埋砂法復合電鍍金剛石磨輪

楊瑞辰

(中國人民解放軍第三五二二工廠，天津 300161)

埋砂法復合電鍍金剛石磨輪

楊瑞辰

(中國人民解放軍第三五二二工廠，天津 300161)

在鍍鎳溶液中利用鎳離子電沉積將經過特殊處理的金剛石鑲嵌到基體表面，經過低應力高整平的鍍鎳液快速電鍍，使鍍層包覆到金剛石粒度的65%～70%高度的厚度出槽。改撒砂法為埋砂法加工，克服了高鐵軌道板磨輪鍍后動平衡嚴重破壞的弊端，提高了使用性能。

埋砂法鑲嵌金剛石;動平衡;低應力;覆合鍍層;高鐵軌道板磨輪

引 言

高速鐵路建設已被列入我國“十二五”計劃的首要工作，火車運行軌道加工需使用CRTSⅡ650型軌道板金剛石磨輪，磨輪制造標準與技術是從德國博格集團引入我國。近年來國內一些企業在消化吸收國外制造技術和標準的基礎上，國產化水平已達到設計、使用要求，成本遠低于國外產品［1］。生產工藝大多以鍍鎳(或其合金)層作胎體利用撒砂法將金剛石鑲嵌到42CrMo4(或45鋼)材質的基體上制成高鐵軌道板磨輪，加工生產工時在60 h以上。高鐵軌道板磨輪d外徑為最大551.4 mm，質量124 kg，按照圖紙要求襯層厚度尺寸，決定了必須嵌入d＞400 μm以上的金剛石顆粒，且在高速磨削時顆粒不脫落，給加工帶來不小麻煩。為此國內很多廠家做了不少努力，已取得工業化生產的規模，但質量參差不齊，尚不能盡如人意。天津某金剛石電鍍制品企業，采用埋砂法替代撒砂法對工件植砂操作，生產的產品供應用戶，用戶在使用該件磨削軌道時可免去上機調試、修正動平衡的麻煩，由于鍍鎳層胎體對金剛石把持力牢固均衡，使用壽命比采用撒砂法制備的高鐵軌道板磨輪提高25%左右，在回收磨削后的工件退鍍鎳后，75%的金剛石顆粒經再選型、分選得以復用，降低了原材料消耗和成本。

1 鍍液組成與工藝流程

1.1 鍍鎳溶液組成及操作條件

1.2 工藝流程

埋砂法復合電沉積金剛石磨輪工藝流程為:

金屬清洗劑脫脂→清洗→防銹處理→做阻鍍→上掛具→浸鹽酸→清洗→電解酸蝕→清洗→帶電入槽預鍍→入砂罩植砂→固砂→補植砂→固砂→轉動下加厚鍍→出槽清洗→下掛具→清除阻鍍→上掛具→浸鹽酸→清洗→化學鍍鎳或其它表面保護處理→清洗→干燥→下掛具→檢驗→包裝。

2 植砂

將金剛石牢固鑲嵌在金屬基體上是保證電鍍金剛石制品的關鍵。軌道板磨輪基體質量達124 kg，且型面不一，據了解國內制造廠家大都使用經典的撒砂法即把經預鍍的工件置于鍍液內，并將每個需要植砂的型面幾經轉或移動分別在處于水平位置的型面撒上d為425～600 μm的金剛石顆粒，每撒一型面施鍍1 h左右，一般需經12次左右的鑲嵌鍍覆才可使基體各型面完成植砂，這種植砂法容易造成砂層疊加，在每次轉動(或移動)工件時，前次鑲嵌型面與下次的鑲嵌型面鍍層厚度不一樣，每次植砂外的型面仍繼續在鍍液中沉積鎳層，勢必導致整體覆合鍍層厚度差異，尤其前幾次與最后幾次被鍍型面鍍層厚度更為懸殊，為此需要對鍍后產品相應部位做較大的修整，方能基本滿足上機磨削時對動平衡的要求。采用埋砂法植砂鍍鎳，工件的各型面鑲嵌鍍一次同時完成，型面胎體厚度相差很小。消除了電鍍工藝加工中對軌道板磨輪動平衡的嚴重影響。

為避免工件預鍍鎳底層移入鑲嵌鍍植砂槽暴露空氣中，影響植砂層與工件的結合力，將經前處理后的工件吊置于已浸入鍍液中的砂罩內，預鍍底層鎳后向罩圓周內投入經特殊親水處理的d=500～700 μm的金剛石，使其與工件緊密接觸進行鑲嵌鍍植砂，鍍鎳層δ達60～70 μm時，將砂罩連同鍍槽緩緩下移露出工件，立即移入加厚鍍層的另一鍍鎳槽中，在Jκ=1.2 A/dm2的條件下將砂層初步固定，然后將 Jκ增大到 2.2 ～2.3 A/dm2，在經過改善鍍液配方可快速地將鍍層加厚，使金剛石粒徑包覆到2/3左右被鍍層鑲牢。理論上講用埋砂法鑲嵌超硬材料鍍鎳金剛石粒徑不能高于400 μm，通過生產實踐實現在低應力復合鍍層中植入超硬材料大粒徑的成功。

3 結語

用低應力、強整平和高分散能力的硫酸鹽鍍鎳溶液，將經特殊親水處理后的超硬磨料在陰極移動條件下，Jκ到2.5 A/dm2可成功植入工件基材上，使電沉積埋砂法鑲嵌金剛石制造高鐵軌道板磨輪加工周期從60 h縮為14.5 h左右，降低了能源消耗，減輕了勞動強度，提高了磨具的使用壽命，該工藝對類似產品的加工提供了一種傳統外的可能。

Diamond Particles Embedment Composite Electroplating Method Fabricating Diamond Ground Wheel

YANG Rui-chen

TG174.44

B

1001-3849(2011)11-0028-02

2011-05-05