秦永金

（中航工業(yè)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，景德鎮(zhèn) 333001）

1 鋁合金薄壁鍍鉻及磨削工藝概述

液壓類產(chǎn)品普遍采用活塞桿、外筒類結(jié)構(gòu)，航空類液壓產(chǎn)品因重量要求，多數(shù)采用鋁合金材料。故對(duì)鋁合金材料變形、鉻層結(jié)合力等性能要求十分嚴(yán)苛，導(dǎo)致該類零件鍍鉻及磨削工藝難度大大提高。如圖1所示，Φ200+0.0046內(nèi)孔需鍍鉻80～100μm，同時(shí)需磨削工藝后才能滿足內(nèi)孔表面粗糙度及尺寸精度要求。但電鍍后磨削往往出現(xiàn)鍍層偏心，電鍍表面針孔、脫落等問題。

本文針對(duì)電鍍層粗糙、鍍層不均勻、結(jié)合力不強(qiáng)以及鍍后磨削鍍層脫落、尺寸變形等問題，對(duì)工藝進(jìn)行了優(yōu)化，通過改進(jìn)后的工藝進(jìn)行批量生產(chǎn)，產(chǎn)品合格率大幅提高，驗(yàn)證了該工藝方法能夠滿足生產(chǎn)要求。

圖1 Φ200+00.046構(gòu)件

2 傳統(tǒng)鍍鉻及磨削工藝存在的問題

2.1 鍍層結(jié)合差

鍍層在磨削過程中出現(xiàn)鼓泡、起皮、脫落等現(xiàn)象，如圖2所示。

2.2 鍍層表面粗糙

內(nèi)孔鍍層表面粗糙，表面還出現(xiàn)鍍層過度堆積現(xiàn)象，導(dǎo)致磨削后內(nèi)孔表面出現(xiàn)針孔，凹坑等缺陷。

圖2 零件鍍層起皮、脫落

2.3 鍍層厚度不均勻

在傳統(tǒng)工藝下，生產(chǎn)的零件圓周鍍層厚度誤差達(dá)到0.05mm，影響了后續(xù)的磨削加工，導(dǎo)致Φ200+0.0046內(nèi)孔磨削時(shí)，有的部位磨削尺寸合格，但鍍鉻層還沒見光；或者有的部位出現(xiàn)鍍鉻層磨穿透基體材料的現(xiàn)象，如圖3所示。

圖3 零件鍍層問題

2.4 磨削變形

3 傳統(tǒng)鍍鉻及磨削工藝問題原因分析及解決措施

3.1 鍍層結(jié)合差及鍍層表面粗糙的原因分析

傳統(tǒng)工藝下，鍍鉻層與外筒基體結(jié)合力不強(qiáng)，而且在磨削過程中采用了碳化硅砂輪，碳化硅砂輪硬度太高，砂輪粒度較大、粗糙，從而導(dǎo)致磨削過程中磨削應(yīng)力大，超出了鍍鉻層與外筒鋁合金基體的結(jié)合強(qiáng)度，導(dǎo)致鍍鉻層被磨穿鼓泡、起皮等缺陷。

通過分析，鍍前處理是對(duì)結(jié)合力、鍍層表面質(zhì)量影響的關(guān)鍵因素。嚴(yán)格控制鍍前處理水洗、裝掛、堿洗、浸鎳等過程，讓零件表面污物被充分去除，露出基體結(jié)晶面。才能使得鍍層表面光滑，結(jié)合力較強(qiáng)，實(shí)踐驗(yàn)證該方法有效。

3.2 鍍層厚度不均勻的原因分析

傳統(tǒng)工藝電鍍時(shí)采用鉛銻合金圓筒作為陽極，陽極放置在外筒內(nèi)孔內(nèi)，陰極通過掛鉤于工件連接。檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)陽極與工件內(nèi)孔距離不均勻，且陽極表面局部有鈍化膜、腐蝕產(chǎn)生的陽極泥等，導(dǎo)致工件上電力線分布不均勻，造成鍍層厚度不均勻。

通過分析，將陰極與陽極進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)（見圖4）。陰極通過零件外圓進(jìn)行定位，保證與外圓同軸，陽極通過灰塑料保護(hù)板與陰極保持同軸，陽極外表面通過車削成型，使內(nèi)孔電鍍時(shí)，陽極距離φ200mm內(nèi)孔等距，保證電力線分布均勻，從而使得鍍層均勻。同時(shí)，工裝要根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行檢查，表面腐蝕嚴(yán)重時(shí)要進(jìn)行更換。

圖4 鉛銻合金圓筒改造

3.3 磨削變形的原因分析

4 鍍鉻及磨削新工藝措施及效果

通過上述分析，鋁合金薄壁筒類零件鍍鉻及磨削新工藝可以總結(jié)為四個(gè)方面的內(nèi)容：第一，加強(qiáng)鍍鉻前處理工序的控制；第二，設(shè)計(jì)同軸度高的鍍鉻陽極及陰極；第三，磨削過程分粗、精磨，選擇硬度較低、粒度較細(xì)的砂輪進(jìn)行精磨削；第四，選擇合理的裝夾方式，粗、精加工過程中應(yīng)充分釋放應(yīng)力。

新工藝由于加強(qiáng)了鍍鉻前處理、設(shè)計(jì)同軸度高的鍍鉻陽極及陰極等以上措施，鍍層的結(jié)合力、鍍層同軸度都得到了很大的改進(jìn)。同時(shí)通過選擇合適的砂輪、合理的磨削工藝方法及裝夾方式，零件內(nèi)孔尺寸精度提升，圓柱度公差減少，最終通過批量生產(chǎn)驗(yàn)證，且產(chǎn)品合格率提高到90%。

5 結(jié)論

本文對(duì)鋁合金薄壁類零件鍍鉻過程及內(nèi)孔磨削工藝進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)通過改進(jìn)鍍鉻工裝及過程控制，合理選擇砂輪、磨削工藝及裝夾方法，可以使得鍍鉻及磨削加工質(zhì)量顯著提升，產(chǎn)品合格率也可以大幅提高，對(duì)相關(guān)零件制造工藝提升起到了重要作用。

隨著鍍層技術(shù)的不斷發(fā)展，高硬度、耐磨、耐高溫的鍍層材料在制造業(yè)應(yīng)用范圍越來越廣。本文工藝方法適用于類似產(chǎn)品制造，制造企業(yè)應(yīng)根據(jù)自己的加工對(duì)象，選擇合適的電鍍、磨削等加工技術(shù)手段，通過合理的工藝及加工參數(shù)，取得較好的應(yīng)用效果及效益。