CN114959850A - 一种封严壳体内孔镀铬装置及镀铬装置的安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种封严壳体内孔镀铬装置及镀铬装置的安装方法,镀铬装置由非镀表面屏蔽装置、阴极导电装置、象形阳极装置三大部件构成,非镀表面的屏蔽装置能实现零件非镀表面无铬层沉积;阴极导电装置能实现零件导电部位接触面积大,零件导电良好,不发生电击伤和烧蚀溶解事故;象形阳极能实现零件需镀表面沉积的铬层厚度均匀。本发明可以有效解决铬层厚度不均匀的问题,且该镀铬装置装夹方便,能提高铬层沉积速率。
Description
技术领域
本发明涉及一种封严壳体内孔镀铬用装置及镀铬装置的安装方法,属于金属材料表面处理技术领域。
背景技术
在涡扇发动机中,封严壳体是封严组件中的轴间密封衬套,工作过程中要承受低压涡轮轴旋转运动产生的大量载荷,因此对封严壳体工作表面的跳动、椭圆度、耐磨性等指标要求很高。铬层具有硬度高、耐磨性能好、反光能力强、耐热性好、在空气中易自钝化等优点,对承力构件封严壳体工作表面进行镀硬铬处理,可有效提高零件的耐磨性能和耐蚀能力,延长零件的使用寿命。
封严壳体要求内表面镀硬铬,相邻倒角允许有铬层(封严壳体零件结构见图1,零件C表面(封严壳体内孔表面)镀铬,厚度≥0.15mm。除表面D(封严壳体轴向第二端端面与内孔过渡处表面)、表面F(封严壳体轴向第一端端面与内孔过渡处表面)外,其它表面不允许有铬层),内表面铬层厚度大于150μm。研磨后,镀铬面的表面粗糙度不大于0.2,圆柱度不超过0.01mm。由于零件属于薄壁件,壁厚仅为2.5mm,局部位置壁厚减薄至1.5mm,导致机械加工过程中存在零件易变形、圆柱轴心偏移问题。因此零件的最终状态与铬层的质量息息相关,尤其是铬层结晶的粗细程度、铬层厚度的均匀性直接影响零件的表面粗糙度和圆柱度。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明旨在提供一种封严壳体内孔镀铬用装置及镀铬装置的安装方法,一方面,本发明要保证封严壳体内表面铬层厚度及铬层均匀性符合要求,通过该镀铬装置可直接实现零件除内孔外,其余表面无铬层;另一方面,因为零件镀铬过程中,作为阴极的零件导电不良或不导电,会受镀铬槽中其它零件的影响发生双极性电极反应,造成不导电零件的溶解性腐蚀,所以本发明还要解决镀铬过程中因导电难造成零件局部烧蚀溶解的问题。
为实现上述目的,本发明采用了下述技术方案:
一种封严壳体内孔镀铬装置,封严壳体除内孔表面、封严壳体轴向第一端端面与内孔过渡处表面以及轴向第二端端面与内孔过渡处表面外,其余表面不允许有铬层,镀铬装置包括非镀表面屏蔽装置、阴极导电装置和象形阳极装置,其中,
所述非镀表面屏蔽保护装置包括上盖、底盖、保护盖、螺栓、螺母和保护外套,上盖紧贴封严壳体轴向的第一端端面,上盖上开有第一通孔,底盖紧贴封严壳体轴向的第二端端面,底盖上开有第二通孔,上盖和底盖之间通过螺栓、螺母连接,保护外套置于上盖和底盖之间且位于封严壳体周向外表面的外侧,保护盖有两个,其中一个紧贴上盖的上端面,另一个紧贴底盖的下端面,保护盖上开有贯穿保护盖的内孔和排气孔,内孔与第一通孔、第二通孔同轴;
所述阴极导电装置包括上盖、底盖、立柱和第一挂钩,立柱的一端与上盖连接,另一端与第一挂钩连接;
所述象形阳极装置包括第二挂钩、内衬套和铅层,内衬套为一端封闭而另一端敞口的筒体,内衬套的封闭端与第二挂钩连接,内衬套的内表面和外表面以及第二挂钩的部分表面覆盖有不溶性铅形成的铅层,象形阳极装置穿过第一内孔、第二内孔和保护盖的内孔后置于封严壳体的内孔中。
进一步,所述上盖的下端面上有一圈定位、屏蔽用凹槽,上盖通过凹槽与封严壳体的第一端端面紧贴;
所述底盖的上端面上有一圈定位、屏蔽用凹槽,底盖通过凹槽与封严壳体的第二端端面紧贴。
进一步,
所述上盖的周向外侧面有多个连接耳,连接耳上开有连接孔;
所述底盖的周向外侧面有多个连接耳,连接耳上开有连接孔;
所述螺栓穿过上盖和底盖上连接耳将二者相连。
进一步,所述上盖上第一通孔的直径大于封严壳体第一端内孔的直径且小于第一端端面外圆的直径,底盖上第二通孔的直径大于封严壳体第二端内孔的直径且小于第二端端面外圆的直径。
进一步,所述上盖、底盖、螺栓和螺母为钢材质,例如45钢,所述保护外套和保护盖为玻璃钢材质。
进一步,所述保护盖上的多个排气孔分布在以内孔的中心为圆心的圆周上。
进一步,所述第一挂钩的材质为纯铜,例如T2,立柱的材质为钢材质,例如他45钢。
进一步,所述第一挂钩与立柱的一端焊接,立柱的另一端与上盖焊接,所述第二挂钩的一端与内衬套焊接。
一种封严壳体内孔镀铬装置的安装方法,采用前述镀铬装置,安装方法包括,
步骤一,将保护盖分别与上盖、底盖的端面紧固连接;
步骤二,将封严壳体的第二端紧贴在底盖的上端面凹槽内,将保护外套套在封严壳体外表面并放置在底盖上;
步骤三,在封严壳体的第一端盖上上盖;
步骤四,将螺栓分别依次穿过底盖、上盖;
步骤五,将螺母拧入螺栓上,紧固上盖和底盖;
步骤六,通过第一挂钩将镀铬装置挂在镀铬槽上的阴极铜棒上;
步骤七,将象形阳极装置拆入到保护盖的内孔中并与镀铬槽上的阳极铜棒连接。
与现有技术相比,本发明所提供的封严壳体内孔镀铬装置可以有效解决铬层厚度不均匀的问题,且该镀铬装置装夹方便,能提高铬层沉积速率。具体来说,本发明具有以下特点:
(1)镀铬装置中屏蔽保护装置具有封包效果良好、需镀表面铬层沉积效率高、装夹方便、槽液排气效果好、能固定象形阳极位置等优点,具体体现在以下方面:
①保护外套能有效阻挡电力线到达零件外表面,实现了零件外表面无铬层的要求,且保护外套的材料为有机玻璃,不会形成双电层,降低镀铬风险。
②上盖、底盖L型槽的设计及内圆尺寸的控制,对零件端面结构具有良好的屏蔽作用,可实现零件端面无铬层,既起到了保护阴极的作用,又不会有较强的分流现象,使得靠近零件两端的铬层结晶细致、厚度均匀。
③保护盖的内孔严格限制了象形阳极的相对位置,消除了阴、阳极之间距离不相等这一几何因素对铬层的影响,使得阳极产生的电力线能均匀一致的到达需镀表面,缓解了铬层沉积速率不一致的问题,保证了铬层厚度的均匀性。
④有机玻璃保护盖遮蔽了45钢制成的上盖、底盖的分流效应,同时减少了电力线在夹具上的电流消耗,有助于电力线集中在需镀部位,提升了铬层在零件需镀表面的沉积效率。
⑤保护盖上均布的小孔设置,用于电镀时所产生的气体的排出,有利于槽液的流动,可有效避免产生气袋。
⑥该装置设计了多个定位结构,可有效防止装夹过程中零件轴心偏移,且该装置使用螺钉紧固,装夹、拆卸方便。
(2)镀铬装置中导电装置具有导电良好、产品加工风险低、质量轻、有效减轻装夹薄壁零件导致的挤压变形等优点,具体体现在以下几个方面:
①上盖、底盖L型凹槽的设计,使得夹具与零件有足够大的接触面积,有利于电流流入零件,能有效防止零件局部过热产生烧蚀。
②挂钩、立柱、上盖之间通过焊接方式连接,相比较其它紧固方式,导电效果更好。
③在材料选择方面,考虑到铜具有良好的导电性、不耐阳极腐蚀,45钢在镀铬槽中耐阳极腐蚀能力相对较好,但导电性比铜差,挂钩与立柱分段设计,采用焊接的方式连接,既可以解决铜不耐阳极腐蚀缺陷的问题,又保证了良好的导电效果。
④上盖、底盖外部采用花型(带有连接耳)代替普通的圆形,既能保证上盖、底盖之间的连接,又具有良好的减重效果,质量相对较轻,便于使用。
⑤上盖、下盖之间通过四处螺纹紧固方式连接,与传统的通过两处螺纹紧固连接方式相比较,有效减轻了薄壁零件装夹时产生的挤压变形问题。
(3)镀铬装置中象形阳极具有导电良好、质量轻、不易变形、较易实现铬层均匀沉积等优点,具体体现在以下方面:
①铜材料用作挂钩,更有利于象形阳极与槽体之间的电流传导。
②挂钩与内衬套采用焊接方式代替其他紧固方式连接,更有利于电流在象形阳极不同构件之间的传导。
③铅层内部采用45钢材作内衬套,在圆柱形衬套上浇注的不溶性铅层,既能实现镀铬工艺所要求的不溶性阳极,又解决了铅层质软易变形的问题,保证了阳极与零件内孔需镀内表面的等距要求,使得电力线均匀分布,有利于获得厚度均匀一致的铬层。
④内衬套中空结构设计具有良好的减重效果,解决了铅因密度大而造成象形阳极笨重的问题。
附图说明
图1是封严壳体零件图;
图2是屏蔽保护装置结构图;
图3是屏蔽保护及阴极导电装置结构图;
图4是上盖零件图;
图5是图4中A-A截面示意图;
图6是底盖零件图;
图7是图6中A-A截面示意图;
图8是象形阳极装置结构图;
图中,1-上盖,2-底盖,3-保护盖,4-螺栓,5-螺母,6-保护外套,7-立柱,8-螺钉,9-第一挂钩,10-铅层,11-第二挂钩,12-内衬套。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明,但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例,在不脱离本发明上述技术思想情况下,凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更,均包括在本发明的范围内。
本实施例中的封严壳体内孔镀铬是通过以下技术方案实现的:如图2~图8所示,封严壳体内孔镀铬装置由非镀表面屏蔽装置、阴极导电装置、象形阳极装置三大部件构成,各部件的作用如下:
非镀表面的屏蔽装置能实现零件非镀表面无铬层沉积;
阴极导电装置能实现零件导电部位接触面积大,零件导电良好,不发生电击伤和烧蚀溶解事故;
象形阳极能实现零件需镀表面沉积的铬层厚度均匀。
参看图2,非镀表面屏蔽装置由保护外套6、上盖1、底盖2、保护盖3、螺栓4、螺母5组成,封严壳体的轴向第二端端面置于底盖2的L形定位凹槽上,套上保护外套6,盖上上盖1(封严壳体的轴向第一端端面置于上盖1的L形定位凹槽上),在底盖2、上盖1外面盖上保护盖3,并通过螺栓4、螺母5固定。保护外套6、保护盖3由有机玻璃制成,上盖1、底盖2、螺栓4、螺母5由45钢制成。
参看图3,保护盖3中心设有Φ110mm内孔,在直径Φ150mm的圆周上均匀分布有10个直径为Φ15mm的小孔,Φ110mm内孔用于限制象形阳极与封严壳体内孔的相对位置,保持二者同轴且象形阳极表面到封严壳体内孔镀铬表面距离相等,Φ15mm小孔用于排气。保护盖3通过螺钉8固定在上盖1、底盖2上。
参看图3,阴极导电装置由上盖1、底盖2、立柱7、第一挂钩9、螺钉8、螺母组成。第一挂钩9由T2材料制成,立柱7由45钢制成,第一挂钩9与立柱7、立柱7与上盖1采用焊接方式连接(沿着连接处周向形成一圈焊缝,即图3中的焊接一周的位置),装入零件后,上盖1与底盖2通过螺栓4、螺母5紧固。镀铬时电流流经第一挂钩9、立柱7、上盖1后,一部分直接流入封严壳体,另一部分经紧固的螺栓4、底盖2流入封严壳体,封严壳体与上盖1、底盖2间拥有足够大的接触面积进行传导电流。
上盖1、底盖2各设有4个与螺栓4配合的连接耳,各设有与封严壳体轴向两个端面配合的L型凹槽(见图4~图7),如图4,上盖1额外还设置了2个连接耳用于与立柱7连接,且连接耳与立柱7连接位置为一圈焊缝。凹槽用于装夹时定位零件、屏蔽零件端面,控制上盖1、底盖2的内孔直径尺寸在封严壳体端面内孔尺寸与外圆面尺寸之间,为
象形阳极装置由第二挂钩11、内衬套12、浇注铅层10组成,第二挂钩11材料为T2,内衬套12的材料为45钢,第二挂钩11与内衬套12通过焊接连接(沿着连接处周向形成一圈焊缝),在连接后的组件表面浇铸厚度4mm~5mm的不溶性铅,形成浇注铅层10(见图8)。
安装该镀铬装置时,首先安装阴极屏蔽装置和导电装置,按照以下步骤进行:
第一步,将保护盖3分别与上盖1、底盖2通过圆柱头的螺钉8紧固;
第二步,零件置于紧固后的底盖2凹槽处,将保护外套6套在封严壳体外表面并放置在底盖2上;
第三步,盖上紧固后的上盖1;
第四步,将4个六角头的螺栓4分别依次穿过底盖2、上盖1的通孔中;
第五步,将六角的螺母5依次拧入六角头的螺栓4中,并用扳手紧固;
第六步,将安装好的阴极屏蔽装置和导电装置挂在镀铬槽上的阴极铜棒上准备镀铬。
在镀铬槽中将阴极屏蔽装置和导电装置安装完成后,继续将图8所示的象形阳极插入保护盖3所对应的内孔中,并与镀铬槽上的阳极铜棒连接,开始镀铬。经过多批次验证,使用该装置镀铬后,由于封严壳体的内孔表面电力线分布较均匀,辅助阳极与镀铬表面相对距离较近,封严壳体的内孔表面铬层厚度达200μm以上,铬层仍能保持厚度均匀、结晶细致的特点,且封严壳体表面无电击伤、过腐蚀等缺陷。
Claims (9)
1.一种封严壳体内孔镀铬装置,封严壳体除内孔表面、封严壳体轴向第一端端面与内孔过渡处表面以及轴向第二端端面与内孔过渡处表面外,其余表面不允许有铬层,其特征在于:包括非镀表面屏蔽装置、阴极导电装置和象形阳极装置,其中,
所述非镀表面屏蔽保护装置包括上盖(1)、底盖(2)、保护盖(3)、螺栓(4)、螺母(5)和保护外套(6),上盖(1)紧贴封严壳体轴向的第一端端面,上盖(1)上开有第一通孔,底盖(2)紧贴封严壳体轴向的第二端端面,底盖(2)上开有第二通孔,上盖(1)和底盖(2)之间通过螺栓(4)、螺母(5)连接,保护外套(6)置于上盖(1)和底盖(2)之间且位于封严壳体周向外表面的外侧,保护盖(3)有两个,其中一个紧贴上盖(1)的上端面,另一个紧贴底盖(2)的下端面,保护盖(3)上开有贯穿保护盖(3)的内孔和排气孔,内孔与第一通孔、第二通孔同轴;
所述阴极导电装置包括上盖(1)、底盖(2)、立柱(7)和第一挂钩(9),立柱(4)的一端与上盖(1)连接,另一端与第一挂钩(9)连接;
所述象形阳极装置包括第二挂钩(11)、内衬套(12)和铅层(10),内衬套(12)为一端封闭而另一端敞口的筒体,内衬套(2)的封闭端与第二挂钩(11)连接,内衬套(2)的内表面和外表面以及第二挂钩(11)的部分表面覆盖有不溶性铅形成的铅层(10),象形阳极装置穿过第一内孔、第二内孔和保护盖(3)的内孔后置于封严壳体的内孔中。
2.根据权利要求1所述的一种封严壳体内孔镀铬装置,其特征在于:
所述上盖(1)的下端面上有一圈定位、屏蔽用凹槽,上盖(1)通过凹槽与封严壳体的第一端端面紧贴;
所述底盖(2)的上端面上有一圈定位、屏蔽用凹槽,底盖(2)通过凹槽与封严壳体的第二端端面紧贴。
3.根据权利要求1所述的一种封严壳体内孔镀铬装置,其特征在于:
所述上盖(1)的周向外侧面有多个连接耳,连接耳上开有连接孔;
所述底盖(2)的周向外侧面有多个连接耳,连接耳上开有连接孔;
所述螺栓(4)穿过上盖(1)和底盖(2)上连接耳将二者相连。
4.根据权利要求1所述的一种封严壳体内孔镀铬装置,其特征在于:所述上盖(1)上第一通孔的直径大于封严壳体第一端内孔的直径且小于第一端端面外圆的直径,底盖(2)上第二通孔的直径大于封严壳体第二端内孔的直径且小于第二端端面外圆的直径。
5.根据权利要求1所述的一种封严壳体内孔镀铬装置,其特征在于:所述上盖(1)、底盖(2)、螺栓(4)和螺母(5)为钢材质,所述保护外套(6)和保护盖(3)为玻璃钢材质。
6.根据权利要求1所述的一种封严壳体内孔镀铬装置,其特征在于:所述保护盖(3)上的多个排气孔分布在以内孔的中心为圆心的圆周上。
7.根据权利要求1所述的一种封严壳体内孔镀铬装置,其特征在于:所述第一挂钩(9)的材质为纯铜,立柱(7)的材质为钢材质。
8.根据权利要求1所述的一种封严壳体内孔镀铬装置,其特征在于:所述第一挂钩(9)与立柱(7)的一端焊接,立柱(7)的另一端与上盖(1)焊接,所述第二挂钩(11)的一端与内衬套(12)焊接。
9.一种封严壳体内孔镀铬装置的安装方法,其特征在于:采用权利要求2中的镀铬装置,安装方法包括,
步骤一,将保护盖(3)分别与上盖(1)、底盖(2)的端面紧固连接;
步骤二,将封严壳体的第二端紧贴在底盖(2)的上端面凹槽内,将保护外套(6)套在封严壳体外表面并放置在底盖(2)上;
步骤三,在封严壳体的第一端盖上上盖(1);
步骤四,将螺栓(4)分别依次穿过底盖(2)、上盖(1);
步骤五,将螺母(5)拧入螺栓(4)上,紧固上盖(1)和底盖(2);
步骤六,通过第一挂钩(9)将镀铬装置挂在镀铬槽上的阴极铜棒上;
步骤七,将象形阳极装置拆入到保护盖(3)的内孔中并与镀铬槽上的阳极铜棒连接。
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