內孔鍍鉻夾具的設計及應用

游麗梅，彭東強，忻堅靜，錢志強，劉心帥

(中航工業洪都航空工業集團有限公司，江西南昌 330000)

引 言

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

1 液壓外筒內孔鍍鉻夾具的設計原則

液壓外筒的內孔屬于內表面鍍鉻，零件的鍍鉻層質量與鍍鉻夾具的設計有著直接的關系，根據液壓外筒的結構特性、外形尺寸和工藝要求來確定鍍鉻夾具的設計，一般應滿足以下要求:

1)適應外筒內孔的特點。液壓外筒材質為鋁件，筒壁薄，易變形，內孔較深，需鍍面積和所需電流較大。

2)適應液壓外筒內孔的技術要求和工藝規范，夾具的設計應結構簡單、輕便、有足夠導電面積、容易制造、安裝方便、通用性好和成本低。

2 鍍鉻夾具設計方案的確定

2.1 夾具設計方案及電鍍工藝要求

液壓外筒的內孔鍍鉻夾具設計方案的確定，按以下步驟進行:

1)明確液壓外筒內孔的技術要求和工藝規定。

2)分析液壓外筒內孔的結構特點。

3)確定液壓外筒內孔鍍鉻的安裝方式，陽極結構、絕緣形式和非鍍面的保護等。

液壓外筒壁δ約10mm，內孔l約300mm，內孔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。技術要求工作面即內孔鉻層δ為80～100μm。工藝要求零件放入鍍鉻槽后預熱1～2min后通電，先采用Ja為5A/dm2，電解30s，接著采用 Jκ為60A/dm2，對零件進行大電流沖擊1min(使零件表面獲得一層結合力牢固的薄鉻層)，最后調整正常 Jκ為 45A/dm2，電鍍190min。鍍鉻層應均勻細致，無脫落、起泡、結瘤及燒焦等現象。

2.2 鍍鉻夾具的結構設計與裝卡

1)材料選用及其形狀的設計。為防止零件與夾具接觸處因置換反應而使鍍層出現氣泡及起皮等結合力不良現象，禁用易被鋁置換的金屬制作的夾具，夾具材料應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體部分，抱箍之間用螺栓固定。

2)保護陰極。陰極保護環的設計可以有效的避免外筒零件在鍍鉻過程中端口產生邊緣效應，出現燒焦、鉻瘤等弊病，保護環做成凸臺樣式，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在非零件表面上;同時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。內孔鍍鉻的零件需借助象形陽極，按照電鍍鉻鍍內孔的經驗，采用鉛皮來制作陽極，但零件內孔直徑較大，較深，電鍍時間較長，陽極受熱時間過長容易變形，使得在電鍍過程中鉻層不均的現象時常發生。象形陽極采用Pb3純鉛板制成，外筒形狀確定為筒狀結構，其δ為4mm，陽極圓筒l為350mm，內徑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，克服局部過熱的現象;減輕象形陽極的質量。

4)夾具絕緣。夾具絕緣選用硬聚氯乙烯板，設計時考慮液壓外筒內孔鍍鉻時較難掌握陽極與外筒同心度，在電鍍過程中易發生陽極位置偏離，造成鍍鉻層呈橢圓狀。為了避免此問題的發生，陽極的位置固定在液壓外筒的中心位置，即陽極與內孔的同心同軸。同時零件與陽極要絕緣，避免陽極與零件進行碰撞，導致短路，致使零件燒焦，最終報廢。為了在裝掛過程中達到以上要求，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的情況下，留有四個凸臺，凸臺的內徑與陽極外徑一致，目的是對陽極板上段進行固定;下絕緣定位板開有通孔，數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徑一致，保證陽極與內孔同心。在液壓外筒內孔鍍鉻時，要求液壓外筒內孔鍍鉻而內孔底部不鍍鉻，電鍍時需對內孔底部絕緣，在電鍍面與非電鍍面的交界處，鍍層易形成凸臺，使鍍層的結合力受到影響，導致鍍層脫落，故將下絕緣定位板設計成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電座、極杠與夾具之間導電良好，切勿出現導電不良或中途停電，否則容易產生鍍鉻層脫落等弊病。

5)非鍍表面的絕緣保護。為了預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行絕緣。

3 結論

針對液壓外筒內孔鍍鉻的技術要求，通過裝夾方式的改變，采用象形陽極、保護陰極及上下絕緣定位板的合理設計，有效地解決了液壓外筒內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，保證了液壓外筒內孔鉻層的質量，提高了產品的合格率，取得了顯著的經濟效益。

［1］張允誠，胡如南，向榮.電鍍手冊［M］.北京:國防工業出版社，1997:201-212.

［2］奚兵.尺寸鍍鉻合格率低兩例［J］.電鍍與環保，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.