滑軌類零件導(dǎo)動(dòng)面電鍍鉻層厚度控制工藝改進(jìn)

周雁文　郝江華　莊欽偉　金科

摘 要：電鍍鉻通過(guò)其外觀優(yōu)美，呈微帶藍(lán)色的銀白色金屬光澤，在大氣中長(zhǎng)久不變色，硬度高、耐磨性好等優(yōu)良性能廣泛應(yīng)用于航空零部件，該文著重分析滑軌類零件導(dǎo)動(dòng)面電鍍鉻厚度控制，通過(guò)滑軌鍍鉻象形陽(yáng)極夾具的優(yōu)化、滑軌零件導(dǎo)動(dòng)面背面的側(cè)面保護(hù)和滑軌鍍鉻面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)來(lái)保證鍍鉻層厚度在要求范圍內(nèi)。

關(guān)鍵詞：滑軌 電鍍鉻 鍍層厚度 夾具

中圖分類號(hào)：TQ153.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）01（b）-0077-02

國(guó)內(nèi)航空制造業(yè)高速發(fā)展，滑軌類零件是構(gòu)成飛機(jī)機(jī)翼的主要組成部分，該文通過(guò)對(duì)典型滑軌零件導(dǎo)動(dòng)面電鍍鉻進(jìn)行詳細(xì)試驗(yàn)，總結(jié)出行之有效的滑軌類導(dǎo)動(dòng)面零件電鍍鉻夾具設(shè)計(jì)制作和零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法，以及對(duì)比非鍍鉻面保護(hù)與不保護(hù)對(duì)鉻層厚度的影響。

滑軌類零件鍍鉻共同特點(diǎn)為鍍鉻面長(zhǎng)、形狀復(fù)雜、鍍鉻層厚度范圍較窄，電鍍鉻雖是傳統(tǒng)工藝，但是鍍鉻溶液的工藝范圍狹窄，操作技術(shù)要求嚴(yán)格，鍍鉻陰極電流效率十分低，通常只有13%～18%，電鍍時(shí)間長(zhǎng)，而且鍍液的分散能力差，在鍍鉻時(shí)，很難獲得均勻、細(xì)致的鍍層，針對(duì)較復(fù)雜零件只有通過(guò)象形陽(yáng)極夾具、溫度和電流密度的嚴(yán)格控制，才能獲得合格的鉻層厚度[1]。

1 滑軌類零件電鍍鉻試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

該文典型件滑軌的導(dǎo)動(dòng)面長(zhǎng)寬高尺寸約為1.6 m× 0.2 m×0.14 m（見(jiàn)圖1），導(dǎo)動(dòng)面截面示意圖（見(jiàn)圖2），圖2黑實(shí)線為鍍鉻面，電鍍鉻層厚度為40～80 μm，通過(guò)下述措施對(duì)典型滑軌零件進(jìn)行方案確定。

1.1 典型滑軌零件電鍍鉻工藝參數(shù)的確定

電鍍鉻的溫度和電流密度范圍較廣，該文主要對(duì)精度電鍍鉻需將溫度和電流密度控制在較窄范圍，來(lái)確保鉻層厚度均勻性。

1.2 典型零件滑軌電鍍鉻象形陽(yáng)極夾具的制作

象形陽(yáng)極夾具的結(jié)構(gòu)形式直接關(guān)系到鍍鉻層厚度的均勻性，正確計(jì)算好掛鍍件的表面積，確定掛具的截面積，保證夾具通過(guò)的電流強(qiáng)度；正確選用夾具材料，導(dǎo)電性能良好，強(qiáng)度較好，通常電鍍鉻夾具連接采用焊接方式確保夾具牢固。

1.3 典型滑軌零件非鍍鉻面的保護(hù)

非鍍鉻面的保護(hù)采用聚丙烯塑料等絕緣物進(jìn)行屏蔽保護(hù)，可有效防止電能的消耗，保證配送到滑軌鍍鉻面上電能的正確性。

1.4 典型滑軌零件鍍鉻面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)

復(fù)雜典型零件根據(jù)電鍍鉻工藝要求，由于尖端電流效應(yīng)，鉻層厚度與零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有重要關(guān)系，通過(guò)試驗(yàn)，不斷改進(jìn)零件結(jié)構(gòu)。

2 滑軌控制鍍鉻層厚度均勻性方案實(shí)施

2.1 工藝參數(shù)的確定

飛機(jī)滑軌類零件鍍鉻硬度通常在HV700～HV1000范圍內(nèi)，則需嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，該試驗(yàn)主槽采用中鉻溶液，其主槽成分為：鉻酐：220～250 g/L，硫酸：2.0～2.5 g/L，鉻酐∶硫酸=100∶1，溫度選用50 ℃～60 ℃，電流密度為40～50 A/dm2，典型件滑軌導(dǎo)動(dòng)面電鍍鉻正面、背面面積共計(jì)30 dm2，鍍鉻層厚度40～80 μm范圍內(nèi)，確定電鍍鉻電流為1 350 A，溫度為57 ℃，電鍍時(shí)長(zhǎng)為2.5 h。

2.2 滑軌鍍鉻象形陽(yáng)極夾具的優(yōu)化

電鍍硬鉻的特點(diǎn)是電流高、溫度高、電鍍時(shí)間長(zhǎng)，該零件鍍鉻件都需配備專用象形陽(yáng)極，象形陽(yáng)極夾具的設(shè)計(jì)基本原則應(yīng)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、有足夠的面積、容易制造、安裝方便、通用性好和成本低，該零件象形陽(yáng)極與鍍件的相對(duì)位置需要牢固地固定，保證陽(yáng)極與鍍鉻面距離一致可有效保證鉻層厚度的均勻性[2]。

依據(jù)夾具設(shè)計(jì)原則，滑軌鍍鉻象形陽(yáng)極夾具材料選用碳鋼，材料厚度為5 mm，在碳鋼上電鍍鉛，確定象形陽(yáng)極與鍍鉻面的距離為20 mm，象形陽(yáng)極夾具與滑軌導(dǎo)動(dòng)面的面積比為0.9∶1，鍍鉻夾具制作采用鉗工敲形和焊接組接的方式，制作成籠式夾具（見(jiàn)圖3），將滑軌零件套進(jìn)象形陽(yáng)極夾具中。通過(guò)象形陽(yáng)極夾具和滑軌零件的裝配，發(fā)現(xiàn)由于采用焊接方式連接的象形陽(yáng)極長(zhǎng)度較長(zhǎng)，約為1 600 mm，焊接后殘余應(yīng)力的釋放、夾具變形，使上下收縮，導(dǎo)致夾具距離滑軌鍍鉻面距離不一致，經(jīng)測(cè)量象形陽(yáng)極與鍍鉻面的距離為10～30 mm，不滿足象形陽(yáng)極與鍍鉻面的距離為20 mm的要求，而且通過(guò)試驗(yàn)證明電鍍鉻距離近的部位相比距離遠(yuǎn)的部位鉻層厚度要大很多，導(dǎo)致無(wú)法保證鍍鉻層厚度在40～80 μm范圍內(nèi)。

為了保證陽(yáng)極夾具與零件鍍鉻面距離一致，集思廣益，采用內(nèi)嵌緊固件的連接方式代替焊接方式，可有效避免焊接而導(dǎo)致的象形陽(yáng)極夾具的變形，并最終將象形陽(yáng)極與鍍鉻面的距離控制在（20±1）mm范圍內(nèi)。

2.3 滑軌零件導(dǎo)動(dòng)面背面的側(cè)面保護(hù)

滑軌導(dǎo)動(dòng)面背面與之相連的側(cè)面（見(jiàn)圖4），需要進(jìn)行遮蔽，在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)不遮蔽側(cè)面將嚴(yán)重影響背面鉻層的厚度，經(jīng)分析未遮蔽側(cè)面容易吸收背面較多電流，導(dǎo)致背面的鉻層沉積速率較正面鉻層沉積速率要慢，在同樣條件下背面厚度較正面的厚度要小，從而無(wú)法保證正面、背面鉻層厚度一致，反之對(duì)側(cè)面進(jìn)行遮蔽可有效保證背面與正面沉積速率一致，保證正面與背面的鉻層厚度一致。

2.4 滑軌鍍鉻面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)

在試驗(yàn)過(guò)程中，滑軌零件鍍鉻面原有要求倒角為R0.5 mm，鑒于電鍍鉻電流較大，尖端電流效應(yīng)明顯引起鉻層堆積，容易影響導(dǎo)動(dòng)面鉻層厚度的均勻性，最終將倒角R0.5 mm更改為R1.5 mm，可有效減少倒角部位鉻層的堆積，保證各層厚度的均勻性。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述滑軌導(dǎo)動(dòng)面電鍍鉻試驗(yàn)摸索改進(jìn)，將鍍鉻焊接夾具方式改進(jìn)為機(jī)械夾具方式，滑軌零件導(dǎo)動(dòng)面背面的側(cè)面遮蔽保護(hù)，滑軌鍍鉻面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)，按照參數(shù)電流為1 350 A，溫度為57 ℃左右，電鍍時(shí)間為2.5 h最終保證鉻層厚度40～80 μm（見(jiàn)圖1、圖2和表1的鉻層厚度關(guān)系）。

參考文獻(xiàn)

[1] 章葆澄.電鍍工藝學(xué)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，1993.

[2] 鄭瑞庭.電鍍實(shí)踐900例[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2007.