью такого способа тепло нагревателя передастся раствору через металлическую стенку колбы. Такие ТЭНы называют сухими, т. к. они не имеют прямого контакта с рабочей жидкостью. Сухие ТЭНы также называют цилиндрическими керамическими нагревателями.
Сухие ТЭНы, помещенные в колбу, обладают рядом преимуществ относительно погружного способа ТЭНа в раствор.
- Во-первых, ТЭН, помещенный в колбу, может взаимодействовать с агрессивными растворами, например, щелочами и кислотами.
- Во-вторых, его можно легко устанавливать и менять, не удаляя рабочий раствор из ванны, химический состав, которого достаточно опасен для человека, а объем зачастую очень большой.
- В-третьих, при замене нагревателя, оборудование не простаивает, это не нарушает работу гальванического цеха.
В гальванических ваннах, для вывода нагревателя из зоны непосредственного контакта с агрессивной средой, готовые стальные колбы приваривают к внутренней стенке ванны, предварительно сделав в ней отверстия для помещения сухих ТЭНов.
Установка или замена ТЭНа не составит никаких трудов, он с легкостью помещается в колбу с внешней стороны ванны. При этом, не возникнет необходимости сливать рабочую жидкость и останавливать работу цеха. В торцевой части сухого ТЭНа расположены болты для подвода тока к нагревателю. Количество сухих ТЭНов рассчитывается исходя из объема ванны и необходимой температуры рабочей жидкости.
Керамический цилиндрический нагреватель — это круглые керамические вкладышей, количество которых зависит от требуемого диаметра и мощности нагревателя,внутри которых располагается нагревательная спираль сухого ТЭНа, выполненная из провода высокого качества, увеличивая срок его службы.
В зависимости конструктивных особенностей гальванических ванн и от технологического процесса, возникает необходимость неравномерного нагрева. Это достигается путем создания «холодных зон» в определенных точках сухого ТЭНа, позволяя неравномерно распределять мощность по длине нагревателя. Например, по краям ТЭНа может быть одна температура, а в середине — значительно ниже или выше.
Нагревателями для гальванических ванн служат сухие ТЭНы
Сухие ТЭНы — цилиндрические керамические нагреватели, в которых реостатная проволока помещена в керамический изолятор цилиндрической формы. Обычно такой нагреватель помещают в защитную оболочку, закрытую с одной стороны и прикрученную или приваренную к емкости с жидкостью.