機(jī)翼阻流系統(tǒng)鋁合金活塞套的加工

易震海 黃一凇

摘 要：本文以機(jī)翼阻流系統(tǒng)鋁合金活塞套典型零件加工為例，闡述了鋁合金活塞套加工工藝方法路線，分析了加工工藝難點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)，并重點(diǎn)介紹了鋁合金活塞套加工中遇到的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題及解決方案，尤其是引進(jìn)和吸收的國(guó)外草鉻酸陽(yáng)極化、玻璃纖維軟爪的應(yīng)用和電刷鍍草鉻酸陽(yáng)極化修補(bǔ)技術(shù)，填補(bǔ)了公司外貿(mào)轉(zhuǎn)包生產(chǎn)的技術(shù)空白，提高了活塞套產(chǎn)品合格率，推動(dòng)了與國(guó)外客戶作動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品項(xiàng)目的合作。

關(guān)鍵詞：活塞套 草鉻酸陽(yáng)極化 硬質(zhì)陽(yáng)極化 玻璃纖維軟爪 珩孔 電刷鍍

中圖分類號(hào)：TP24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）06（c）-0114-02

1 概述

機(jī)翼阻流系統(tǒng)鋁合金活塞套是我公司承制的外貿(mào)產(chǎn)品，該系列產(chǎn)品主要組裝在民用航空飛機(jī)機(jī)翼上，產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格，可靠性要求高，制造難度大。為此，公司引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，并組織相應(yīng)的技術(shù)攻關(guān)工作，工藝流程的規(guī)范和細(xì)化，滿足了客戶的要求。

2 產(chǎn)品特征及工藝方案

機(jī)翼阻流系統(tǒng)鋁合金活塞套是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，該類活塞套主要特點(diǎn)是：零件使用鋁合金材料，重量輕，零件外表面采用了草鉻酸陽(yáng)極化，使零件能夠耐腐蝕、抗鹽霧；內(nèi)孔為硬質(zhì)陽(yáng)極化膜層，有較嚴(yán)的粗糙度和尺寸公差要求，具有較高的耐磨性；而為確保零件螺紋處在草鉻酸陽(yáng)極化、硬質(zhì)陽(yáng)極化時(shí)能夠?qū)щ?，該類零件螺紋處采用化學(xué)轉(zhuǎn)換膜處理。

將三種表面處理方法結(jié)合在同一個(gè)零件上，是該活塞套類零件的主要特征，由于草鉻酸陽(yáng)極化和硬質(zhì)陽(yáng)極化膜層需要鍍?cè)阡X合金基體不同的部位，我們進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，固化的工藝方案如下

下料→車削加工→鉆孔及銑槽→去毛刺→鉆孔及銑槽→標(biāo)印→去毛刺→清洗→著色滲透檢查→清洗→檢驗(yàn)→草鉻酸陽(yáng)極化→鏜孔→去毛刺→清洗→檢驗(yàn)→硬質(zhì)陽(yáng)極化→珩孔→清洗→檢驗(yàn)→化學(xué)轉(zhuǎn)換膜→檢驗(yàn)→電刷鍍草鉻酸陽(yáng)極化修補(bǔ)（按需要進(jìn)行）→包裝。

3 草鉻酸陽(yáng)極化處理工藝

草鉻酸陽(yáng)極化的原理是通過(guò)電解作用在零件表面生成致密的抗腐蝕的氧化鋁涂層，氧化鋁涂層是在鉻酸和草酸的環(huán)境中產(chǎn)生的。草鉻酸陽(yáng)極化膜層是產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素，若草鉻酸陽(yáng)極化膜層不致密，或者其表面有輕微損傷，則在電流的作用下，將直接被硬質(zhì)陽(yáng)極化擊穿導(dǎo)致零件報(bào)廢。

為解決該技術(shù)難題，我公司購(gòu)買了法國(guó)的專利技術(shù)，組建了草鉻酸陽(yáng)極化生產(chǎn)線，其主要工藝方法如下。

堿液清洗→熱水清洗→冷水清洗→酸洗液去氧→流動(dòng)冷水清洗→草鉻酸陽(yáng)極化處理→流動(dòng)冷水清洗→干燥零件。

處理過(guò)程需對(duì)電壓、溫度、時(shí)間等參數(shù)的控制，為確保草鉻酸陽(yáng)極化的工藝穩(wěn)定性，需對(duì)膜層吸附能力損失檢查、低電壓試驗(yàn)檢查、膜層厚度檢查，還需要定期對(duì)槽液進(jìn)行分析、化驗(yàn)等。

4 玻璃纖維軟爪的應(yīng)用

車削加工及鏜孔由數(shù)控車加工完成，鏜孔工序加工是關(guān)鍵，鏜內(nèi)孔的目的是去除內(nèi)孔草鉻酸層，再在后期鍍上硬質(zhì)陽(yáng)極化膜層。

由于鏜孔時(shí)必須保證草鉻酸陽(yáng)極化膜層無(wú)任何損傷，故不能使用傳統(tǒng)的20號(hào)鋼軟爪。在試制初期，我們采用的是夾布膠木軟爪，這種軟爪的特點(diǎn)就是夾持鋁質(zhì)、銅質(zhì)等軟性金屬零件時(shí)不易使零件變形，也不會(huì)夾傷零件且易修整，缺點(diǎn)是在長(zhǎng)時(shí)間大批量加工及冷卻液長(zhǎng)期的沖刷下，軟爪自身容易產(chǎn)生變形，不利于高精度零件的加工。

通過(guò)引進(jìn)玻璃纖維軟爪，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)調(diào)試后，加工產(chǎn)品質(zhì)量狀態(tài)穩(wěn)定，重復(fù)定位精度高，能夠有效消除零件夾傷問(wèn)題，同時(shí)保證了鏜削內(nèi)孔同軸度Φ0.01的要求，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。

5 硬質(zhì)陽(yáng)極化處理工藝

由于零件在完成草鉻酸陽(yáng)極化后還需進(jìn)行硬質(zhì)陽(yáng)極化處理工序，草鉻酸陽(yáng)極化膜層不導(dǎo)電，用鏜孔的方法將需要作硬質(zhì)陽(yáng)極化處理的內(nèi)孔部位進(jìn)行加工，露出鋁合金基體，并保證孔的尺寸及粗糙度要求。硬質(zhì)陽(yáng)極化膜層將產(chǎn)生在無(wú)草鉻酸陽(yáng)極化膜層的基體上，其主要工藝方法如下：

檢查外觀→丙酮清洗→鈦合金夾具裝掛零件→硬質(zhì)陽(yáng)極化處理→流動(dòng)冷水清洗（2次）→熱水清洗→干燥零件→檢測(cè)膜層質(zhì)量

硬質(zhì)陽(yáng)極化處理過(guò)程中需對(duì)電流、電壓、溫度、時(shí)間等工藝參數(shù)控制，對(duì)膜層厚度檢查，并進(jìn)行膜層硬度測(cè)試和防腐蝕性測(cè)試，確保硬質(zhì)陽(yáng)極化膜層的質(zhì)量。

6 珩孔加工工藝改進(jìn)

對(duì)零件內(nèi)孔硬質(zhì)陽(yáng)極化膜層進(jìn)行精加工，我們采用珩磨的加工方法，為了進(jìn)一步減小零件被碰傷的可能性，我們?cè)阽衲ド线M(jìn)行了改進(jìn)。在珩磨加工過(guò)程中，由于珩磨桿過(guò)長(zhǎng)也會(huì)碰傷到內(nèi)孔臺(tái)階的草鉻酸層，嚴(yán)重的會(huì)將草鉻酸層直接珩掉，露出鋁基體。由于在珩磨廠商購(gòu)買標(biāo)準(zhǔn)珩磨桿導(dǎo)削槽和珩磨油石過(guò)長(zhǎng)（硬質(zhì)陽(yáng)極化內(nèi)孔長(zhǎng)34.5mm，標(biāo)準(zhǔn)珩磨桿導(dǎo)削槽尺寸約為47.8mm），為此，我們根據(jù)需要修改了珩磨桿和油石，方法如下。

（1）用銅棒加工保護(hù)套用于磨削珩磨桿導(dǎo)削槽，并用線切割把銅套沿軸線分開(kāi)，，把分開(kāi)的銅套放在珩磨桿外，使珩磨桿在磨削過(guò)程中不被夾變形或夾傷，起保護(hù)作用；

（2）用數(shù)控磨床把珩磨桿的導(dǎo)削槽加工致合適尺寸；

（3）將油石兩頭均勻的鋸下合適的尺寸，使得油石尺寸大約在40mm左右；

（4）將油石和珩磨桿配套后加工零件。

通過(guò)珩磨改進(jìn)，不僅保證內(nèi)孔的尺寸、圓柱度、粗糙度和硬質(zhì)陽(yáng)極化膜層的厚度，還減少草鉻酸陽(yáng)極化膜層的碰傷，提高產(chǎn)品的合格率。

7 電刷鍍草鉻酸陽(yáng)極化修補(bǔ)技術(shù)

草鉻酸陽(yáng)極化膜層非常脆弱，極易碰傷，大批量生產(chǎn)過(guò)程中，后續(xù)工序加工過(guò)程中仍有部分零件損傷，導(dǎo)致草鉻酸陽(yáng)極化膜層局部損傷，因產(chǎn)品為飛機(jī)機(jī)翼液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，不允許通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)換膜修復(fù)。為此，從法國(guó)引進(jìn)了電刷鍍陽(yáng)極化修補(bǔ)（SIFCO方法）技術(shù)，用于損傷零件的修補(bǔ)。該技術(shù)使用Alorade SBA4750槽液，在15～20℃下，對(duì)于鋁合金2024材料電壓（35±0.5）V，鋁合金7075材料電壓（25±0.5）V，時(shí)間2～5min，該修補(bǔ)技術(shù)能確保修補(bǔ)處膜層與原膜層顏色一致，用低電壓測(cè)試零件表面無(wú)電流間斷現(xiàn)象，并能保證產(chǎn)品的耐腐蝕、抗鹽霧等特性，挽回了草鉻酸陽(yáng)極化處理后因碰傷導(dǎo)致報(bào)廢的零件。

8 結(jié)語(yǔ)

飛機(jī)機(jī)翼阻流系統(tǒng)元件活塞套轉(zhuǎn)包生產(chǎn)項(xiàng)目完成后，本項(xiàng)目技術(shù)要點(diǎn)將廣泛應(yīng)用到我公司其它同類作動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品項(xiàng)目中，尤其是引進(jìn)和吸收的國(guó)外草鉻酸陽(yáng)極化、玻璃纖維軟爪的應(yīng)用和電刷鍍草鉻酸陽(yáng)極化修補(bǔ)技術(shù)，填補(bǔ)了公司的三項(xiàng)技術(shù)空白；工藝流程的規(guī)范和細(xì)化，大大提高了活塞套產(chǎn)品合格率，使生產(chǎn)效率也得到大大提高，同時(shí)可推動(dòng)與國(guó)外客戶同類作動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品項(xiàng)目的合作。

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