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        改善鍍鉻層均勻性的分析

        2015-03-30 08:26:34霍大勇
        電鍍與環(huán)保 2015年4期
        關(guān)鍵詞:氣袋鍵槽鍍鉻

        霍大勇

        (喀什師范學(xué)院,新疆 喀什844006)

        0 前言

        考核鍍層質(zhì)量的指標(biāo)很多,其中最基本的兩項(xiàng)是厚度和均勻性。無論是防護(hù)裝飾性鍍鉻,還是功能性鍍鉻,均是如此。對五個影響鍍鉻層均勻性的典型實(shí)例加以分析,供同行參考。

        1 改善鍍件設(shè)計

        1.1 生產(chǎn)實(shí)例1

        筒狀家庭用品裝飾性鍍鉻時,部分產(chǎn)品內(nèi)腔鍍不上鉻層。

        1.2 故障處理及分析

        該產(chǎn)品是小件,采用的是掛鍍方式。筒狀開口向上偏置時,產(chǎn)品質(zhì)量尚可;筒狀開口向下偏置時,鍍件內(nèi)部無鍍層。確定是氣袋現(xiàn)象。再行試鍍,盡量避免筒狀開口向下偏置,并且在鍍鉻過程中采取晃動鍍件的方式加強(qiáng)氣體的消散。試鍍效果變好,但仍有20%左右的次品出現(xiàn),影響生產(chǎn)效果。

        技術(shù)人員提出在筒狀頂部加鉆工藝孔,以利于氫氣排出。按照該方法實(shí)施,故障排除,鍍鉻層均勻穩(wěn)定,產(chǎn)品質(zhì)量提高。

        1.3 相關(guān)問題

        (1)可以通過改進(jìn)工件在鍍槽中的懸掛方式,消除氣袋現(xiàn)象。

        (2)在工件的適當(dāng)部位加設(shè)工藝孔,有利于消除氣袋現(xiàn)象。

        (3)氣袋現(xiàn)象:帽狀、筒狀、碗狀和有盲孔的工件進(jìn)行電鍍時,能夠儲存氣體的空間會因位置的布置問題聚集陰極析出的氣體,形成氣袋。氣袋現(xiàn)象會導(dǎo)致存氣部位鍍不上鍍層。

        (4)工藝孔(槽):機(jī)械加工生產(chǎn)中,為滿足加工工藝而在工件上施加的非產(chǎn)品本身功能必須的孔洞或鍵槽。

        2 增加機(jī)械加工工藝

        2.1 生產(chǎn)實(shí)例2

        減震器閥桿鍍鉻。該閥桿兩頭有兩個6mm 的鍵槽。電鍍后進(jìn)行精磨。電鍍時,經(jīng)常出現(xiàn)鍵槽底部部分范圍無鉻層;精磨時,鍵槽口常發(fā)生小塊鍍層崩落。

        2.2 故障處理及分析

        首先對鍵槽底部缺鉻層的產(chǎn)品進(jìn)行觀察,沒有發(fā)現(xiàn)缺鉻層部位的規(guī)律性。對產(chǎn)品進(jìn)行電鍍前后的追蹤比對,發(fā)現(xiàn)粗糙度低的產(chǎn)品的電鍍效果好。這是因?yàn)殡婂儾课淮植诙鹊?,其表面的電流密度就會提高,從而加?qiáng)了鉻層的沉積。

        鍵槽口在精磨時崩落鍍鉻層的原因是槽口直角加工面粗糙,導(dǎo)致此處尖端堆積鉻層較厚。要求上一加工工序?qū)λ羞吔沁M(jìn)行倒角處理,故障排除。這是因?yàn)榈菇翘幚頊p輕了槽口邊緣的尖端放電效應(yīng)。不倒角處理時,槽口處因尖端效應(yīng),鍍層厚度是平均鍍層厚度的2~3倍。這是槽口處精磨時鍍層崩落的根本因素。

        2.3 相關(guān)問題

        (1)尖端放電效應(yīng)會使尖銳的機(jī)械加工面產(chǎn)生鉻層堆積,此時進(jìn)行倒角處理可以達(dá)到鉻層均勻的效果。

        (2)槽、孔的粗糙度太高,會引起鍍不上鉻層,此時要做光潔處理。

        (3)同一鍍件要盡量保證各加工面粗糙度一致,這樣電鍍的均勻性才有保障。

        3 避免掛件相互屏蔽

        3.1 生產(chǎn)實(shí)例3

        小件裝飾性鍍鉻。同一掛具的工件,部分工件的鍍鉻層發(fā)花發(fā)霧。反復(fù)處理鍍液、掛具,均不能解決問題。

        3.2 故障處理及分析

        分析缺陷產(chǎn)品的裝掛位置,沒有固定規(guī)律。此時,若故障產(chǎn)品規(guī)律性地出現(xiàn)在掛具上部,說明上部工件距離液面太近,因此處電力線較低影響質(zhì)量。而此次生產(chǎn)故障中,槽內(nèi)各處陰極電流密度均滿足要求。

        當(dāng)槽內(nèi)溫度不穩(wěn)定時,溫度低的地方,會出現(xiàn)此類故障。但此類故障應(yīng)表現(xiàn)為同一部位多件次品出現(xiàn)。而此次故障有幾個工件在同一部位一起出現(xiàn)故障,也有相鄰工件都正常而單個工件有故障的情況。

        排除故障前期機(jī)械加工工藝的問題。

        跟班作業(yè)發(fā)現(xiàn)故障產(chǎn)品在于:同一掛產(chǎn)品和相鄰掛件的屏蔽。這導(dǎo)致槽內(nèi)電力線不能到達(dá)被屏蔽的產(chǎn)品處。改善懸掛狀態(tài),避免屏蔽,故障排除。

        3.3 相關(guān)問題

        (1)掛具要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。

        (2)掛具要有足夠的導(dǎo)電截面,不能過度發(fā)熱。

        (3)掛具與陰極銅棒接觸要好,不能因附加電阻影響槽內(nèi)電力線的分布。

        (4)工件在掛具上應(yīng)均勻排列,防止工件之間的屏蔽現(xiàn)象。

        (5)工件在掛具上的掛列部位盡量選在非工作面上,可以采用加鉆掛裝孔的方法解決。

        (6)掛裝方法和掛具設(shè)計應(yīng)利于拆裝和維護(hù)。

        4 改善幾何因素

        改善幾何因素的方法包括象形陽極法、保護(hù)陰極法、輔助陽極法、調(diào)整陽極表面積法、控制鍍液導(dǎo)電空間法、多次鍍鉻法等。其基本的宗旨在于改善電力線分布的均勻性。可以采用其中的一種方法,也可以將多種方法聯(lián)合使用。

        4.1 生產(chǎn)實(shí)例4

        銅管結(jié)晶器功能性鍍鉻。該銅管結(jié)晶器內(nèi)部一端為不規(guī)則弧線形狀。試鍍過程中,出現(xiàn)銅管結(jié)晶器弧形尾端局部鉻堆積、局部沒有鍍層。

        首先排除了電源設(shè)備和直流銅排故障的可能性,即電源設(shè)備輸入交流電力和輸出直流均正常。

        赫爾槽試驗(yàn)證明鍍液組成正常。

        鍍槽電極銅棒完好,鍍槽尺寸符合工藝要求。

        分析了結(jié)晶器前道機(jī)械加工工序。對結(jié)晶器內(nèi)表面的轉(zhuǎn)折處進(jìn)行了弧度、流線加大處理,并為滿足粗糙度需求進(jìn)行了電鍍前的精磨。但故障仍存在。

        考察陰、陽極電流密度,提出對石墨陽極進(jìn)行仿形處理,加強(qiáng)了銅管結(jié)晶器內(nèi)表面電流密度的均勻性。該工藝實(shí)施二十多年,效果好。

        4.2 生產(chǎn)實(shí)例5

        內(nèi)燃機(jī)活塞環(huán)功能性鍍鉻(延長其使用壽命)。采用靜鍍鉻工藝,鍍鉻后要采用精磨磨光工藝,滿足粗糙度要求。因磨光工藝不好控制同心度,導(dǎo)致廢品偏多,浪費(fèi)人力物力。

        采用旋轉(zhuǎn)掛刷法取代靜電鍍法,充分利用了幾何因素對電鍍影響的特點(diǎn)。電鍍均勻性得到提高,尤其本例中的活塞環(huán)鍍層,不需要后續(xù)精磨即可滿足使用要求。具體措施為:

        (1)活塞環(huán)組為一個圓柱體,柱體上下各加裝一個同樣尺寸的保護(hù)環(huán)作為保護(hù)陰極;

        (2)電鍍過程中,陰極在特殊裝置的帶動下,以陰極軸線為中心帶動轉(zhuǎn)動,而陽極靜止,這樣保證電力線在各處的均勻性;

        (3)刷版控制陰極的同心度;

        (4)采用仿形陽極設(shè)計;

        (5)槽內(nèi)加裝循環(huán)及加熱裝置、陰陽極調(diào)節(jié)絕緣裝置,調(diào)整導(dǎo)電空間。

        4.3 相關(guān)問題

        (1)鍍鉻的陽極外部輪廓應(yīng)該和鍍件內(nèi)部輪廓相一致,稱為仿形電極。

        (2)造成內(nèi)表面鍍層不均勻的重要因素之一,是輔助電極與鍍件內(nèi)表面各部位的距離間隙的均勻性不夠。

        (3)電極仿形性越高,鍍件的鍍層致密性和均勻性越好。

        5 結(jié)束語

        鍍鉻層均勻性是鍍鉻質(zhì)量的主要指標(biāo)。鍍件設(shè)計、機(jī)械加工工藝、幾何因素、電鍍掛具、鍍鉻液成分、環(huán)境溫度對鍍鉻層均勻性都有影響。只有在鍍鉻生產(chǎn)中,對各種措施有選擇、因地制宜地配合使用,才能實(shí)現(xiàn)工藝目標(biāo)。同時,設(shè)備、操作方式、安全生產(chǎn)、電力供應(yīng)也會影響到電鍍工藝的實(shí)現(xiàn),當(dāng)然也會影響到鍍鉻的均勻性,需要從業(yè)人員在處理問題時區(qū)別辨析。

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