趙國(guó)華　李軍超

摘要：輥?zhàn)恿慵谠囍七^(guò)程中，出現(xiàn)硬質(zhì)陽(yáng)極氧化后φ22M6兩個(gè)內(nèi)孔尺寸超差問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氧化溫度2°C時(shí)輥?zhàn)恿慵趦?nèi)表面裝卡的φ22M6內(nèi)孔氧化膜厚度，裝卡端內(nèi)孔比另一端內(nèi)孔的相差6um。通過(guò)優(yōu)化卡具設(shè)計(jì)解決卡具燒損、實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)及優(yōu)化工藝規(guī)程，順利解決輥?zhàn)恿慵叽绫ＷC難題。

關(guān)鍵詞：硬質(zhì)陽(yáng)極氧化；氧化膜；卡具；燒損；工藝規(guī)程；尺寸保證

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，鋁及鋁合金由于其輕量化特性得到廣泛應(yīng)用。為進(jìn)一步拓展應(yīng)用范圍，鋁及鋁合金的陽(yáng)極氧化表面處理技術(shù)不斷取得進(jìn)步。硬質(zhì)陽(yáng)極氧化是形成主要用于工程目的的硬（且通常厚）氧化鋁膜層的一種電解處理方法。陽(yáng)極氧化膜通常會(huì)導(dǎo)致零件每一表面上尺寸增加膜層厚度的50%。氧化膜的特性是耐磨損、耐腐蝕、抗熱（導(dǎo)熱系數(shù)低）、抗氧化、電絕緣等。陽(yáng)極氧化是鋁合金最重要的表面處理技術(shù)，在現(xiàn)代制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，但相關(guān)工藝尺寸保證問(wèn)題報(bào)道的不多。

在我公司新產(chǎn)品ZL28纖維濾棒成型機(jī)中有一種輥?zhàn)恿慵?，要求由硬質(zhì)陽(yáng)極氧化保證內(nèi)孔尺寸。

1.存在問(wèn)題

輥?zhàn)恿慵?，外圓φ33mm，長(zhǎng)度86mm，如圖1所示。其材質(zhì)為7075，首批試制12件，結(jié)果氧化后有9件φ22M6內(nèi)孔尺寸不合格。

2.加工工藝及原因分析

2.1 加工工藝

工藝規(guī)程為：（1）車成型；（2）硬質(zhì)陽(yáng)極氧化。

陽(yáng)極氧化電解液成分組成為硫酸 195～220g/L、草酸 11～17g/L、丙三醇 1.5～2g/L及余量蒸餾水，陽(yáng)極電流密度2.5A/dm2，氧化溫度2°C±1°C。采用φ5mm鋁絲自制卡具在右倒角端實(shí)施內(nèi)表面裝卡，具體見(jiàn)圖2。

2.2 原因分析

卡具設(shè)計(jì)不合理：（1）無(wú)法實(shí)現(xiàn)內(nèi)孔尺寸的在線檢測(cè)，不能精確控制尺寸。生產(chǎn)中只能以零件外圓的氧化膜增長(zhǎng)去推理內(nèi)孔尺寸并實(shí)施去除卡具后的內(nèi)孔尺寸檢測(cè)，而去除卡具后，如零件尺寸不合格，因不能對(duì)應(yīng)原來(lái)的裝卡導(dǎo)電點(diǎn)和氧化膜的電絕緣特性而不能實(shí)施二次接續(xù)氧化；（2）卡具燒損。氧化膜具有高電阻，生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量焦耳熱往往引起鋁絲卡具燒損，導(dǎo)致電流分配紊亂，影響氧化膜增長(zhǎng)及尺寸控制?？ň邿龘p情況見(jiàn)圖2.

針對(duì)不合格零件進(jìn)行尺寸檢測(cè)，結(jié)合原始尺寸記錄發(fā)現(xiàn)， 單件2個(gè)φ22M6內(nèi)孔的長(zhǎng)膜情況不一致，右倒角端的φ22M6內(nèi)孔比另一端的φ22M6內(nèi)孔氧化膜厚度平均小9um。

3.工藝改進(jìn)及驗(yàn)證

3.1工藝改進(jìn)

3.1.1改進(jìn)卡具：（1）將預(yù)定檢測(cè)的內(nèi)孔空間設(shè)置為自由空間，為應(yīng)用三爪量具實(shí)施在線檢測(cè)提供保證；（2）對(duì)電解液液面以下零件內(nèi)孔之外的卡具局部，用塑料管和膠帶實(shí)施絕緣處理，解決卡具可靠性問(wèn)題。改進(jìn)后的卡具裝卡見(jiàn)圖3。

3.1.2優(yōu)化工藝，將內(nèi)孔的氧化膜增長(zhǎng)特性與機(jī)加工車削工藝尺寸相匹配。

鑒于原來(lái)卡具的燒損對(duì)內(nèi)孔尺寸檢測(cè)結(jié)果可能造成的影響，我們進(jìn)行了2次試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)右倒角端的φ22M6內(nèi)孔比另一端的φ22M6內(nèi)孔氧化膜厚度平均小6um。所以我們將車削工藝改為：車成型，其中右倒角端?22M6尺寸車至?22（+0.030/+0.017），左端?22M6尺寸車至?22（+0.036/+0.023），保證左右兩端?22M6孔工藝尺寸偏差。

3.2驗(yàn)證

依據(jù)優(yōu)化工藝，制作6個(gè)試件進(jìn)行工藝驗(yàn)證。氧化50分鐘后對(duì)零件進(jìn)行全部但有區(qū)別的內(nèi)孔尺寸逐一檢測(cè)，批量合格。

工藝優(yōu)化后，總計(jì)生產(chǎn)2批次32件輥?zhàn)?，質(zhì)量穩(wěn)定合格。

4.結(jié)論

在現(xiàn)有確定條件下，采用內(nèi)表面裝卡的輥?zhàn)恿慵操|(zhì)陽(yáng)極氧化時(shí)兩端2個(gè)?22M6內(nèi)孔氧化膜厚度有6um的差異，裝卡端較少。為保證硬質(zhì)陽(yáng)極氧化工序的尺寸保證能力，制定車削工藝時(shí)，內(nèi)孔尺寸必須與氧化膜增長(zhǎng)特性相匹配。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱祖芳，主編.鋁合金陽(yáng)極氧化與表面處理技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社， 2004， 7.

作者簡(jiǎn)介：趙國(guó)華（1966-），男，河南許昌人，工程師，主要從事真空熱處理、表面處理等技術(shù)工作。