CN103899747B

CN103899747B - 一种往复式冲击气缸制造工艺

Info

Publication number: CN103899747B
Application number: CN201410115491.4A
Authority: CN
Inventors: 章加洪; 章康彪
Original assignee: YONGKANG JIAHONG TOOL MANUFACTURING CO LTD
Current assignee: Zhejiang Jiahong Tool Manufacturing Co.,Ltd.
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2034-03-26
Also published as: CN103899747A

Abstract

本发明公开了一种往复式冲击气缸制造工艺，采用铝合金作为气缸材料，在铝合金工件表面进行硬质阳极氧化或镀铬。本发明的往复式冲击气缸制造工艺，硬质氧化膜厚而综合性能好，利于环境保护，节材节能。对铝合金工件表面预处理用洁净不锈钢喷丸处理，不用碱洗和酸洗，电解液的酸浓度极低，配制电解液用材料少，电解液温度升高不明显，硬质阳极氧化过程中对氧化膜的溶蚀很少，成膜速度快，并且电解液不会因铝离子的增加而报废，寿命长。得到耐磨、耐腐蚀的铝合金加工的零件。形成的氧化膜具有多孔性，吸附性能强，我们气缸中不需要进行染色，所以在进行硬质阳极氧化之后，紧接着就进行着封闭这道工序。孔隙缩小，提高氧化膜抗腐蚀性能。

Description

一种往复式冲击气缸制造工艺

技术领域

本发明涉及冲击气缸制造领域，具体是一种往复式冲击气缸制造工艺。

背景技术

往复式冲击气缸是凿岩工具，汽油机破碎镐、电动破碎镐、冲击钻类工具中的主要配件之一，由各种驱动传递的能量介质驱使往复式冲击气缸内的冲击活塞在冲击气缸内往复垂直运动使气室内的气压产生变化,由于该变化产生的冲击力由冲击锤高频率地撞击冲击子传递到末端镐钎，并使冲击活塞和冲击锤之间在冲击气缸内往复运动时始终产生一个空气垫，该气垫确保冲击活塞与冲击锤不能受到撞击。夹持末端工具的末端工具夹持件与气缸壳相连接的部分夹在在工具轴向的两个方向上设置的缓冲件之间,从而弹性地支撑末端工具夹持件,使之可以在工具轴向的两个方向上运动。从而使镐钎起到破碎作用。

目前，凿岩工具，汽油机破碎镐、电动破碎镐类冲击钻中的一些往复式冲击气缸都采用钢材所制而成，其加工工艺步骤为：拉管→切管→粗加工→精加工→热处理→精磨（内外磨）等步骤。

以上所述冲击气缸的材料与工艺有诸多不足时常困扰着制造业。缺陷大致为以下几点，1、钢材材料的材质批次难以统一性，2、热处理掌控难以达到要求性，3、冲击气缸的内孔过深使深孔磨难已达到孔的圆柱度、垂直度与粗糙度，导致冲击活塞、冲击锤、冲击子上的密封件快速磨损以及密封性能降低，4，由于冲击气缸采用钢结构，为了达到磨削工艺的粗糙度与缸体硬度，通过热处理后使冲击气缸体达到一定的硬度导致抗冲击震动能力降低缸体失去韧性后容易开裂，5、由于冲击气缸采用钢结构在冲击活塞、冲击锤、在冲击气缸内往复运动摩擦容易发热切钢结构散热慢等缺陷。从而影响冲击力、使用寿命大大下降。

铝合金硬质阳极氧化膜具有高硬度、耐腐蚀、绝缘、光功能等优良的性能，在汽车机械、电子和航空航天等领域有广泛的应用，如发动机铝活塞、涡旋式压缩机斜盘、铝缸体等零部件硬质氧化后可提高耐磨和耐腐蚀性。

常见的硬质阳极氧化电解液采用高浓度硫酸、草酸、丙二醇、磺基水杨酸及其它的无机盐和有机酸等，广泛认为，硬质阳极氧化的原理如下：1：阴极反应：4H⁺¹+4e=2H₂↑2：阳极反应：4OH^－－4e^-=2H₂O+2O↑3：铝氧化：阳极上析出的氧呈原子状态,比分子状态的氧更为活泼，更易与铝起反应：2A1³⁺+3O^2-→A1₂O₃但在实际阳极氧化过程中，因电解液种类和浓度及温度、铝合金成分和工艺参数等不同使氧化膜结构有很大差异。硬质阳极氧化在别的领域应用比较频繁，比如在汽车、机械、电子和航空航天等领域有广泛的应用，如发动机铝活塞、涡旋式压缩机斜盘、铝缸体等零部件。但在凿岩工具、汽油机破碎镐、电动破碎镐、冲击钻类中气缸中还没有应用过。

在所上的领域中，电解质的应用一般都是高浓度硫酸、草酸、丙二醇、磺基水杨酸及其它的无机盐和有机酸。在这些高浓度的酸性溶液中，一般采用的都是常见的硬质阳极氧化均采用高浓度硫酸电解液，如硫酸为150～300g/L的电解液。在这样浓度硫酸选择中，存在这样的问题:实际阳极氧化过程中，因电解液种类和浓度及温度、铝合金成分和工艺参数等不同使氧化膜结构有很大差异。为了获得高质量的氧化膜和生产效率，不同的电解液种类、添加剂、电流密度、电压波形(如：直流叠加脉冲或正负脉冲)等被应用于铝合金硬质氧化中，但不利于环保和节能，且氧化膜的膜厚和性能仍然很有限。众所周知，阳极氧化膜生长是在氧化膜生长速度和电解液对氧化膜的溶解速度竞争下进行的，因此电解液的酸浓度及温度越低，氧化膜的溶解速度就越小，有利于氧化膜生长，膜层厚度和密度提高。当硫酸浓度过低(≤10wt％H₂SO₄)时，则认为不能得到完整的氧化膜，这是因为硫酸浓度低，电解液导电性差、冰点高，以及铝合金表面未进行特殊预处理。

铬具有硬度高、耐腐蚀和优良的耐磨性，广泛应用于装饰、耐磨的零件的表面处理等各个行业，但目前的镀铬溶液存在结合强度低，结晶速度忙，表面光亮度差，镀液稳定性差，使用寿命短需要频繁更换，镀铬工艺方法以含有有毒物质的六价铬电镀技术为主，存在电镀效率低控制困难。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种往复式冲击气缸制造工艺，采用铝合金作为气缸材料，在铝合金工件表面进行硬质阳极氧化或镀铬。

进一步的，所述硬质阳极氧化包括如下步骤：

一、采用乳酸、柠檬酸与自制添加剂的混合溶液作为电解液，乳酸、柠檬酸和自制添加剂的比例为：（30～40）g/L：（38～50）g/L：（25～40）g/L，余量为蒸馏水，自制添加剂是蒽：硫酸按体积比计为（0.30～0.40）：1的混合液；

二、先对铝合金工件表面进行抛丸处理，再在低硫酸浓度的电解液中进行硬质阳极氧化；

三．在步骤一制得的电解液中进行硬质阳极氧化，电解液温度为-1℃～2℃，采用了恒定的直流或脉冲电流法进行，按照以下步骤来进行:低电流密度是0.8～1.5A/dm进行10～15min；高电流密度是5～7A/dm进行60～80min；用清水洗净，烘干；

四、进行封闭处理，槽液PH值为6.8，封孔处理温度为30℃，封闭处理时间为20分钟；

五、洗净，烘干，水温为常温，水洗时间1～2分钟，在80℃条件下用蒸汽管道烘干，处理时间为30min。

进一步的，步骤三中给电次数为每2～5min调一次电流，分6～7次调整到规定值，使给电方式更趋于稳缓，降低零件烧蚀率。

进一步的，得到的氧化膜厚度为60～80μm，显微硬度为3800HV。

进一步的，合成所述自制添加剂的步骤为：一、称取计算量的蒽，加入不锈钢桶内，将桶安装在盛有机械油的锅内，安放在电炉上，再按体积比蒽：硫酸为（0.30～0.40）：1将硫酸缓慢到入桶内，快速搅拌；二、打开电炉，加热油浴，并不断搅拌，油温升至150℃左右，通过调压器，使油温恒定在150℃～160℃之间；三、反应结束后，将不锈钢桶从电炉上取下来，继续搅拌至基本无气泡产生。

进一步的，所述油温升至150℃左右，开始保温计时，反应持续时间不能超过5min。

进一步的，所述镀铬包括如下步骤：1、镀前清洗、除锈、除杂；2、活化；3、电镀，温度为22～32℃，电流密度8～32A/dm，PH值1～2，电镀时间1～3小时；4、水洗烘干。

进一步的，所采用的电镀铬溶液配方包括以下成分按重量配比:硫酸钠3～18g/L，硼酸12～45g/L，硫酸铝2～25g/L，十二烷基硫酸钠0.3～1.5g/L，丁二酸3～35g/L，草酸0.8～8g/L，氨三乙酸2～13g/L，余量水。

本发明的往复式冲击气缸制造工艺，硬质氧化膜厚而综合性能好，利于环境保护，节材节能。对铝合金工件表面预处理用洁净不锈钢喷丸处理，不用碱洗和酸洗，电解液的酸浓度极低，配制电解液用材料少，电解液温度升高不明显，硬质阳极氧化过程中对氧化膜的溶蚀很少，成膜速度快，并且电解液不会因铝离子的增加而报废，寿命长。得到耐磨、耐腐蚀的铝合金加工的零件。形成的氧化膜具有多孔性，吸附性能强，我们气缸中不需要进行染色，所以在进行硬质阳极氧化之后，紧接着就进行着封闭这道工序。孔隙缩小，提高氧化膜抗腐蚀性能。防止腐蚀性介质进入孔中引起腐蚀。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

本发明的往复式冲击气缸制造工艺，采用铝合金作为气缸材料，硬质阳极氧化的步骤是：铝制件--喷丸--清洗--硬质阳极氧化--清洗--封闭--烘干。具体步骤如下：

一、采用乳酸、柠檬酸与自制添加剂的混合溶液作为电解液，乳酸、柠檬酸和自制添加剂的比例为：（30～40）g/L：（38～50）g/L：（25～40）g/L，余量为蒸馏水，自制添加剂是蒽：硫酸按体积比计为（0.30～0.40）：1的混合液。

二、先对铝合金工件表面进行抛丸处理，再在低硫酸浓度的电解液中进行硬质阳极氧化，即达到对工件表面粗糙度的要求而且有利于环保和节能。

三．在步骤一制得的电解液中进行硬质阳极氧化，电解液温度为-1℃～2℃，采用了恒定的直流或脉冲电流法进行，按照以下步骤来进行:低电流密度是0.8～1.5A/dm进行10～15min；高电流密度是5～7A/dm进行60～80min；用清水洗净，烘干。本发明中，将给电次数由现有技术中的每5min调一次电流，共4次调整到规定值调整为每2～5min调一次电流，分6～7次调整到规定值，使给电方式更趋于稳缓，降低零件烧蚀率。

四、进行封闭处理。槽液PH值为6.8，封孔处理温度为：30℃，封闭处理时间为：20分钟；得到的氧化膜厚度为60～80μm，显微硬度为3800HV。

合成自制添加剂的步骤为：一、称取计算量的蒽，加入不锈钢桶内，将桶安装在盛有机械油的锅内，安放在电炉上，再按体积比蒽：硫酸为（0.30～0.40）：1将合格的硫酸缓慢到入桶内，快速搅拌。二、打开电炉，加热油浴，并不断搅拌，油温升至150℃左右，通过调压器，使油温恒定在150℃～160℃之间。油温升至150℃左右，开始保温计时，反应持续时间不能超过5min。否则碳化。反应结束后，将不锈钢桶从电炉上取下来，继续搅拌至基本无气泡产生，即得到合格的添加剂。整个过程在有抽风的条件下进行。每次合成少量多次进行。

乳酸可扩大槽液温度上限值，使铝及铝合金能在常温下氧化；柠檬酸在溶液中起缓冲作用，其含量高低影响氧化膜硬度和耐磨性；自制添加剂影响氧化膜硬度，含量高，氧化膜硬度高，烧蚀率高。对生产过程中不同形状的铝及铝合金零件应该采取不同的装挂方式，根据不同形状的零件做专用夹具。

将镀铬运用在凿岩工具、汽油机破碎镐、电动破碎镐、冲击钻类中的气缸设生产中，这是独一无二的。所生产的产品质量好，镀液稳定性好。结晶速度快效率高，镀层结合强度好，表面光洁度高，镀液稳定性好，工艺方法合理成本低，操作简便。

本发明的往复式冲击气缸制造工艺，可以采用镀铬工艺，包括如下步骤：1、镀前清洗、除锈、除杂，2、活化，3、电镀，温度为22～32℃，电流密度8～32A/dm，PH值1～2，电镀时间1～3小时，4、水洗烘干。所采用的电镀铬溶液配方为：包括以下成分按重量配比，硫酸钠3～18g/L，硼酸12～45g/L，硫酸铝2～25g/L，十二烷基硫酸钠0.3～1.5g/L，丁二酸3～35g/L，草酸0.8～8g/L，氨三乙酸2～13g/L，余量水。

Claims

1.一种往复式冲击气缸制造工艺，采用铝合金作为气缸材料，其特征在于：在铝合金工件表面进行硬质阳极氧化；所述硬质阳极氧化包括如下步骤：

洗净，烘干，水温为常温，水洗时间1～2分钟，在80℃条件下用蒸汽管道烘干，处理时间为30min。

2.如权利要求1所述的往复式冲击气缸制造工艺，其特征在于：步骤三中给电次数为每2～5min调一次电流，分6～7次调整到规定值，使给电方式更趋于稳缓，降低零件烧蚀率。

3.如权利要求2所述的往复式冲击气缸制造工艺，其特征在于：得到的氧化膜厚度为60～80μm，显微硬度为3800HV。

4.如权利要求1所述的往复式冲击气缸制造工艺，其特征在于：合成所述自制添加剂的步骤为：一、称取计算量的蒽，加入不锈钢桶内，将桶安装在盛有机械油的锅内，安放在电炉上，再按体积比蒽：硫酸为（0.30～0.40）：1将硫酸缓慢倒入桶内，快速搅拌；二、打开电炉，加热油浴，并不断搅拌，油温升至150℃左右，通过调压器，使油温恒定在150℃～160℃之间；三、反应结束后，将不锈钢桶从电炉上取下来，继续搅拌至基本无气泡产生。

5.如权利要求4所述的往复式冲击气缸制造工艺，其特征在于：所述油温升至150℃左右，开始保温计时，反应持续时间不能超过5min。