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深（shēn）孔內腔鍍硬（yìng）鉻修複工藝

2020-6-10 來源（yuán）：國營蕪（wú）湖機械廠作者：馬（mǎ）良冬，胡繼東，胡水（shuǐ）蓮（lián）

摘要：對某型飛機進氣道保護裝置作動筒外筒內腔腐蝕鍍鉻修複進（jìn）行工藝研究，從腐蝕原因及影響方麵論證修複必要性（xìng），從零件結構特點，夾具設計（jì），鍍鉻處理和檢驗驗證等技術難點方麵闡述論證。設計一套用於該型號的外筒內腔鍍鉻修複保護（hù）夾具，設定鍍鉻層厚度參數，磨修參數，熱處理方式和檢驗驗證程序（xù）等（děng），成功完成（chéng）對內腔尺寸修複。結果表（biǎo）明：夾具，尺寸，電流（liú）和檢驗等方麵設計良好，對同類型產品腐蝕修複具有一（yī）定參（cān）考意義（yì）。

關鍵詞（cí）：深孔；內腔；硬鉻；修複

引言目前，國內外鍍鉻修複主要以外圓（yuán）修複為主（zhǔ），內（nèi）腔修（xiū）複案例較少（shǎo），尤其對於內徑尺寸小、孔徑深的外筒，鍍（dù）鉻過程中若無法有效（xiào）保（bǎo）證鉻層均勻性（xìng）與致密性，將（jiāng）為後期補充加工恢複精度增加困難。分析原因，不難發現電鍍前內（nèi）腔表麵質量處理不到位、電（diàn）流密度大小控製不恰當和夾具（jù）結構設計不合理等多個（gè）因素均會導致內腔鍍鉻失敗。外筒內腔鍍鉻對鉻層質量（liàng）要求高，一次鍍覆合格率（lǜ）約 20%～30%［1］，相比其他表麵處理（lǐ）方式成功率相對較低，周期較長，無法有效保證生產任務，因此提高外筒內腔鍍鉻修理質量十分必要。

1、故障概（gài）述

某型飛機進氣道保護裝置作動筒（tǒng）外筒內腔鍍鉻（gè）屬於鍍硬（yìng）鉻，經分解檢查，發現外筒內腔存在（zài） 1處深度約（0.1～0.2）㎜腐蝕坑，清除腐蝕表麵油汙（wū），塗抹硫酸銅檢驗。外筒內腔鉻層完整的致密性良好，硫酸銅不會與鉻層發生化學反應，一旦發（fā）生（shēng）掉塊，鉻層不致密區域裸露出基體，硫酸銅與基體 Fe發生（shēng）置換反應生成（chéng） Cu 單質，出（chū）現銅的紅色。化（huà）學反應如下：Cr + 3CuSO4= Cr（SO4）3+

3Cu，經檢驗確認掉鉻（見圖1）。

圖1 內腔局（jú）部腐蝕模擬圖

活塞杆活塞頭裝配（pèi）的密封圈存在一定凸出量，與外筒內腔屬於過盈配合，短期工作過程中內部串（chuàn）油可能性較小，但長期停放以及使用時，串油風險加（jiā）大，且存在腐蝕若不作處理直接使用，後（hòu）期（qī）腐蝕麵積（jī）及深度勢必會（huì）加大。為保證產品性能，對（duì）外筒修複恢複其表麵質量（liàng）。

2、修複方案

鍍鉻層具有很高的硬度和耐磨（mó）性能（néng），維氏硬度一般可達（dá） HV900～HV1200，通過鍍鉻能夠有效提高零件的耐磨性，延（yán）長其使用壽命。但是鍍鉻層（céng）也存（cún）在其（qí）缺陷性即隨著鉻（gè）層厚度的增加，其（qí）與與基（jī）體結合力隨之降低，這意味（wèi）著脆性增大，零件強度降（jiàng）低［2］。故采用鍍鉻（gè）修複零（líng）件表麵質量（liàng）時需要嚴格控製鍍層（céng）厚（hòu）度。

若單獨對腐（fǔ）蝕部位進行刷鍍，鉻層貼合力（lì）、強度無法有效（xiào）保證，產（chǎn）品質（zhì）量始終處於第一位，對（duì）產品采用重新退（tuì）鉻鍍鉻（gè）處理。因外筒內腔重新鍍鉻合格率低返工率高，在（zài）修理過程中充分吸取失（shī）敗經驗，完善修理（lǐ）過程中各步驟相關參數，為同類型產品鍍鉻修複提供一定借鑒。

圖2 修理流程示意圖

2.1 鍍前預處理

鍍鉻（gè）質量評（píng）價標準中最基本的兩項（xiàng）是鉻層致密性和均勻性。鍍前零件粗糙度值低的產品，鍍後（hòu）表麵（miàn）質量相比粗糙度值（zhí）高的有明顯改善，究其原因（yīn），電鍍部位（wèi）粗糙度值低，表麵光潔自然較高，鉻層沉（chén）積過程（chéng）中與內壁貼合（hé）緊密（mì）。其他電鍍條件相同的條件（jiàn）下，單位表（biǎo）麵積鉻層沉積致密性能夠得（dé）到（dào）很大提高，自然鉻層（céng）表麵質量（liàng）以及光潔度能夠提高一定等級［3］。故可采用對外筒退鉻後（hòu）進行必要的鏜磨處理，提高內腔光潔度，保證鉻層具有較強的貼合力。

外筒磨修過程中去除一定尺寸後零（líng）件（jiàn）內部產生（shēng）一定應（yīng）力，不做處理後期工（gōng）作過程中容易產生裂紋，一般機加處理後通過低溫回火來（lái）去除內（nèi）應力，提高產品（pǐn）質量。

2.2 尺寸控製

圖樣技術要求鉻層厚度為（48～80）μm，圖示規定鍍後內徑為Φ40 mm+0.062 mm（見（jiàn）圖（tú）3）。經計算，退鉻後基體尺寸應控製在如下範圍：

鏜磨設備（bèi）磨修精度為微米級，為減小（xiǎo）磨修工作量，需嚴格控製鍍層厚度。根據（jù）磨修（xiū）經驗，0.01 mm餘量（liàng）去除需要 1～3 h，餘量較大不利於（yú）磨修且磨（mó）修後表麵質量較差。圖樣（yàng）要求電鍍合（hé）格的外筒內徑尺寸在 Φ40 mm+0.062 ㎜範圍（wéi）內，去除約 0.01 mm餘（yú）量，尺寸應控製在 Φ40 mm+0.050範圍內，後續采用精磨恢複內徑尺寸及表麵粗糙度［4-5］。

2.3 夾具設計

液壓外筒內孔鍍（dù）鉻質量高低與夾具的結構設計有著（zhe）直接關係（xì），結構設計合理、恰當，很大程度上可以提（tí）高外筒內壁鉻層圓度和精度。傳統電鍍裝掛方式適用於內孔深度淺、壁厚和（hé）電鍍質量要求（qiú）低的零件，而該外筒內孔小、深（shēn）、結構發雜（zá）且存在無（wú）需電鍍部位，采用常（cháng）規的電鍍方式無法滿足工藝要求。

故需根據外筒（tǒng）結（jié）構特性、外形尺（chǐ）寸和工（gōng）藝鍍鉻要求重（chóng）新設（shè）計鍍鉻夾具，選用大小合適的不溶性陽極，且（qiě）保（bǎo）證陽極與內孔同心，以減小（xiǎo）鍍（dù）層（céng）的橢圓度。一方麵陽極長短要適當，保證排氣（qì）暢通，鍍液能順暢流過（guò），另一方麵要保證陰陽極之間的絕（jué）緣，確保電鍍過程中內（nèi）孔（kǒng）上、中、下部位鉻液均勻變化且端口不產生鉻瘤、龜裂（liè）。針對不需鍍（dù）鉻的部位采用，絕緣保護，防止鉻液滲（shèn）透，而選（xuǎn）取的（de）保護材料要（yào）能耐酸鉀、耐（nài）高溫（wēn），易剝離、易操作（zuò）［6-7］（見圖（tú）4）

2.4 電流控（kòng）製

電鍍（dù）過程中電流過大容易鍍層表麵大片（piàn）的起（qǐ）皮並產生鍍（dù）瘤繼而導致修複失敗需要二次電鍍，嚴（yán）重影響修理周（zhōu）期，同時（shí）對於高強（qiáng）度零件，一般鍍鉻返工（gōng）次數不宜超過 3 次，否則將影響機體強度，故確定合適的電流參數對修複至關重要［8］。外筒內腔屬於異形件，鍍層質量要（yào）求（qiú）更高，電鍍過程中需要嚴格把控電鍍相關參數（見表 1），吸取電鍍過程中失（shī）敗的經驗，最終確定最適宜的電流密度（25～30）A/dm2。最後根據電流密度、溫度、鍍層（céng）厚度和鍍層（céng）沉積速度等（děng）計算出所需電鍍時間。

3 、驗證方案

外筒鍍（dù）鉻處理結（jié）束後，通過強度實驗、磨合實驗和氣密性實驗驗（yàn）證產品質量。

3.1 強度實（shí）驗

重新退鉻、鏜磨和鍍（dù）鉻等對外筒強度產生（shēng）一定影（yǐng）響，為檢驗修複（fù）後的（de）外筒質量是否滿（mǎn）足要求，采用（yòng） 1.5 倍工作壓（yā）力實驗外筒強度，要求（qiú）在高壓冷氣強度實驗台中實驗（見圖6），具體操作如下：輪流給管嘴 1 和管嘴 2 供 1.5 倍工作壓力，並保持 3 min，檢查作（zuò）動筒應無裂紋和永久變形，保壓時固定密封處允許（xǔ）出現肉眼看不見但借助濾紙可發現的微滴，活動密封處允許目視（shì）可見的積（jī）累但（dàn）不成滴落下（見圖5）。

圖5產（chǎn）品結構原理圖

圖（tú）6強度實驗檢測

3.2 磨合實驗

磨合實驗屬於模擬機上工作（zuò）狀態，產品在工作壓（yā）力條件下多次收放，完成磨合後分解檢（jiǎn）查相關配合（hé）零件質量，確認（rèn）無問題方可裝配交付，具體操（cāo）作如下：對管嘴 1、2 提供工作（zuò）壓力，使活塞杆組件完成100 次雙行程，每經 25 次循環，將活塞杆組件旋轉90°（見圖 7）。磨合後分解作動筒檢查其內部密封件、氟塑料擋圈、活塞頭部狀況。

3.3 密封性實驗

重新電鍍的鉻層致密性需要嚴格把控，產品長期使用過程（chéng）中鉻層疏鬆會導致滲（shèn）漏油、串油（yóu）等風險，故在上述強度實驗、磨合實驗符合要求後，仍需對產品（pǐn）裝配進行密封檢測，具體操作如下（xià）：向作（zuò）動筒兩管嘴 1、2 同時施加工作壓力，保持5 min，作動筒各密封處不允許泄漏（見圖8）。

4、結（jié）論與建議

通過參照以往修理經驗、摸索該產品結構征，設定合理電鍍電流、夾具和（hé）機加處理等方式修複產品，並且通過上述 3 項檢驗要求，確定內腔修複質量滿足工藝要求。外筒內腔鍍鉻（gè）修理合格率較低，鍍前處理不當、電流密度（dù）大小不恰當和夾（jiá）具設計不合理等多（duō）個因素均會導致內腔鍍鉻失敗，返工過程中要能夠學會分析研究失敗的原因，總結相關參數，摸索出（chū）適合（hé）該（gāi）產品的（de）最佳方案，提高產（chǎn）品的修複質量與效（xiào）率。修複工藝流程、處理方式和相關參數等為同類型（xíng）產品腐蝕修複具有一定借鑒意義。

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