拉伸彈簧電鍍鎘工藝

王志煜，　王　巍，　高　晶，　顏照鵬

(1.中航工業(yè) 沈陽飛機工業(yè)(集團(tuán))有限公司，遼寧 沈陽　110013； 　2.空軍駐沈陽地區(qū)代表局，遼寧 沈陽　110013)

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拉伸彈簧電鍍鎘工藝

王志煜1，王巍2，高晶1，顏照鵬1

(1.中航工業(yè) 沈陽飛機工業(yè)(集團(tuán))有限公司，遼寧 沈陽110013； 2.空軍駐沈陽地區(qū)代表局，遼寧 沈陽110013)

摘要：使用航空常用彈簧材料65Si2MnWA加工的拉伸彈簧，采用氯化銨電鍍鎘工藝，試驗拉伸不同長度后的鍍覆效果，通過對鍍覆質(zhì)量及彈簧拉力值的考核，篩選出彈簧電鍍時的最佳拉伸比例。經(jīng)生產(chǎn)線工程化驗證，解決了拉伸彈簧因密繞部位及彈簧內(nèi)圈無鍍層而導(dǎo)致的腐蝕問題。

關(guān)鍵詞:拉伸彈簧; 電鍍鎘; 密繞

引言

拉伸彈簧在自然狀態(tài)下密繞部位緊密貼合，使彈簧呈空心管狀結(jié)構(gòu)。在電鍍過程中受其結(jié)構(gòu)限制，鍍液和電力線無法覆蓋密繞部位和內(nèi)表面，導(dǎo)致鍍層覆蓋率低，彈簧在使用過程中極易出現(xiàn)銹蝕。在電鍍時通常會將拉伸彈簧拉開一小段距離，使鍍液和電力線可觸及拉伸彈簧的密繞部位及內(nèi)環(huán)處，以保證拉伸彈簧的整體電鍍質(zhì)量。但電鍍過程會釋放工件的內(nèi)應(yīng)力，如果彈簧的拉伸量過大，電鍍后彈簧的拉力會降低，進(jìn)而使拉伸彈簧的使用性能和疲勞性能降低。本文針對彈簧結(jié)構(gòu)的特殊性，進(jìn)行了電鍍工藝實驗[1-4]。

1彈簧電鍍鎘工藝

1.1材料

彈簧材料為d=2mm 65Si2MnWA彈簧鋼絲；彈簧d0=8mm,長度H0=64mm，工作圈n=26.5，總?cè)1=27.5，拉伸強度σb=1520～1770MPa，力值F=(178±5)N。

1.2電鍍鎘工藝過程

為方便觀察鍍層覆蓋情況，實驗?zāi)康氖强己隋儗淤|(zhì)量及對彈簧性能的影響，故不進(jìn)行鍍后的鈍化或磷化處理，主要工藝流程為：拉伸裝掛→鍍前處理→電鍍鎘→拆卸→除氫。

1.2.1拉伸裝掛

采用拉伸彈簧專用電鍍掛具裝卡彈簧，將彈簧分別拉伸至原長度的110%、120%、130%、140%和150%，裝掛圖見圖1。具體步驟為：先將一個彈簧鉤在掛具掛鉤上，隨后將需電鍍的所有彈簧逐個通過彈簧鉤連接，在最末的彈簧鉤上綁定一條銅導(dǎo)線，用力拉尾端的銅導(dǎo)線至掛具的另一側(cè)掛鉤上。為提高電鍍質(zhì)量，可在連接彈簧后，增加一根導(dǎo)線垂直于彈簧裝掛方向與彈簧連接以增加電鍍時的導(dǎo)電量。

圖1　彈簧裝掛示意圖

1.2.2鍍前處理

先將彈簧置于化學(xué)除油溶液中，除油溶液組成及操作條件為：40g/L磷酸三鈉、70g/L氫氧化鈉、40g/L碳酸鈉和20g/L硅酸鈉，在80℃下除油20min。隨后在160g/L亞硝酸鈉和500g/L氫氧化鈉的溶液進(jìn)行松皮，110℃ 70min。最后在60mL/L鹽酸(1.19g/cm3)和45g/L六次甲基四胺的溶液中活化，室溫，10min。

1.2.3鍍鎘

采用航空產(chǎn)品常用的氯化銨鍍鎘溶液，溶液組成及操作條件為：45g/L氯化鎘，240g/L氯化銨，氯化鈉35g/L，9g/L硫脲，室溫，Jκ為1.0A/dm2，t為30min。

1.2.4除氫

將電鍍后的拉伸彈簧從掛具上拆卸下來，恢復(fù)到自然狀態(tài)后除氫。在(190±10)℃的加熱爐中保持4h。

2拉伸長度對彈簧電鍍鎘的影響

2.1彈簧拉伸長度對鍍層完整性的影響

將鍍鎘彈簧拉伸至原長度的110%～150%，鍍鎘后在天然散射光線下目視檢查鍍層是否完整。結(jié)果表明，彈簧拉伸110%時，內(nèi)圈及密繞部位出現(xiàn)局部無鍍層，已覆蓋的鍍層無脫落現(xiàn)象。分析表明，該彈簧鍍前處理良好，但由于拉開距離較短，導(dǎo)致在鍍覆時電力線無法良好覆蓋彈簧內(nèi)圈及密繞部位，致使鍍層不完整。拉伸120%～150%的彈簧電鍍后鍍層覆蓋完整，無脫落。

2.2拉伸長度對彈簧抗拉強度的影響

采用GT-100彈簧拉壓試驗機(濟(jì)南時代試金儀器有限公司，精度0.2N)測定彈簧的抗拉強度。測試方法：將彈簧固定在GT-100彈簧拉壓試驗機上，設(shè)定彈簧拉伸長度95mm，測試彈簧鍍前、鍍后的實際拉力值，要求拉力值P=(177±9)N，測試結(jié)果見表2。

表2彈簧抗拉強度測試結(jié)果

電鍍時的拉伸長度/%鍍前平均拉力值/N鍍后平均拉力值/N形狀變化110178177無明顯變化120176175無明顯變化130177175無明顯變化140176171無明顯變化150176170有明顯彎曲

由表2可知，彈簧拉伸長度由110%逐漸增加到150%時，拉力值均滿足要求。當(dāng)彈簧拉伸長度為110%～130%，彈簧拉力值較鍍覆前無明顯變化，未變形；當(dāng)拉伸長度為140%時，鍍后彈簧的拉力值驟然下降，拉力值降低幅度較大，未出現(xiàn)形變；當(dāng)拉伸長度為150%時，鍍后拉力值繼續(xù)降低，彈簧出現(xiàn)彎曲，變形明顯。

綜上可知，電鍍時彈簧的拉伸長度比例以120%～130%為宜。

3結(jié)語

綜合考慮電鍍質(zhì)量及彈簧力學(xué)性能，將彈簧電鍍時的拉伸長度設(shè)定為120%～130%。該方法消除了密繞部位及封閉腔的電鍍盲點，使彈簧工件的所有表面均處于有效鍍覆范圍，鍍鎘后彈簧平滑細(xì)晶粒、均勻、細(xì)致，無粗糙、起泡或脫落，同時保留了彈簧自身應(yīng)有的強度。按此方法進(jìn)行電鍍彈簧的生產(chǎn)，鍍層覆蓋合格率95%以上。

參考文獻(xiàn)

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[3]繆華.60Si2Mn彈簧熱處理新工藝探討[J].熱加工工藝,2008,37(18)：72-73.

[4]阮新科.65Si2MnWA制密繞拉伸彈簧時效后簧圈縫隙超差原因分析[J].機械制造,2013,51(10)：56-58.

Cadmium Plating Technology of Extension Spring

WANG Zhiyu1; WANG Wei2; GAO Jing1; YAN Zhaopeng1

(1.AVIC Shenyang Aircraft Industrial (Group) Co.,Ltd,Shenyang 110013,China;2.Representative of Air Force Stationed in Shenyang Office,Shenyang 110013,China)

Abstract:By using the extension spring made of 65Si2MnWA(a kind of spring material commonly used in aviation industry)and adopting ammonium chloride cadmium plating technology,effect of the plating was tested after the extension springs had been stretched in different lengths;the best stretching ratio of the spring plating was screened out through the assessment of coating quality and spring tension value.By verification of production line engineering,the corrosion problem caused by no coating in tightly winded area and inner area of the extension spring was solved.

Keywords:extension spring; cadmium plating; tightly winded

中圖分類號：TQ153.17

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

收稿日期：2015-12-03修回日期： 2015-12-29

doi：10.3969/j.issn.1001-3849.2016.04.008