內(nèi)孔鍍鉻夾具的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

游麗梅，彭東強(qiáng)，忻堅(jiān)靜，錢志強(qiáng)，劉心帥

(中航工業(yè)洪都航空工業(yè)集團(tuán)有限公司，江西南昌 330000)

引 言

鍍鉻溶液由于分散能力差，在進(jìn)行鍍鉻時(shí)，很難獲得均勻、細(xì)致的鍍層，尤其針對內(nèi)孔鍍鉻而言，裝掛夾具的合理設(shè)計(jì)極為重要［1-3］。本文涉及的液壓外筒采用LD5-CS材料制造，要求內(nèi)孔尺寸鍍鉻，由于零件筒壁薄，內(nèi)孔較深，按照傳統(tǒng)裝掛方式不能滿足加工要求，鍍層厚度易上、中、下不均勻，端口產(chǎn)生鉻瘤。經(jīng)過分析實(shí)驗(yàn)，確定了液壓外筒內(nèi)孔鍍鉻的夾具，設(shè)計(jì)和制造出了合理的鍍鉻夾具，較好的解決了問題，提高了產(chǎn)品的合格率。

1 液壓外筒內(nèi)孔鍍鉻夾具的設(shè)計(jì)原則

液壓外筒的內(nèi)孔屬于內(nèi)表面鍍鉻，零件的鍍鉻層質(zhì)量與鍍鉻夾具的設(shè)計(jì)有著直接的關(guān)系，根據(jù)液壓外筒的結(jié)構(gòu)特性、外形尺寸和工藝要求來確定鍍鉻夾具的設(shè)計(jì)，一般應(yīng)滿足以下要求:

1)適應(yīng)外筒內(nèi)孔的特點(diǎn)。液壓外筒材質(zhì)為鋁件，筒壁薄，易變形，內(nèi)孔較深，需鍍面積和所需電流較大。

2)適應(yīng)液壓外筒內(nèi)孔的技術(shù)要求和工藝規(guī)范，夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單、輕便、有足夠?qū)щ娒娣e、容易制造、安裝方便、通用性好和成本低。

2 鍍鉻夾具設(shè)計(jì)方案的確定

2.1 夾具設(shè)計(jì)方案及電鍍工藝要求

液壓外筒的內(nèi)孔鍍鉻夾具設(shè)計(jì)方案的確定，按以下步驟進(jìn)行:

1)明確液壓外筒內(nèi)孔的技術(shù)要求和工藝規(guī)定。

2)分析液壓外筒內(nèi)孔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

3)確定液壓外筒內(nèi)孔鍍鉻的安裝方式，陽極結(jié)構(gòu)、絕緣形式和非鍍面的保護(hù)等。

液壓外筒壁δ約10mm，內(nèi)孔l約300mm，內(nèi)孔d約200mm，如圖1所示。

圖1 液壓外筒示意圖

液壓外筒材料為LD5-CS。技術(shù)要求工作面即內(nèi)孔鉻層δ為80～100μm。工藝要求零件放入鍍鉻槽后預(yù)熱1～2min后通電，先采用Ja為5A/dm2，電解30s，接著采用 Jκ為60A/dm2，對零件進(jìn)行大電流沖擊1min(使零件表面獲得一層結(jié)合力牢固的薄鉻層)，最后調(diào)整正常 Jκ為 45A/dm2，電鍍190min。鍍鉻層應(yīng)均勻細(xì)致，無脫落、起泡、結(jié)瘤及燒焦等現(xiàn)象。

2.2 鍍鉻夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與裝卡

1)材料選用及其形狀的設(shè)計(jì)。為防止零件與夾具接觸處因置換反應(yīng)而使鍍層出現(xiàn)氣泡及起皮等結(jié)合力不良現(xiàn)象，禁用易被鋁置換的金屬制作的夾具，夾具材料應(yīng)選用與零件相同的材料LD5-CS。

由于受鍍面積大，所需的電流也大，要求夾具在良好的導(dǎo)電性的前提下與零件的接觸面積也要大，故與零件接觸部位采用抱箍的方式。夾具由抱箍和焊在半圓體上的兩個掛鉤組成，用2個M12×50的螺栓固定緊。

由于外筒壁薄，為了防止零件在裝夾過程變形，抱箍安裝在筒外壁底部實(shí)體部分，抱箍之間用螺栓固定。

2)保護(hù)陰極。陰極保護(hù)環(huán)的設(shè)計(jì)可以有效的避免外筒零件在鍍鉻過程中端口產(chǎn)生邊緣效應(yīng)，出現(xiàn)燒焦、鉻瘤等弊病，保護(hù)環(huán)做成凸臺樣式，套在零件上端口部位，使零件受鍍面的長度增長，在電鍍過程中使燒焦和鉻瘤出現(xiàn)在非零件表面上;同時(shí)凸臺的位置放置上絕緣定位板，可以更好的固定陽極。

3)象形陽極。內(nèi)孔鍍鉻的零件需借助象形陽極，按照電鍍鉻鍍內(nèi)孔的經(jīng)驗(yàn)，采用鉛皮來制作陽極，但零件內(nèi)孔直徑較大，較深，電鍍時(shí)間較長，陽極受熱時(shí)間過長容易變形，使得在電鍍過程中鉻層不均的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生。象形陽極采用Pb3純鉛板制成，外筒形狀確定為筒狀結(jié)構(gòu)，其δ為4mm，陽極圓筒l為350mm，內(nèi)徑d為135mm，筒上鉆有多個d=10mm的孔呈峰窩狀，目的是便于槽液的自然循環(huán)，克服局部過熱的現(xiàn)象;減輕象形陽極的質(zhì)量。

4)夾具絕緣。夾具絕緣選用硬聚氯乙烯板，設(shè)計(jì)時(shí)考慮液壓外筒內(nèi)孔鍍鉻時(shí)較難掌握陽極與外筒同心度，在電鍍過程中易發(fā)生陽極位置偏離，造成鍍鉻層呈橢圓狀。為了避免此問題的發(fā)生，陽極的位置固定在液壓外筒的中心位置，即陽極與內(nèi)孔的同心同軸。同時(shí)零件與陽極要絕緣，避免陽極與零件進(jìn)行碰撞，導(dǎo)致短路，致使零件燒焦，最終報(bào)廢。為了在裝掛過程中達(dá)到以上要求，夾具還加裝了一套上下絕緣定位板，上下絕緣板的外徑大小與零件配做。上絕緣定位板中間挖空，在便于槽液自然循環(huán)的情況下，留有四個凸臺，凸臺的內(nèi)徑與陽極外徑一致，目的是對陽極板上段進(jìn)行固定;下絕緣定位板開有通孔，數(shù)量及大小與液壓外筒下端部相同，絕緣板上焊有3塊擋片，擋片的外徑與陽極內(nèi)徑一致，保證陽極與內(nèi)孔同心。在液壓外筒內(nèi)孔鍍鉻時(shí)，要求液壓外筒內(nèi)孔鍍鉻而內(nèi)孔底部不鍍鉻，電鍍時(shí)需對內(nèi)孔底部絕緣，在電鍍面與非電鍍面的交界處，鍍層易形成凸臺，使鍍層的結(jié)合力受到影響，導(dǎo)致鍍層脫落，故將下絕緣定位板設(shè)計(jì)成15°的倒角，使下端口鍍層外延，防止凸臺的形成。零件裝卡如圖2所示。

圖2 鍍鉻夾具裝卡示意圖

零件電鍍過程中一定要保證極杠與導(dǎo)電座、極杠與夾具之間導(dǎo)電良好，切勿出現(xiàn)導(dǎo)電不良或中途停電，否則容易產(chǎn)生鍍鉻層脫落等弊病。

5)非鍍表面的絕緣保護(hù)。為了預(yù)防非鍍表面的腐蝕及減少電流的消耗，對液壓外筒的非鍍面采用涂膠的方式進(jìn)行絕緣。

3 結(jié)論

針對液壓外筒內(nèi)孔鍍鉻的技術(shù)要求，通過裝夾方式的改變，采用象形陽極、保護(hù)陰極及上下絕緣定位板的合理設(shè)計(jì)，有效地解決了液壓外筒內(nèi)孔鍍鉻過程中鍍層不均勻、零件變形、上端口鍍層過厚等弊病，保證了液壓外筒內(nèi)孔鉻層的質(zhì)量，提高了產(chǎn)品的合格率，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］張?jiān)收\，胡如南，向榮.電鍍手冊［M］.北京:國防工業(yè)出版社，1997:201-212.

［2］奚兵.尺寸鍍鉻合格率低兩例［J］.電鍍與環(huán)保，2008，28(2):44-45.

［3］董朝陽.鋁及其合金鍍硬鉻工藝［J］.電鍍與精飾，2004，26(2):24-25.