小課堂｜鋁合金薄壁筒類零件鍍鉻及磨削工藝

1. 鋁合金薄壁鍍鉻及磨削工藝概述

液壓類產品普遍採用活塞桿、外筒類結構，航空類液壓產品因重量要求，多數採用鋁合金材料。故對鋁合金材料變形、鉻層結合力等效能要求十分嚴苛，導致該類零件鍍鉻及磨削工藝難度提高。如圖 1 所示，

內孔需鍍鉻 80 ～ 100μm，同時需磨削工藝後才能滿足內孔表面粗糙度及尺寸精度要求。但電鍍後磨削往往出現鍍層偏心，電鍍表面針孔、脫落等問題。

本文針對電鍍層粗糙、鍍層不均勻、結合力不強以及鍍後磨削鍍層脫落、尺寸變形等問題，對工藝進行了最佳化，透過改進後的工藝進行批次生產，產品合格率大幅提高，驗證了該工藝方法能夠滿足生產要求。

2. 傳統鍍鉻及磨削工藝存在的問題

如圖 1 所示，目前我廠所生產的外筒採用 LD7-CS 材料，

內孔要求鍍層厚度 80 ～ 100μm，表面粗糙度為0。2，圓柱度及同軸度要求高均為 0。03，但透過以往工藝方法生產零件，合格率僅為 30%。經分析，導致合格率低的主要原因有四點。

2。1 鍍層結合差

鍍層在磨削過程中出現鼓泡、起皮、脫落等現象，如圖 2 所示。

2。2 鍍層表面粗糙

內孔鍍層表面粗糙，表面還出現鍍層過度堆積現象，導致磨削後內孔表面出現針孔，凹坑等缺陷。

圖 2零件鍍層起皮、脫落

2。3 鍍層厚度不均勻

在傳統工藝下，生產的零件圓周鍍層厚度誤差達到0。05mm，影響了後續磨削加工，導致

內孔磨削時，有的部位磨削尺寸合格，但鍍鉻層還沒見光；或者有的部位出現鍍鉻層磨穿透基體材料的現象，如圖 3 所示。

圖 3零件鍍層問題

2。4 磨削變形

傳統工藝磨削後內孔

尺寸發生變形，導致

尺寸精度及圓柱度超差。

3 傳統鍍鉻及磨削工藝問題原因分析及解決措施

3。1鍍層結合差及鍍層表面粗糙的原因分析

傳統工藝下，鍍鉻層與外筒基體結合力不強，而且在磨削過程中採用了碳化矽砂輪，碳化矽砂輪硬度太高，砂輪粒度較大、粗糙，從而導致磨削過程中磨削應力大，超出了鍍鉻層與外筒鋁合金基體的結合強度，導致鍍鉻層被磨穿鼓泡、起皮等缺陷。

透過分析，鍍前處理是對結合力、鍍層表面質量影響的關鍵因素。嚴格控制鍍前處理水洗、裝掛、鹼洗、浸鎳等過程，讓零件表面汙物被充分去除，露出基體結晶面。使得鍍層表面光滑，結合力較強，實踐驗證該方法有效。

3。2鍍層厚度不均勻的原因分析

傳統工藝電鍍時採用鉛銻合金圓筒作為陽極，陽極放置在外筒內孔內，陰極透過掛鉤於工件連線。檢查時發現陽極與工件內孔距離不均勻，且陽極表面區域性有鈍化膜、腐蝕產生的陽極泥等，導致工件上電力線分佈不均勻，造成鍍層厚度不均勻。

透過分析，將陰極與陽極進行改進設計（見圖 4）。陰極透過零件外圓進行定位，保證與外圓同軸，陽極透過灰塑膠保護板與陰極保持同軸，陽極外表面透過車削成型，使內孔電鍍時，陽極距離

200mm內孔等距，保證電力線分佈均勻，從而使得鍍層均勻。同時，工裝要根據實際使用情況進行檢查，表面腐蝕嚴重時要進行更換。

圖 4鉛銻合金圓筒改造

3。3磨削變形的原因分析

經研究，磨削後內孔

尺寸變形主要有磨削應力、磨削熱變形以及裝夾變形。針對不同變形因素，可以透過四種方法進行解決：第一，選擇硬度相對不高的白剛玉砂輪代替碳化矽砂輪；第二，在磨削過程中採用大量的冷卻液對砂輪頭磨削部位進行沖洗，透過冷卻液帶走磨削熱量，降低熱變形；第三，磨削過程分粗磨和精磨。精磨前進行砂輪修整；第四，磨削完松裝夾，充分釋放裝夾力，有效避免裝夾變形。

4 鍍鉻及磨削新工藝措施及效果

透過上述分析，鋁合金薄壁筒類零件鍍鉻及磨削新工藝可以總結為四方面內容：第一，加強鍍鉻前處理工序的控制；第二，設計同軸度高的鍍鉻陽極及陰極；第三，磨削過程分粗、精磨，選擇硬度較低、粒度較細的砂輪進行精磨削；第四，選擇合理的裝夾方式，粗、精加工過程中應充分釋放應力。

新工藝由於加強了鍍鉻前處理、設計同軸度高的鍍鉻陽極及陰極等以上措施，鍍層的結合力、鍍層同軸度都得到了很大的改進。同時透過選擇合適的砂輪、合理的磨削工藝方法及裝夾方式，零件

內孔尺寸精度提升，圓柱度公差減少，最終透過批次生產驗證，且產品合格率提高到 90%。

5　結論

本文對鋁合金薄壁類零件鍍鉻過程及內孔磨削工藝進行分析，發現透過改進鍍鉻工裝及過程控制，合理選擇砂輪、磨削工藝及裝夾方法，可以使得鍍鉻及磨削加工質量顯著提升，產品合格率也可以大幅提高，對相關零件製造工藝提升起到了重要作用。

隨著鍍層技術的不斷髮展，高硬度、耐磨、耐高溫的鍍層材料在製造業應用範圍越來越廣。本文工藝方法適用於類似產品製造，製造企業應根據自己的加工物件，選擇合適的電鍍、磨削等加工技術手段，透過合理的工藝及加工引數，取得較好的應用效果及效益。

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