铝合金薄壁筒类零件镀铬及磨削工艺方法研究

秦永金

（中航工业直升机设计研究所，景德镇 333001）

1 铝合金薄壁镀铬及磨削工艺概述

液压类产品普遍采用活塞杆、外筒类结构，航空类液压产品因重量要求，多数采用铝合金材料。故对铝合金材料变形、铬层结合力等性能要求十分严苛，导致该类零件镀铬及磨削工艺难度大大提高。如图1所示，Φ200+0.0046内孔需镀铬80～100μm，同时需磨削工艺后才能满足内孔表面粗糙度及尺寸精度要求。但电镀后磨削往往出现镀层偏心，电镀表面针孔、脱落等问题。

本文针对电镀层粗糙、镀层不均匀、结合力不强以及镀后磨削镀层脱落、尺寸变形等问题，对工艺进行了优化，通过改进后的工艺进行批量生产，产品合格率大幅提高，验证了该工艺方法能够满足生产要求。

图1 Φ200+00.046构件

2 传统镀铬及磨削工艺存在的问题

2.1 镀层结合差

镀层在磨削过程中出现鼓泡、起皮、脱落等现象，如图2所示。

2.2 镀层表面粗糙

内孔镀层表面粗糙，表面还出现镀层过度堆积现象，导致磨削后内孔表面出现针孔，凹坑等缺陷。

图2 零件镀层起皮、脱落

2.3 镀层厚度不均匀

在传统工艺下，生产的零件圆周镀层厚度误差达到0.05mm，影响了后续的磨削加工，导致Φ200+0.0046内孔磨削时，有的部位磨削尺寸合格，但镀铬层还没见光；或者有的部位出现镀铬层磨穿透基体材料的现象，如图3所示。

图3 零件镀层问题

2.4 磨削变形

3 传统镀铬及磨削工艺问题原因分析及解决措施

3.1 镀层结合差及镀层表面粗糙的原因分析

传统工艺下，镀铬层与外筒基体结合力不强，而且在磨削过程中采用了碳化硅砂轮，碳化硅砂轮硬度太高，砂轮粒度较大、粗糙，从而导致磨削过程中磨削应力大，超出了镀铬层与外筒铝合金基体的结合强度，导致镀铬层被磨穿鼓泡、起皮等缺陷。

通过分析，镀前处理是对结合力、镀层表面质量影响的关键因素。严格控制镀前处理水洗、装挂、碱洗、浸镍等过程，让零件表面污物被充分去除，露出基体结晶面。才能使得镀层表面光滑，结合力较强，实践验证该方法有效。

3.2 镀层厚度不均匀的原因分析

传统工艺电镀时采用铅锑合金圆筒作为阳极，阳极放置在外筒内孔内，阴极通过挂钩于工件连接。检查时发现阳极与工件内孔距离不均匀，且阳极表面局部有钝化膜、腐蚀产生的阳极泥等，导致工件上电力线分布不均匀，造成镀层厚度不均匀。

通过分析，将阴极与阳极进行改进设计（见图4）。阴极通过零件外圆进行定位，保证与外圆同轴，阳极通过灰塑料保护板与阴极保持同轴，阳极外表面通过车削成型，使内孔电镀时，阳极距离φ200mm内孔等距，保证电力线分布均匀，从而使得镀层均匀。同时，工装要根据实际使用情况进行检查，表面腐蚀严重时要进行更换。

图4 铅锑合金圆筒改造

3.3 磨削变形的原因分析

4 镀铬及磨削新工艺措施及效果

通过上述分析，铝合金薄壁筒类零件镀铬及磨削新工艺可以总结为四个方面的内容：第一，加强镀铬前处理工序的控制；第二，设计同轴度高的镀铬阳极及阴极；第三，磨削过程分粗、精磨，选择硬度较低、粒度较细的砂轮进行精磨削；第四，选择合理的装夹方式，粗、精加工过程中应充分释放应力。

新工艺由于加强了镀铬前处理、设计同轴度高的镀铬阳极及阴极等以上措施，镀层的结合力、镀层同轴度都得到了很大的改进。同时通过选择合适的砂轮、合理的磨削工艺方法及装夹方式，零件内孔尺寸精度提升，圆柱度公差减少，最终通过批量生产验证，且产品合格率提高到90%。

5 结论

本文对铝合金薄壁类零件镀铬过程及内孔磨削工艺进行分析，发现通过改进镀铬工装及过程控制，合理选择砂轮、磨削工艺及装夹方法，可以使得镀铬及磨削加工质量显著提升，产品合格率也可以大幅提高，对相关零件制造工艺提升起到了重要作用。

随着镀层技术的不断发展，高硬度、耐磨、耐高温的镀层材料在制造业应用范围越来越广。本文工艺方法适用于类似产品制造，制造企业应根据自己的加工对象，选择合适的电镀、磨削等加工技术手段，通过合理的工艺及加工参数，取得较好的应用效果及效益。