趙國華　李軍超

摘要：輥子零件在試制過程中，出現(xiàn)硬質(zhì)陽極氧化后φ22M6兩個內(nèi)孔尺寸超差問題。實驗發(fā)現(xiàn)，氧化溫度2°C時輥子零件基于內(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。通過優(yōu)化卡具設(shè)計解決卡具燒損、實現(xiàn)在線檢測及優(yōu)化工藝規(guī)程，順利解決輥子零件尺寸保證難題。

關(guān)鍵詞：硬質(zhì)陽極氧化；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。為進一步拓展應(yīng)用范圍，鋁及鋁合金的陽極氧化表面處理技術(shù)不斷取得進步。硬質(zhì)陽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。陽極氧化膜通常會導(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)工藝尺寸保證問題報道的不多。

在我公司新產(chǎn)品ZL28纖維濾棒成型機中有一種輥子零件，要求由硬質(zhì)陽極氧化保證內(nèi)孔尺寸。

1.存在問題

輥子零件，外圓φ33mm，長度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)陽極氧化。

陽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施內(nèi)表面裝卡，具體見圖2。

2.2 原因分析

卡具設(shè)計不合理：（1）無法實現(xiàn)內(nèi)孔尺寸的在線檢測，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去推理內(nèi)孔尺寸并實施去除卡具后的內(nèi)孔尺寸檢測，而去除卡具后，如零件尺寸不合格，因不能對應(yīng)原來的裝卡導(dǎo)電點和氧化膜的電絕緣特性而不能實施二次接續(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，影響氧化膜增長及尺寸控制。卡具燒損情況見圖2.

針對不合格零件進行尺寸檢測，結(jié)合原始尺寸記錄發(fā)現(xiàn)， 單件2個φ22M6內(nèi)孔的長膜情況不一致，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.工藝改進及驗證

3.1工藝改進

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

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

鑒于原來卡具的燒損對內(nèi)孔尺寸檢測結(jié)果可能造成的影響，我們進行了2次試驗。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驗證

依據(jù)優(yōu)化工藝，制作6個試件進行工藝驗證。氧化50分鐘后對零件進行全部但有區(qū)別的內(nèi)孔尺寸逐一檢測，批量合格。

工藝優(yōu)化后，總計生產(chǎn)2批次32件輥子，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)表面裝卡的輥子零件，硬質(zhì)陽極氧化時兩端2個?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)陽極氧化工序的尺寸保證能力，制定車削工藝時，內(nèi)孔尺寸必須與氧化膜增長特性相匹配。

參考文獻：

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

作者簡介：趙國華（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。