CN111962103A - 回转体零件电铸设备 - Google Patents

Abstract

一种回转体零件电铸设备，属于电铸加工领域。该装置包括阴极平动装置、阴极旋转驱动装置、温控装置、电铸液过滤循环系统。其中在电铸过程中阴极芯模连续的作复合运动，运动动力来自两个方面：一是由电机带动阴极旋转，二是由平动头带动装夹阴极芯模的机架平动。在阳极框与阴极芯模之间填充适量硬质粒子，通过硬质粒子对电铸层表面的摩擦，有效地去除沉积表面的吸附气泡和积瘤。采用本加工设备不仅解决了具有复杂复杂轮廓线的回转体电铸成形，而且能加快电铸速度细化晶粒提高电铸层的性能，使电铸层表面形貌更光滑结构更致密。

Description

回转体零件电铸设备

技术领域

本发明涉及到电铸领域，具体涉及一种回转体零件的电铸设备。

背景技术

电铸是利用金属离子在阴极表面电沉积的原理进行零件的成形加工，具有很高的复制精度和重复精度。作为一种精密特种加工方法，电铸成形技术已被成功的应用于精密、异型、微细等零件的制造，如火箭发动机喷管、破甲弹药型罩、微型机械结构等。

电铸技术也存在一些缺陷和局限性，如铸层质量不稳定，易出现麻点、针孔、积瘤、应力等缺陷，使电铸层的物理、机械性能下降，甚至出现铸件变形、开裂；电铸电流密度较低，沉积速度慢，加工周期长等。这些缺陷严重制约着电铸工艺的应用与发展，所以对电铸工艺和电铸设备进行深入地研究与改进，解决其存在的问题，促进电铸的发展是迫在眉睫的事情。

发明内容

本发明的目的是提供一种回转体零件电铸设备，能以较高速度连续沉积出晶粒细化、表面形貌光滑、结构致密的回转体零件。

为了实现上述目的，采用如下的技术方案。回转体零件电铸设备，包括直流电源、阴极芯模、阳极框、电铸液组成的电铸系统，其特征在于：

(1)所述阳极框与阴极芯模中间填充硬度较大、不溶于水的不导电细小硬质粒子，密度大于电铸液密度；

(2)所述的回转体零件加工设备还包括一个阴极平动装置，该装置由平动头和装夹机架组成，平动头设置于整个设备的最顶端，最大承重50KG，最大平动量2mm，平动速度可调；

(3)所述的回转体零件加工设备还包括一个阴极旋转装置，该装置由电机、齿轮和同步带组成，转速可调；

(4)所述的回转体零件电铸加工设备还包括一个由温控仪和加热器组成的温控装置；

(5)所述的回转体零件加工电铸设备还包括一个由磁力泵、过滤器、溢流阀、球阀和储液槽缩组成的电铸液过滤循环系统；

(6)所述回转体零件加工电铸设备还包括一个导电装置，该装置由钢丝软轴和导电滑环组成。

对于阴极芯模、阳极设计成如下结构：所述阴极芯模是由不锈钢芯轴与PP材质塑料圆筒组合起来的组合体。阳极框为不锈钢材质，半圆筒状，放置在电铸槽中，由于电铸液是由下往上循环流动，同时也是为了增加电铸液对硬质粒子的扰动，在阳极框身部均匀开长条状的通道。阳极框的位置，根据零件的壁厚确定。

电机通过传动装置与阴极芯模相连，带动芯模旋转；平动头通过承重板和框架结构与芯模相连，带动芯模平动；承重板与框架结构通过螺栓相连；阴极旋转驱动装置也连接在框架结构上；芯模通过导电装置与电源负极相连，阳极框与电源正极相连，其特征在于：

(1)在电铸过程中，芯模作复合运动，通过硬质粒子摩擦电铸层表面，能有效地去除沉积层表面吸附的气泡和积瘤，从而改善电铸层的表面质量和组织结构；减薄扩散层，能够加快电铸速度和提高极限电流密度，细化晶粒，得到表面形貌更光滑、结构更致密的电铸层；

(2)芯模的动力来自两个方面：一是电机带动阴极芯模旋转，二是平动头带动整个装夹芯模框架机构平动；整个阴极旋转驱动装置安装在装夹芯模的框架上，芯模在电机的驱动下作旋转运动的同时跟随平动头作平动，两种运动的叠加促使芯模作连续的复合运动，通过与硬质粒子摩擦，改善电铸层表面质量和组织结构。

电铸液过滤循环供液系统，用于保证及时充足地向加工区供给电铸液。

温控装置控制的加热器，用于维持电铸液的温度恒定。

因此，采用上述电铸设备，不仅解决了具有复杂复杂轮廓线的回转体电铸成形，而且能加快电铸速度细化晶粒提高电铸层的性能，使电铸层表面形貌更光滑结构更致密。

附图说明

图1为该回转体零件加工设备结构示意图。

图2为芯模复合运动结构示意图。

其中：1、温控仪；2、加热器；3、储液槽；4、磁力泵；5、机床床身；6、过滤器；7、溢流阀；8、进液管道；9、电铸槽；10、齿轮；11、同步带；12、钢丝软轴；13、电机；14、直流电源；15、导电滑环；16、装夹机架；17、平动头；18、承重板；19、阳极框；20、芯模；21、硬质粒子；22、出液管道；23球阀。

具体实施方式

如附图所示，回转体零件电铸设备，其中包括平动头、电机、直流电源、磁力泵、电铸槽、储液槽、温控仪、加热器、硬质粒子、阴极芯模等。其特点是所述电铸过程装置，包括电机13的旋转和平动头17的平动共同作用于阴极芯模，使其作连续的复合运动，硬质粒子21对电铸层进行均匀摩擦和扰动。

阳极框19放入硬质粒子21至芯模20的中心线位置，并完全浸在电铸液中；采用的硬质粒子21硬度较大，不溶于水，密度大于电铸液的密度。

芯模20里面的芯轴采用可导电材料，用不锈钢加工而成，用PP绝缘材料做成形状与芯轴相配合用于绝缘与支撑的圆筒，同时在指定区域安装用于电沉积的导电圆筒，以此保证在指定区域进行电沉积，芯模20外形与电铸零件的内腔尺寸一致；根据零件的材料和外形尺寸，选择硬质粒子21的种类和大小。

储液槽3上安装加热器2，温控仪1监测并调控电铸液温度。磁力泵4将电铸液从储液槽3通过进液管道8输送到电铸槽9，从电铸槽9底部供液，电铸液流过芯模20和阳极框19，通过重力作用经出液管道22流回储液槽3，为电铸过程提供持续的电铸液。直流电源14的负极通过钢丝软轴12连接到芯模20，正极连接阳极框19，通过电铸液形成电路通路，为电铸过程供电。

承重板18与装夹机架16通过螺栓连接；平动头17通过承重板18带动整个装夹机架16平动，以此实现芯模20平动，电机13通过齿轮10和同步带11带动芯模20转动；整个阴极转动驱动装置都安装在装夹芯模20的装夹机架16上，驱动芯模转动的同时跟随平动头17作平动，以此实现芯模转动与平动相叠加的复合运动；阳极框19内放入硬质粒子21，对电铸层表面进行摩擦、扰动，实现基于阴极芯模20复合运动的摩擦辅助电铸。电铸层达到规定厚度后，切断电源，停止电铸，将芯模20取出，清洗干燥后，分离金属沉积层。运用这种方法既解决了具有复杂轮廓线的回转体的电铸成形，还能提高电铸速度和电铸层的性能。

Claims (4)

1.回转体零件电铸设备，包括直流电源(14)、阴极芯模(20)、阳极框(19)、电铸液组成的电铸系统，其特征在于：

所述阳极框(19)与阴极芯模(20)中间填充硬度较大、不溶于水的不导电细小硬质粒子(21)，密度大于电铸液密度；

所述的回转体零件加工设备还包括一个阴极平动装置，该装置由平动头(17)和装夹机架(16)组成，平动头设置于整个设备的最顶端，平动速度可调；

所述的回转体零件加工设备还包括一个阴极旋转装置，该装置由电机(13)、齿轮(10)和同步带(11)组成，转速可调；

所述的回转体零件电铸加工设备还包括一个由温控仪(1)和加热器(2)组成的温控装置；

所述的回转体零件加工电铸设备还包括一个由磁力泵(4)、过滤器(6)、溢流阀(7)、球阀(23)和储液槽(3)缩组成的电铸液过滤循环系统；

所述回转体零件加工电铸设备还包括一个导电装置，该装置由钢丝软轴(12)和导电滑环(15)组成。

2.电机(13)通过传动装置与阴极芯模(20)相连，带动芯模(20)旋转；承重板(18)与装夹机架(16)通过螺栓连接；平动头(17)通过承重板(18)和装夹机架(16)与芯模(20)相连，带动芯模(20)平动；阴极旋转驱动装置也连接在框架结构上；芯模(20)通过导电装置与直流电源(14)负极相连，阳极框(19)与直流电源(14)正极相连，其特征在于：

在电铸过程中，芯模(20)作复合运动，通过硬质粒子(21)摩擦电铸层表面，能有效地去除沉积层表面吸附的气泡和积瘤，从而改善电铸层的表面质量和组织结构；减薄扩散层，能够加快电铸速度和提高极限电流密度，细化晶粒，得到表面形貌更光滑、结构更致密的电铸层；

芯模(20)的动力来自两个方面：一是电机(13)带动阴极芯模(20)旋转，二是平动头(17)带动整个装夹芯模(20)结构平动从而实现带动芯模(20)平动；整个阴极旋转驱动装置安装在装夹芯模(20)的框架上，芯模(20)在电机(13)的驱动下作旋转运动的同时跟随平动头(17)作平动，两种运动的叠加促使芯模(20)作连续的复合运动，通过与硬质粒子(21)摩擦，改善电铸层表面质量和组织结构。

3.电铸液过滤循环供液系统，用于保证及时充足地向加工区供给电铸液。

4.温控装置控制的加热器(2)，用于维持电铸液的温度恒定。

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