CN107937853A - 铝合金表面刮擦破膜镀锌工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
发明公开一种铝合金表面刮擦破膜镀锌工艺及装置，包括利用支撑架支撑的工作台面，固定安装于工作台面下表面的承重壳以及竖直固定安装于工作台面上表面的升降导轨。所述承重壳围成一个空腔，所述空腔的底部安装有电动旋转台。所述电动旋转台上安装有超声振动装置，所述超声振动装置的上方固定有工作槽，所述工作槽为上端敞口的中空容器。所述升降导轨上安装有平移导轨，所述支撑架上还安装有控制中心。本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明提出了一种将Zn加热至430℃熔融态，并将铝片在有熔融态Zn的刮擦装置上机械刮擦，且加以机械振动辅助使表面镀层更加均匀的镀锌工艺。使得镀锌层更加的均匀平整，减少了气泡和缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工领域，具体涉及铝合金表面刮擦破膜镀锌工艺及装置。
背景技术
铝及铝合金有着优异的特性，质地坚韧且质量轻，延展性好，易导电，可用作于飞机，车辆，轮船，火箭等机械设备的制造材料，被广泛应用于国民经济的各个产业及部门，成为仅次于钢铁的第二大金属材料。由于铝材料所具有的活泼特性，致使在干燥空气中，铝的表面会形成一层致密的氧化膜，具有一定的抗腐蚀能力。但由于氧化膜具有非晶结构，会使铝表面失去原有的光泽。此外，氧化层疏松且多孔洞，分布不均匀，抗腐蚀能力不强，易染污迹。导致在铝合金表面镀锌时，可能出现无镀，孔洞，破裂浮渣，镀层过厚等缺陷。
发明内容
本发明的目的是为了提高铝合金表面的性能，去除氧化层的同时减少材料缺陷，使材料表面无损伤缝隙，平整，紧密结合，镀层均匀。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，铝合金表面刮擦破膜镀锌装置，包括利用支撑架支撑的工作台面，固定安装于工作台面下表面的承重壳以及竖直固定安装于工作台面上表面的升降导轨。
所述工作台面上开有安装大孔，所述承重壳位于安装大孔的下方，所述升降导轨具有两根相互平行的导轨，所述两根导轨安装于安装大孔的两侧。
所述承重壳围成一个空腔，所述空腔的底部安装有电动旋转台，所述电动旋转台为圆柱形结构。所述电动旋转台的上表面安装有超声振动装置，所述超声振动装置的上方固定有工作槽，所述工作槽为上端敞口的中空容器。所述超声振动装置和工作槽可以在电动旋转台的带动下作旋转运动。所述工作槽内部还固定有刮擦装置，所述刮擦装置为柱状结构，所述刮擦装置的顶面为工作面，所述刮擦装置位于工作槽的中央，所述刮擦装置的顶面低于工作槽的敞口。所述工作槽的外侧环绕有螺旋状的加热管。
所述升降导轨上安装有平移导轨，所述平移导轨平行于工作台面，所述平移导轨的两端分别连接于升降导轨的两根导轨上，所述平移导轨可以在升降导轨上上下平行移动。所述平移导轨靠近工作台面的一面为下表面，所述平移导轨的下表面安装有滑块，所述滑块可以在平移导轨上沿着平移导轨的长度方向滑动。所述滑块靠近工作台面的一端还连接有夹具，所述夹具与滑块之间还安装有压力测量装置，压力测量装置能够实时测量试样与刮擦装置之间的接触力，可根据压力测量装置调节铝合金表面刮擦破膜镀锌工艺的压力大小。所述夹具用于夹持镀锌试样，所述夹具包括一根连接杆和一个夹持头，所述夹持头为“U”形结构，所述夹持头的两侧均具有螺柱，所述螺柱用于夹紧镀锌试样，所述连接杆用于连接夹持头和压力测量装置。工作时，所述镀锌试样的待镀面和刮擦装置的工作面平行相对。
所述支撑架上还安装有控制中心，所述控制中心包括对压力测量装置的数据收集与处理的单元，以及控制平移导轨、滑块、超声振动装置和电动旋转台的启停以及运动状态的单元。所述控制中心通过导线与零部件相连，所述导线包括控制用的信号线路以及电源的提供线路。
所述工作台面的上表面还具有隔离罩，所述隔离罩将平移导轨和升降导轨罩住。所述隔离罩进行密封处理并在其中充入保护气体，防止锌料熔化后被氧化。
进一步，所述工作台面上开有多个安装大孔，每个安装大孔均可安装镀锌装置。
进一步，所述工作槽熔化的锌基钎料要没过刮擦装置的工作面。
进一步，所述加热管、平移导轨、滑块、超声振动装置以及电动旋转台的运动均由控制中心控制。
进一步，所述加热管、平移导轨、滑块、超声振动装置以及电动旋转台均通过控制中心获得电源。
进一步，所述工作槽为导热良好且耐高温的材料制成。
进一步，所述加热管为电阻加热管。
一种基于铝合金表面刮擦破膜镀锌装置的镀锌工艺，包括以下步骤：
1)将锌基钎料置于工作槽中，再将镀锌试样装夹在夹具上，使得镀锌试样的待镀面与刮擦装置的工作面平行相对。
2)将隔离罩与工作台面接触的部分进行密封处理，并在隔离罩内通入保护气体。防止锌料熔化后被氧化。
3)打开电源开关，使得加热管通电工作对工作槽进行加热熔化锌基钎料。然后利用控制中心控制平移导轨在升降导轨上上下平行移动进而带动镀锌试样移动，使得镀锌试样与刮擦装置的上表面接触。
4)通过控制中心打开超声振动装置，同时使滑块在平移导轨上往复运动，带动镀锌试样与刮擦装置的工作面进行往复刮擦运动，实现镀锌试样表面在超声振动状态下进行刮擦破膜镀锌工艺。
本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明提出了一种将Zn加热至430℃熔融态，并将铝片在有熔融态Zn的刮擦装置上机械刮擦，且加以机械振动辅助使表面镀层更加均匀的镀锌工艺。使得镀锌层更加的均匀平整，减少了气泡和缺陷。使材料表面无损伤缝隙，平整，紧密结合，镀层均匀。
附图说明
图1为本发明的整体示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的局部剖视图；
图4为A块铝片的加工结果显微图；
图5为B块铝片的加工结果显微图；
图6为C块铝片的加工结果显微图；
图7为D块铝片的加工结果显微图。
图中：支撑架(1)，工作台面(2)，安装大孔(3)，隔离罩(4)，承重壳(5)，电动旋转台(6)，超声振动装置(7)，工作槽(8)，加热管(9)，刮擦装置(10)，平移导轨(11)，升降导轨(12)，滑块(13)，压力测量装置(14)，夹具(15)，镀锌试样(16),控制中心(17)，导线(18)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
铝合金表面刮擦破膜镀锌装置，包括利用支撑架1支撑的工作台面2，固定安装于工作台面2下表面的承重壳5以及竖直固定安装于工作台面2上表面的升降导轨12。
所述工作台面2上开有安装大孔3，所述承重壳5位于安装大孔3的下方，所述升降导轨12具有两根相互平行的导轨，所述两根导轨安装于安装大孔3的两侧。
所述承重壳5围成一个空腔，所述空腔的底部安装有电动旋转台6，所述电动旋转台6为圆柱形结构。所述电动旋转台6的上表面安装有超声振动装置7，所述超声振动装置7的上方固定有工作槽8，所述工作槽8为上端敞口的中空容器。所述超声振动装置7和工作槽8可以在电动旋转台6的带动下作旋转运动。所述工作槽8内部还固定有刮擦装置10，所述刮擦装置10为柱状结构，所述刮擦装置10的顶面为工作面，所述刮擦装置10位于工作槽8的中央，所述刮擦装置10的顶面低于工作槽8的敞口。所述工作槽8的外侧环绕有螺旋状的加热管9。
所述升降导轨12上安装有平移导轨11，所述平移导轨11平行于工作台面2，所述平移导轨11的两端分别连接于升降导轨12的两根导轨上，所述平移导轨11可以在升降导轨12上上下平行移动。所述平移导轨11靠近工作台面2的一面为下表面，所述平移导轨11的下表面安装有滑块13，所述滑块13可以在平移导轨11上沿着平移导轨11的长度方向滑动。所述滑块13靠近工作台面2的一端还连接有夹具15，所述夹具15与滑块13之间还安装有压力测量装置14，压力测量装置能够实时测量试样与刮擦装置之间的接触力，可根据压力测量装置调节铝合金表面刮擦破膜镀锌工艺的压力大小。所述夹具15用于夹持镀锌试样16，所述夹具15包括一根连接杆和一个夹持头，所述夹持头为“U”形结构，所述夹持头的两侧均具有螺柱，所述螺柱用于夹紧镀锌试样16，所述连接杆用于连接夹持头和压力测量装置14。工作时，所述镀锌试样16的待镀面和刮擦装置10的工作面平行相对。
所述支撑架1上还安装有控制中心17，所述控制中心17包括对压力测量装置14的数据收集与处理的单元，以及控制平移导轨11、滑块13、超声振动装置7和电动旋转台6的启停以及运动状态的单元。所述控制中心17通过导线18与零部件相连，所述导线18包括控制用的信号线路以及电源的提供线路。
所述工作台面2的上表面还具有隔离罩4，所述隔离罩4将平移导轨11和升降导轨12罩住。所述隔离罩4进行密封处理并在其中充入保护气体，防止锌料熔化后被氧化。
所述工作台面2上开有多个安装大孔3，每个安装大孔3均可安装镀锌装置。
所述工作槽8熔化的锌基钎料要没过刮擦装置10的工作面。
所述加热管9、平移导轨11、滑块13、超声振动装置7以及电动旋转台6的运动均由控制中心17控制。
所述加热管9、平移导轨11、滑块13、超声振动装置7以及电动旋转台6均通过控制中心17获得电源。
所述工作槽8为导热良好且耐高温的材料制成。
所述加热管9为电阻加热管。
一种基于铝合金表面刮擦破膜镀锌装置的镀锌工艺，包括以下步骤：
1)将锌基钎料置于工作槽8中，再将镀锌试样16装夹在夹具15上，使得镀锌试样16的待镀面与刮擦装置10的工作面平行相对。
2)将隔离罩4与工作台面2接触的部分进行密封处理，并在隔离罩4内通入保护气体。防止锌料熔化后被氧化。
3)打开电源开关，使得加热管9通电工作对工作槽8进行加热熔化锌基钎料。然后利用控制中心17控制平移导轨11在升降导轨上上下平行移动进而带动镀锌试样16移动，使得镀锌试样16与刮擦装置10的上表面接触。
4)通过控制中心17打开超声振动装置7，同时使滑块13在平移导轨11上往复运动，带动镀锌试样16与刮擦装置10的工作面进行往复刮擦运动，实现镀锌试样16表面在超声振动状态下进行刮擦破膜镀锌工艺。
实施例2：
选取四块铝片，标记为A、B、C和D；其中A、B两块按照现有技术进行镀锌加工，C、D两块按照本发明提供的装置以及工艺流程进行镀锌加工。加工结果参见图4至图6。
1)工艺流程的简易程度对比：
常规的镀锌工艺中需要通入氩气作为保护气体，致使铝合金表面不被氧化，从而能铝合金表面和锌镀层紧密结合而不受致密氧化层的阻挡。刮擦破膜镀锌工艺中，将铝块平整的浸在锌液当中，从而产生接近真空态，无需通氩气，不但简便而且减少工艺成本。
2)表面平整度的对比
刮擦破膜镀锌工艺制成的镀层和基体界面相当平整，没有明显的划损。常规的工艺流程下，界面明显粗糙不平，凹坑很多，严重毁坏了界面的结合性能。
3)晶粒之间的间隙对比
常规的工艺流程下明显能够看到，缝隙，孔洞，晶粒大小不均匀，严重影响了镀层的平整性和均匀性。在新的镀锌工艺下，晶粒颗粒大小很是均匀，气孔，缝隙，裂纹等缺陷很少，而且很不明显。综合来说刮擦破膜镀锌工艺在镀层的均匀性方面，要远远优于旧的工艺效果。
Claims (8)
1.铝合金表面刮擦破膜镀锌装置，其特征在于，包括利用支撑架(1)支撑的工作台面(2)，固定安装于工作台面(2)下表面的承重壳(5)以及竖直固定安装于工作台面(2)上表面的升降导轨(12)；
所述工作台面(2)上开有安装大孔(3)，所述承重壳(5)位于安装大孔(3)的下方，所述升降导轨(12)具有两根相互平行的导轨，所述两根导轨安装于安装大孔(3)的两侧；
所述承重壳(5)围成一个空腔，所述空腔的底部安装有电动旋转台(6)；所述电动旋转台(6)的上表面安装有超声振动装置(7)，所述超声振动装置(7)的上方固定有工作槽(8)，所述工作槽(8)为上端敞口的中空容器；所述超声振动装置(7)和工作槽(8)可以在电动旋转台(6)的带动下作旋转运动；所述工作槽(8)内部还固定有刮擦装置(10)，所述刮擦装置(10)为柱状结构，所述刮擦装置(10)的顶面为工作面，所述刮擦装置(10)位于工作槽(8)的中央，所述刮擦装置(10)的顶面低于工作槽(8)的敞口；所述工作槽(8)的外侧环绕有螺旋状的加热管(9)；
所述升降导轨(12)上安装有平移导轨(11)，所述平移导轨(11)平行于工作台面(2)，所述平移导轨(11)的两端分别连接于升降导轨(12)的两根导轨上，所述平移导轨(11)可以在升降导轨(12)上上下平行移动。所述平移导轨(11)靠近工作台面(2)的一面为下表面，所述平移导轨(11)的下表面安装有滑块(13)，所述滑块(13)可以在平移导轨(11)上沿着平移导轨(11)的长度方向滑动；所述滑块(13)靠近工作台面(2)的一端还连接有夹具(15)，所述夹具(15)与滑块(13)之间还安装有压力测量装置(14)；所述夹具(15)用于夹持镀锌试样(16)，所述夹具(15)包括一根连接杆和一个夹持头，所述夹持头为“U”形结构，所述夹持头的两侧均具有螺柱，所述螺柱用于夹紧镀锌试样(16)，所述连接杆用于连接夹持头和压力测量装置(14)；
所述支撑架(1)上还安装有控制中心(17)，所述控制中心(17)包括对压力测量装置(14)的数据收集与处理的单元，以及控制平移导轨(11)、滑块(13)、超声振动装置(7)和电动旋转台(6)的启停以及运动状态的单元；所述控制中心(17)通过导线(18)与零部件相连，所述导线(18)包括控制用的信号线路以及电源的提供线路；
所述工作台面(2)的上表面还具有隔离罩(4)，所述隔离罩(4)将平移导轨(11)和升降导轨(12)罩住；所述隔离罩(4)进行密封处理并在其中充入保护气体，防止锌料熔化后被氧化。
2.根据权利要求1所述的铝合金表面刮擦破膜镀锌装置，其特征在于，所述工作台面(2)上开有多个安装大孔(3)，每个安装大孔(3)均可安装镀锌装置。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金表面刮擦破膜镀锌装置，其特征在于，所述工作槽(8)熔化的锌基钎料要没过刮擦装置(10)的工作面。
4.根据权利要求1或2或3所述的铝合金表面刮擦破膜镀锌装置，其特征在于，所述加热管(9)、平移导轨(11)、滑块(13)、超声振动装置(7)以及电动旋转台(6)的运动均由控制中心(17)控制。
5.根据权利要求1所述的铝合金表面刮擦破膜镀锌装置，其特征在于，所述加热管(9)、平移导轨(11)、滑块(13)、超声振动装置(7)以及电动旋转台(6)均通过控制中心(17)获得电源。
6.根据权利要求1所述的铝合金表面刮擦破膜镀锌装置，其特征在于，所述工作槽(8)为导热良好且耐高温的材料制成。
7.根据权利要求1所述的铝合金表面刮擦破膜镀锌装置，其特征在于，所述加热管(9)为电阻加热管。
8.一种基于权利要求1所述的铝合金表面刮擦破膜镀锌装置的镀锌工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)将锌基钎料置于工作槽(8)中，再将镀锌试样(16)装夹在夹具(15)上，使得镀锌试样(16)的待镀面与刮擦装置(10)的工作面平行相对；
2)将隔离罩(4)与工作台面(2)接触的部分进行密封处理，并在隔离罩(4)内通入保护气体；
3)打开电源开关，使得加热管(9)通电工作对工作槽(8)进行加热熔化锌基钎料；然后利用控制中心(17)控制平移导轨(11)在升降导轨上上下平行移动进而带动镀锌试样(16)移动，使得镀锌试样(16)与刮擦装置(10)的上表面接触；
4)通过控制中心(17)打开超声振动装置(7)，同时使滑块(13)在平移导轨(11)上往复运动，带动镀锌试样(16)与刮擦装置(10)的工作面进行往复刮擦运动，实现镀锌试样(16)表面在超声振动状态下进行刮擦破膜镀锌工艺。
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