葛洲壩鍍鉻操作油管磨削工藝

李鑫，昝竹青

哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司 黑龍江哈爾濱 150040

1 序言

鍍鉻工藝是利用電解的原理將導(dǎo)電體鋪上一層金屬鉻的方法。鍍鉻工藝種類較多，按其用途可分為：①防護(hù)、裝飾性鍍鉻。②鍍硬鉻。③鍍?nèi)榘足t。④鍍松孔鉻。⑤鍍黑鉻。

葛洲壩水電返修項(xiàng)目操作油管，為提高表面硬度及耐磨性能，采用鍍硬鉻方式，其鍍層具有極高的硬度和耐磨性，可延長(zhǎng)工件使用壽命，還可用來(lái)修復(fù)被磨損零件的尺寸公差；鍍硬鉻的厚度一般為10～50μm，也可根據(jù)需要而定，有的可達(dá)200～800μm。

硬鉻又稱耐磨鉻，是機(jī)械零件中經(jīng)常用到的一種鍍鉻工藝。根據(jù)其鍍鉻方式，又分為磨削鍍鉻和尺寸鍍鉻。磨削鍍鉻工藝過(guò)程較為簡(jiǎn)單，鍍鉻層厚度的尺寸要求相對(duì)寬松，鍍鉻后通過(guò)磨削加工的方式達(dá)到最終工件尺寸要求，但磨削加工較為困難；尺寸鍍鉻通過(guò)較為復(fù)雜的鍍鉻工藝要求，在保證鉻層均勻的情況下，可以嚴(yán)格地控制鍍層厚度，鍍鉻后可達(dá)到成品要求，無(wú)需再加工，在原材料利用、能源節(jié)約等方面較磨削鍍鉻有明顯的優(yōu)勢(shì)，但鍍鉻成本較高。此次制造的葛洲壩操作油管使用的是磨削鍍鉻方式，在油管外圓設(shè)計(jì)了鍍鉻后再加工。

2 操作油管結(jié)構(gòu)及鍍鉻要求

操作油管外圓為階梯軸結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1），兩段軸上鍍鉻范圍分別為φ290mm×1375mm和φ480mm×640mm，加工后鍍層厚度要求為350μm。鍍鉻層加工后有R0.03mm同軸度要求，表面粗糙度值Ra為0.8μm，直徑尺寸公差僅為0.05mm。由于鍍硬鉻的硬度較高，無(wú)法采用常規(guī)的車(chē)削加工，需采用磨削方式。而操作油管總長(zhǎng)2170mm，最大外圓680mm，因?yàn)楣ぜ^大，常規(guī)磨床無(wú)法裝夾，最終只能選擇在臥式車(chē)床上采取磨削的方式加工油管鍍鉻層（見(jiàn)圖2）。

圖1 操作油管外圓的階梯軸結(jié)構(gòu)

圖2 在臥式車(chē)床上采取磨削的方式加工油管鍍鉻層

3 磨削工具的選用

操作油管在數(shù)控臥式車(chē)床上裝夾加工。因臥式車(chē)床為非專業(yè)磨床，沒(méi)有較好的冷卻設(shè)計(jì)，加工精度不高，所以安裝冷卻設(shè)備及選擇磨削工具非常重要。經(jīng)過(guò)前期試驗(yàn)加工，總結(jié)出在磨削前需要準(zhǔn)備的工具見(jiàn)表1。使用這些工具后，能達(dá)到較好的加工效果。

表1 磨削前需要準(zhǔn)備的工具

4 操作油管的裝夾、找正要求

（1）裝夾 因操縱油管大部分表面都為鍍鉻層，并且兩段鍍鉻層有同軸度0.03mm要求，需在一個(gè)工位打磨完成，所以采用臥式車(chē)床卡盤(pán)裝夾工件φ680mm法蘭外圓，另一端用頂尖支撐軸堵端面，找正后裝夾牢固。工件的裝夾如圖3所示。

圖3 工件的裝夾

（2）找正 因此次只是磨削油管外圓鍍鉻層，其余尺寸已精加工完成，根據(jù)圖1所示同軸度要求，應(yīng)按油管法蘭端右側(cè)端面φ523mm止口找正，但止口已被卡盤(pán)擋住，只能按φ680mm法蘭外圓找正。因工件鍍鉻前加工時(shí)φ680mm法蘭外圓與φ523mm止口在一個(gè)工位加工，同軸度較高，所以可以作為找正基準(zhǔn)。機(jī)床架百分表在圓周方向測(cè)量?jī)啥五冦t層遠(yuǎn)端位置，檢查同軸度，檢測(cè)鍍鉻層余量是否滿足最后打磨尺寸要求，合格后，進(jìn)行后序加工。

5 冷卻管的安裝

因工件鍍鉻層材質(zhì)較硬，使用砂輪機(jī)磨削時(shí)快速產(chǎn)生熱量，如不迅速降溫，會(huì)導(dǎo)致工件受熱膨脹，以至于憋停砂輪機(jī)，影響加工及產(chǎn)品質(zhì)量，所以在磨削時(shí)進(jìn)行降溫是非常必要的。

根據(jù)臥式車(chē)床的結(jié)構(gòu)，可采取用機(jī)床切削液對(duì)工件局部冷卻的方式進(jìn)行降溫。具體實(shí)施方法：將機(jī)床噴射切削液的軟管通過(guò)鐵絲固定在砂輪機(jī)上，將管口對(duì)準(zhǔn)砂輪機(jī)磨削工件的位置，當(dāng)砂輪機(jī)磨削工件時(shí)，冷卻管隨著砂輪機(jī)一起移動(dòng)，對(duì)磨削位置進(jìn)行降溫。切削液同時(shí)帶走脫落的砂輪顆粒和硬鉻顆粒，保護(hù)機(jī)床導(dǎo)軌面不受磨損。注意冷卻管需放置在砂輪機(jī)電動(dòng)機(jī)的相反一側(cè)，防止切削液飛濺而損壞電動(dòng)機(jī)。

6 磨削工藝過(guò)程

準(zhǔn)備工作完成后，開(kāi)始進(jìn)行磨削。

1）粗磨兩段鍍鉻層，進(jìn)給速度控制在0.02～0.04mm/min，砂輪機(jī)進(jìn)給量3mm/r。對(duì)于φ480mm外圓，機(jī)床轉(zhuǎn)速為50r/min；對(duì)于φ290mm外圓，機(jī)床轉(zhuǎn)速為60r/min。將鍍鉻層磨圓，去除高點(diǎn)，期間需用溫度計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鍍鉻層溫度變化。

2）測(cè)量磨圓后的鍍鉻層直徑尺寸，并使用測(cè)厚儀測(cè)量鍍鉻層厚度。計(jì)算當(dāng)鍍鉻層直徑尺寸達(dá)到圖樣要求公差后，最淺鍍鉻層厚度是否滿足圖樣要求的0.35mm，合格后可繼續(xù)粗磨；如不合格，需根據(jù)實(shí)際測(cè)量情況查看是否能進(jìn)行調(diào)整，若無(wú)法調(diào)整，則需考慮重新進(jìn)行鍍鉻。

3）使用百分表測(cè)量工件同軸度情況。合格后粗磨兩段鍍鉻層，冷卻、測(cè)溫及尺寸測(cè)量繼續(xù)配合進(jìn)行。粗磨過(guò)程中因工件磨削部位尺寸較長(zhǎng)，所以如果外圓磨削后出現(xiàn)斜度誤差，則可采用分段磨削的方式來(lái)減少斜坡高、低點(diǎn)的差值，使外圓斜度小于最終的尺寸公差。

4）在單邊剩余0.05mm余量時(shí)，裝夾砂帶機(jī)進(jìn)行精磨、拋光。砂帶機(jī)進(jìn)給量為3mm/r。對(duì)于φ480mm外圓，機(jī)床轉(zhuǎn)速為50r/min；對(duì)于φ290mm外圓，機(jī)床轉(zhuǎn)速為60r/min。

7 鍍鉻產(chǎn)生的后續(xù)問(wèn)題處理

1）操作油管φ480mm外圓鍍鉻后，40mm長(zhǎng)倒角位置與鍍鉻層相接處存在臺(tái)階；φ480mm外圓另一端φ500mm止口平面存在多余的鍍鉻層（見(jiàn)圖4兩處圓圈標(biāo)注的位置），影響外觀質(zhì)量，并且在使用時(shí)存在鍍鉻層損壞、脫落的風(fēng)險(xiǎn)隱患。

圖4 加工缺陷所在的位置示意

處理方案：①手工使用砂輪機(jī)，將砂輪片緊貼φ500mm止口平面，向φ480mm外圓側(cè)逐漸打磨，去除多余的鍍鉻層，臥式車(chē)床配合旋轉(zhuǎn)工件。打磨時(shí)對(duì)周?chē)冦t層進(jìn)行防護(hù)，避免損壞鍍鉻層。②臥式車(chē)床裝夾砂輪機(jī)，換新砂輪片，貼緊φ500mm止口平面，向φ480mm外圓側(cè)打磨手工剩余的多余鍍鉻層。在不打磨到φ480mm外圓的情況下，盡可能去除多余鍍鉻層。最終止口平面根部位置允許存在較小接刀臺(tái)。③按φ480mm外圓40mm長(zhǎng)倒角角度，順磨φ480mm外圓鍍鉻層，要求鍍鉻層與倒角光順過(guò)渡。④臥式車(chē)床裝夾砂帶機(jī)，打磨拋光φ480mm外圓鍍鉻層，提高外觀質(zhì)量。

2）由于鍍鉻工藝會(huì)在鍍鉻前將工件進(jìn)行浸酸活化，此時(shí)會(huì)將圖4所示的操作油管內(nèi)腔區(qū)域的防銹底漆溶解掉。在鍍鉻層磨削后，內(nèi)腔表面產(chǎn)生了一層浮銹，由于內(nèi)腔空間較小，因而無(wú)法通過(guò)砂輪機(jī)等設(shè)備打磨除銹。經(jīng)過(guò)多種方案嘗試，使用能溶解銹的溶液擦拭，去除浮銹，是較為可行的方案，具體如下：①用白布蘸取200號(hào)溶劑汽油，清理操作油管內(nèi)腔油污及雜質(zhì)。②用白布蘸取稀釋后的磷酸液，擦拭清除內(nèi)腔存在的銹蝕。③清理后用風(fēng)管吹干內(nèi)腔表面。④全面清理工件。⑤及時(shí)對(duì)工件內(nèi)表面進(jìn)行清理、涂防銹漆。

注意事項(xiàng)：①用磷酸液清除銹蝕前，管內(nèi)的油污及雜質(zhì)一定要清除干凈，否則會(huì)影響除銹效果。②清理φ440mm內(nèi)圓銹跡時(shí)，由于位置較深，需使用長(zhǎng)棍捆綁白布，蘸取磷酸液進(jìn)行擦拭除銹。

預(yù)防措施：對(duì)于存在內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的工件，鍍鉻前無(wú)需進(jìn)行涂漆防銹。在鍍鉻后，應(yīng)立即對(duì)內(nèi)腔進(jìn)行清理，并涂防銹漆，防止非加工面生銹。

8 結(jié)束語(yǔ)

采用該磨削工藝方法，有效解決了鍍鉻層硬度較高、尺寸公差較小的加工難題，對(duì)于軸類鍍鉻零件的加工具有一定的參考價(jià)值。