淺談?dòng)透谆钊麠U的質(zhì)量控制

孫俊玲

（榆次液壓有限公司，山西 晉中 030600）

0 引言

活塞桿是支持活塞做功的連接部件，大部分應(yīng)用在油缸、氣缸的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件中，是一個(gè)運(yùn)動(dòng)頻繁、技術(shù)性要求高的運(yùn)動(dòng)部件?；钊麠U通常采用45鋼做成實(shí)心桿或空心管。由于活塞桿是細(xì)長(zhǎng)軸加工且在使用過(guò)程中會(huì)經(jīng)受磨粒沖刷，極易產(chǎn)生磨損，因此加工要求很高，其表面粗糙度要求為Ra0.4μm～Ra0.8μm，對(duì)同軸度、耐磨性要求嚴(yán)格。而其表面粗糙度、同軸度、耐磨性的優(yōu)劣會(huì)直接影響到整個(gè)產(chǎn)品的壽命和可靠性。為提高油缸活塞桿的表面耐磨性能，延長(zhǎng)其使用壽命，目前國(guó)內(nèi)主要采用滾壓加工技術(shù)和表面鍍鉻（鍍層厚度0.03mm～0.05mm）并拋光的方式來(lái)進(jìn)行油缸活塞桿的加工。

本文通過(guò)用戶反饋回的螺旋鉆機(jī)支腿油缸活塞桿電鍍層受損實(shí)例，對(duì)該類活塞桿加工質(zhì)量的控制及鍍層失效的原因進(jìn)行分析。

1 檢測(cè)分析

1.1 受損鍍層分析

受損活塞桿主要幾何參數(shù)為：總長(zhǎng)1 300mm，電鍍部分桿徑Φ110mm，長(zhǎng)940mm.活塞桿材料采用45鋼實(shí)心桿，其采購(gòu)回來(lái)后不進(jìn)行任何熱處理及表面處理。其電鍍工藝為：備料→除油→清洗→弱侵蝕→預(yù)熱→陽(yáng)極腐蝕→電鍍鉻→水洗→除氫。受損活塞桿宏觀圖如圖1所示。圖2為活塞裝配處。

從圖3～圖8中看到：靠活塞端電鍍部分長(zhǎng)度340 mm范圍表面未見(jiàn)鍍層受損（見(jiàn)圖3）；電鍍部分中部至球頭方向電鍍層腐蝕、脫落處逐漸增多（見(jiàn)圖4），且有一處電鍍層缺損部位基體表面有蜂窩狀腐蝕（見(jiàn)圖5），局部放大圖像可見(jiàn)缺損部位周圍電鍍層表面分布有數(shù)量較多的麻點(diǎn)、針孔（見(jiàn)圖6）；靠球頭端電鍍部分桿徑倒角面有撞擊痕跡，球體表面有兩條半圓狀接觸磨亮帶（見(jiàn)圖7、圖8）。

圖1 受損活塞桿宏觀圖

圖2 活塞桿活塞裝配處

圖3 靠活塞端鍍層未受損

圖4 球頭方向鍍層受損

圖5 鍍層受損蜂窩狀腐蝕

圖6 鍍層受損區(qū)局部放大

經(jīng)上述受損鍍層分析可知，靠裝配活塞端的活塞桿電鍍部分表面鍍層未見(jiàn)腐蝕受損，由活塞桿電鍍部分中部至球頭方向，電鍍層損失逐漸增多，且電鍍部分表面可見(jiàn)分布有數(shù)量較多的麻點(diǎn)、針孔。

螺旋鉆機(jī)在工作過(guò)程中，支腿油缸活塞桿處于伸出狀態(tài)，致使活塞桿伸出部分不可避免地受到施工環(huán)境中腐蝕性介質(zhì)的腐蝕和粉塵污染物的影響。而電鍍層表面存在的麻點(diǎn)、針孔在腐蝕性介質(zhì)下形成腐蝕源，導(dǎo)致活塞桿基體和電鍍層局部腐蝕進(jìn)而擴(kuò)展至電鍍層局部脫落。

圖7 球頭表面接觸磨亮帶（側(cè)面）

圖8 球頭表面接觸磨 亮帶（正面）

1.2 分析結(jié)果

活塞桿電鍍層分布有麻點(diǎn)、針孔缺陷，在腐蝕介質(zhì)侵蝕下形成腐蝕源，電鍍工藝存在問(wèn)題是活塞桿電鍍層受損的主要原因。

2 活塞桿電鍍質(zhì)量控制

鉻是一種略帶藍(lán)色的銀白色金屬，在空氣中鉻很容易氧化而生成一層很薄的致密氧化膜，這層膜呈透明狀，機(jī)械強(qiáng)度高且能長(zhǎng)時(shí)間保持光澤。鉻具有化學(xué)穩(wěn)定性高、耐磨、硬度高、反光性能好的特征，使用其作為鍍層的前沿哨兵，可抵抗各種腐蝕介質(zhì)的侵襲。

在活塞桿高強(qiáng)度鋼上采用電鍍鉻作為耐磨防護(hù)鍍層，滿足其耐磨性能要求，是一種比較好的增加表面硬度、防腐蝕的方法。該方法具有表面光潔度好、不會(huì)生銹、電鍍過(guò)程中原零件變形小、彌補(bǔ)零件不到位尺寸及美觀等優(yōu)點(diǎn)。但該工藝成本高、對(duì)零件加工表面光潔度要求高且鍍鉻層極易存在微裂紋，而微裂紋往往使防護(hù)層的耐腐蝕性變差，基體的腐蝕會(huì)造成鍍層過(guò)早的剝落，所以對(duì)電鍍鉻工藝的控制要非常嚴(yán)格。

2.1 鍍鉻工藝特點(diǎn)

電鍍鉻用途廣泛，且工藝相當(dāng)復(fù)雜，具有以下特點(diǎn)：

（1）鍍鉻陰極電流特別低。因?yàn)樵阢t酸溶液中進(jìn)行鍍鉻時(shí)，存在金屬鉻的沉積、三價(jià)鉻的生成、大量的氫析出等現(xiàn)象，且鍍鉻電解液中需添加一定的陰離子，需要在很負(fù)的電位下才可獲得連續(xù)的鍍層。

（2）鍍鉻所使用的電流密度很高。

（3）鍍鉻過(guò)程中獲得光亮鉻層的范圍很狹小。需要在操作過(guò)程中嚴(yán)格按照工藝規(guī)范執(zhí)行，正確地控制鍍液與電流密度之間的關(guān)系，才可獲得較寬且光亮的鉻層。

（4）鍍鉻電解液的分散能力極低。有孔眼、凹入部位的零件不易鍍上鉻層，易出現(xiàn)類似魚(yú)眼圈無(wú)鍍層現(xiàn)象。

2.2 鍍層的失效模式分析

活塞桿電鍍工藝過(guò)程屬于一種特殊過(guò)程，對(duì)其過(guò)程的控制尤為重要?？赏ㄟ^(guò)研究鍍層的失效模式來(lái)進(jìn)行活塞桿電鍍質(zhì)量的控制。表1為鍍層的失效模式分析。

表1 鍍層的失效模式分析

通過(guò)對(duì)電鍍過(guò)程進(jìn)行失效模式分析，找出影響鍍層質(zhì)量的所有因素，并針對(duì)各因素制定糾正預(yù)防措施，確保電鍍層不失效。

2.3 鍍層質(zhì)量控制

通過(guò)對(duì)電鍍工藝失效模式分析可知，要想控制好活塞桿鍍層質(zhì)量，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①嚴(yán)格按照電鍍工藝執(zhí)行，控制好電鍍過(guò)程中的各參數(shù)，確保鍍層均勻、連續(xù)、無(wú)裂紋且厚度達(dá)到工藝要求；②確?；钊麠U本身表面光潔度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，且無(wú)雜質(zhì)、疏松等缺陷。

3 結(jié)論

對(duì)45鋼制造的實(shí)心活塞桿，為提高其耐磨性、抗腐蝕能力，在活塞桿的表面采用鍍鉻的方式。要得到均勻、連續(xù)、厚度達(dá)到工藝要求、無(wú)裂紋、結(jié)合力強(qiáng)、硬度高的鍍層，鍍鉻前應(yīng)確?；钊麠U表面無(wú)雜質(zhì)、疏松等缺陷，且對(duì)于抗拉強(qiáng)度大的大型活塞桿應(yīng)進(jìn)行鍍前去應(yīng)力；鍍鉻過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照工藝程序及工藝參數(shù)進(jìn)行操作，才能保證鍍層質(zhì)量。

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

［2］陳天玉.不銹鋼表面處理［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［3］藏克江.液壓缸［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.