楊瑞辰

(中國人民解放軍第三五二二工廠，天津 300161)

埋砂法復(fù)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(jīng)過特殊處理的金剛石鑲嵌到基體表面，經(jīng)過低應(yīng)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(yīng)力;覆合鍍層;高鐵軌道板磨輪

引 言

高速鐵路建設(shè)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(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)是從德國博格集團引入我國。近年來國內(nèi)一些企業(yè)在消化吸收國外制造技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，國產(chǎn)化水平已達到設(shè)計、使用要求，成本遠低于國外產(chǎn)品［1］。生產(chǎn)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(zhì)的基體上制成高鐵軌道板磨輪，加工生產(chǎn)工時在60 h以上。高鐵軌道板磨輪d外徑為最大551.4 mm，質(zhì)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(nèi)很多廠家做了不少努力，已取得工業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模，但質(zhì)量參差不齊，尚不能盡如人意。天津某金剛石電鍍制品企業(yè)，采用埋砂法替代撒砂法對工件植砂操作，生產(chǎn)的產(chǎn)品供應(yīng)用戶，用戶在使用該件磨削軌道時可免去上機調(diào)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(jīng)再選型、分選得以復(fù)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(fù)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(yù)鍍→入砂罩植砂→固砂→補植砂→固砂→轉(zhuǎn)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(xué)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(guān)鍵。軌道板磨輪基體質(zhì)量達124 kg，且型面不一，據(jù)了解國內(nèi)制造廠家大都使用經(jīng)典的撒砂法即把經(jīng)預(yù)鍍的工件置于鍍液內(nèi)，并將每個需要植砂的型面幾經(jīng)轉(zhuǎn)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(jīng)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(zhuǎn)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(xù)在鍍液中沉積鎳層，勢必導(dǎo)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(chǎn)品相應(yīng)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(yù)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(jié)合力，將經(jīng)前處理后的工件吊置于已浸入鍍液中的砂罩內(nèi)，預(yù)鍍底層鎳后向罩圓周內(nèi)投入經(jīng)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(jīng)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(chǎn)實踐實現(xiàn)在低應(yīng)力復(fù)合鍍層中植入超硬材料大粒徑的成功。

3 結(jié)語

用低應(yīng)力、強整平和高分散能力的硫酸鹽鍍鎳溶液，將經(jīng)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(chǎn)品的加工提供了一種傳統(tǒng)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