CN115012009B - 一种复杂铸造件局部镀锌方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复杂铸造件局部镀锌方法及装置，装置包括橡胶棒、辅助阳极和不锈钢丝，橡胶棒插入在镀铬面C中，防止镀铬面C与镀锌槽液接触，不锈钢丝缠绕在橡胶棒上，其两端支撑在辅助阳极表面，而辅助阳极置于铸造面A和机加面D处。镀锌时，确保辅助阳极到铸造面A和机加面D的距离均匀，并间隔一段时间旋转辅助阳极。本发明能提高镀锌层均匀性，有效保护镀铬层，且使用方便，操作简单，提高了复杂铸造件局部镀锌的加工效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种复杂铸造件局部表面镀锌方法及装置，属于金属材料表面处理技术领域。
背景技术
如图1所示复杂铸造件，其材料为ZGCr17Ni2，要求除C表面外其余表面镀锌，B表面为过渡区，镀层厚度要求：8～12μm，采用的镀锌方法为氰化镀锌法。镀锌层再经钝化处理后，可增加零件的抗腐蚀能力，延长使用寿命。
该复杂铸造件的A表面为铸造面，且为复杂铸造件的凹槽位置，槽深约30mm，槽口约40mm，因此A表面沉积锌层难度大；D表面为机加面，且处于尖端位置，沉积速率快，且D表面为装配面，属于精密尺寸，镀后尺寸公差仅0.03mm。
现有的镀锌方法是采用冲击电流先在复杂铸造件的表面沉积一层薄锌层，再使用正常电流进行电镀，对于该复杂铸造件，A表面为铸造面，D表面为机加面，铸造面沉积难度大于机加表面，凹槽位置沉积速率小于尖端位置。如果使用现有镀锌方法加工，则会导致A表面与D表面锌层厚度差异大，例如，当A表面锌层达到技术要求厚度时，D表面锌层会超过技术要求厚度，组装时会出现装配干涉问题。
此外，复杂铸造件的C表面为镀铬层，为保证在镀锌过程中铬层不被破坏，需对C表面进行有效可靠的绝缘保护，C表面属于复杂铸造件的内孔部分，且尺寸小，面积小，绝缘保护困难。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明旨在提供一种复杂铸造件局部镀锌方法及装置，在复杂铸造件上获得均匀锌层，提高凹槽铸造面与尖端机加端面镀层的均匀性，同时绝缘保护内孔铬层。
为实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：
一种复杂铸造件局部镀锌装置，所述复杂铸造件上包含铸造面A、过渡面B、镀铬面C和机加面D，铸造面A为截面呈矩形的圆环状表面，机加面D位于铸造面A的一端，镀铬面C为圆柱面且位于铸造面A的内环内侧，过渡面B位于镀铬面C的两端，镀锌装置包括，
橡胶棒，所述橡胶棒置于镀铬面C的圆柱腔中，橡胶棒的外表面与镀铬面C的圆柱面紧贴，橡胶棒的长度大于镀铬面C的轴向长度，且当橡胶棒插入镀铬面C中时橡胶棒的一端延伸至机加面D的外侧；
辅助阳极，所述辅助阳极为圆环形，辅助阳极置于铸造面A的圆环状腔体内且与铸造面A无接触，辅助阳极的一端延伸至机加面D的外侧；
不锈钢丝，至少一根所述不锈钢丝缠绕在橡胶棒上，不锈钢丝的两端延伸至辅助阳极的表面形成对辅助阳极内圆表面的支撑，且辅助阳极通过不锈钢丝与橡胶棒转动连接，不锈钢丝的表面有绝缘层。
作为一种选择，所述橡胶棒的截面外径大于镀铬面C的内径。
作为一种选择，所述辅助阳极包括，
锌条，所述锌条弯曲成圆环状，锌条经导线与阳极相连；
棉布条，所述棉布条紧密缠绕在锌条表面形成棉布条层，所述紧密缠绕是指棉布条完全遮盖锌条的表面；
带有绝缘层的导电线，所述带有绝缘层的导电线间隔缠绕在棉布条层的表面，所述间隔缠绕是指带有绝缘层的导电线不完全遮盖棉布条层。
作为一种选择，所述棉布条以锌条为轴线螺旋缠绕，所述带有绝缘层的导电线以锌条为轴线螺旋缠绕。
作为一种选择，所述不锈钢丝从橡胶棒延伸到辅助阳极内圆表面的两个部分呈C形弯曲，且两个呈C形弯曲的部分与橡胶棒轴线在一个平面内并关于橡胶棒的轴线对称，不锈钢丝的两个末端紧贴辅助阳极内圆表面。
作为一种选择，镀锌装置还包括挂钩，所述挂钩上有高度不同的钩子，所述钩子与复杂铸造件相连，且使得复杂铸造件中镀铬面C的轴线呈水平状态。
一种复杂铸造件局部镀锌方法，所述复杂铸造件上包含铸造面A、过渡面B、镀铬面C和机加面D，铸造面A为截面呈矩形的圆环状表面，机加面D位于铸造面A的一端，镀铬面C为圆柱面且位于铸造面A的内环内侧，过渡面B位于镀铬面C的两端，镀锌方法包括，
在镀铬面C内设置遮盖镀铬面C全部表面的绝缘结构件，且通过绝缘结构件的弹性变形使得镀铬面C的表面与镀锌槽液隔离；
在铸造面A内以及机加面D处设置辅助阳极，辅助阳极的电力线均匀覆盖铸造面A和机加面D；
设置旋转支撑件，旋转支撑件形成对辅助阳极支撑的同时与绝缘结构件转动连接，使得辅助阳极以绝缘结构件为转轴相对铸造面A和机加面D旋转。
作为一种选择，所述镀锌为氰化镀锌。
进一步，镀锌过程中，间隔一段时间旋转辅助阳极。
进一步，镀锌装挂时，复杂铸造件中镀铬面C的轴线呈水平状态，且复杂铸造件的装挂点不在铸造面A、过渡面B、镀铬面C或机加面D上。
本发明根据复杂铸造件的形状、电镀原理和电流分布分析，设计了一种简易辅助阳极及绝缘方法，能提高镀锌层均匀性，有效保护镀铬层，且使用方便，操作简单，也提高了加工效率。
与现有技术相比，本发明的复杂铸造件局部镀锌方法及装置具有的优势如下：(1)镀锌装置简单易制：主要由锌条、棉布条、具有绝缘层的导电线、橡胶棒、不锈钢丝和绝缘胶带组成。
(2)设计巧妙：使用锌条作为辅助阳极，利用棉布条与导电线的外绝缘层将复杂铸造件与阳极相隔，避免出现电击伤。辅助阳极所处位置与铸造面A的待镀锌表面在三个方向上距离均匀，电力线分布均匀，提高了镀层均匀性。
(3)加工效率高：利用复杂铸造件外圈上小孔(自身结构孔)进行装挂，一个挂具至少可同时加工两件零件，提高了加工效率。实际生产时可根据生产环境，槽体深度等增减装挂点。
(4)巧用橡胶棒：使用稍比镀铬面C内孔直径大的橡胶棒，一方面利用橡胶棒的韧性和弹性，使其与镀铬面C的铬层部分完全贴紧后不接触槽液，达到绝缘效果。另一方面，利用橡胶棒的刚性支撑固定辅助阳极并使得辅助阳极可以相对铸造面A转动，避免夹具印的产生。橡胶棒配合不锈钢丝的组合可以方便地调整辅助阳极到铸造面A的距离(通过改变不锈钢丝在橡胶棒上的缠绕位置)，将镀铬面C、铸造面A和机加面D关联起来。
(5)巧用不锈钢丝，不锈钢丝与橡胶棒、辅助阳极都没有固定连接，适合重复使用，且利用了不锈钢丝的弹性使得辅助阳极呈悬挂状态，不与复杂铸造件发生接触，并且还能轻松地调整辅助阳极的位置。
附图说明
图1为复杂铸造件示意图；
图2为锌条与导电点示意图；
图3为棉布条缠绕示意图；
图4为电线缠绕示意图；
图5为辅助阳极俯视图；
图6为橡胶棒及辅助阳极装卡示意图；
图7为复杂铸造件装挂示意图；
图8为辅助阳极电力线分布示意图，图中箭头线代表电力线；
图9为橡胶棒、辅助阳极和不锈钢钢丝之间的安装位置关系示意图；
图中，1-橡胶棒；2-辅助阳极；21-锌条；22-棉布条；23-带有绝缘层的导电线；3-不锈钢丝；4-导线；5-小孔；6-挂钩。
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。
本实施例中针对图1所示复杂铸造件局部表面镀锌的思路如下：
(1)材料选用：
选用3mm×20mm×300mm的锌条21作为镀锌装置的辅助阳极2；用Φ0.5mm的铜线作为连接锌条21与阳极棒的导线4；用宽×厚为20mm×1mm的棉布条22缠绕锌条21作为防电击伤部分，用Φ2mm带有绝缘层的导电线23作为加强防电击伤部分。
根据复杂铸造件镀铬面C的表面内径尺寸，选择Φ35mm×100mm的橡胶棒1作为镀铬面C的表面绝缘部件。选用Φ3mm的不锈钢丝3，使用绝缘胶带对其缠绕进行绝缘保护，不锈钢丝3用于固定辅助阳极2并使得辅助阳极2可相对铸造面A转动。
(2)镀锌装置的制作方法：
选用3mm×20mm×300mm的锌条21，将Φ0.5mm的铜线(作为导线4)一端与锌条21一端相连(仅去除两端相连接处的绝缘层)，然后用宽×厚为20mm×1mm的棉布条22如图3所示方法缠绕于锌条21上，再使用Φ2mm带有绝缘层的导电线23如图4所示方法继续缠绕于锌条21上，完成以上操作后，将锌条21弯曲成如图5所示状的圆形。此时，辅助阳极2的部分制作完成。为了制作方便，辅助阳极2中的锌条21弯曲为带有缺口的圆形(即没有闭合的圆形)，几乎不会影响镀锌效果。
选用Φ3mm的不锈钢丝3，使用绝缘胶带对其缠绕，然后按图6和图9所示，将其固定于橡胶棒1上，两端弯曲成“C”形，用于施镀时固定辅助阳极2，不锈钢丝3弯曲成C形后由于弹性作用，会产生一个从辅助阳极2内圆表面指向外圆表面的作用力，使得辅助阳极2保持以橡胶棒1为中心轴线，从而确保辅助阳极2的各表面到铸造面A的距离均匀，提高镀层的均匀性。
(3)镀锌方法的原理：
首先，在镀铬面C内设置遮盖镀铬面C全部表面的橡胶棒1，且通过橡胶棒1的弹性变形使得镀铬面C的表面与镀锌槽液隔离，橡胶棒1的表面完全紧贴且遮盖住镀铬面C形成保护，如图6；
在铸造面A内以及机加面D处设置辅助阳极2，辅助阳极2的电力线均匀覆盖铸造面A和机加面D，以橡胶棒1作为中心轴线，辅助阳极2置于铸造面A的凹槽中，辅助阳极2的一端置于凹槽中，另一端延伸至机加面D外侧，如图6和图8，辅助阳极2的电力线能够覆盖铸造面A和机加面D；
如图6和图9，通过橡胶棒1和不锈钢丝3，把镀铬面C、铸造面A和机加面D关联起来，不锈钢丝3缠绕在橡胶棒1上，其两端弯曲变形的同时与橡胶棒1轴线共面，从而形成了辅助阳极2内圆直径方向的支撑，辅助阳极2相当于悬挂在橡胶棒1上。镀锌过程中，辅助阳极2可以相对铸造面A和机加面D旋转，即不锈钢丝3在橡胶棒1上转动，从而带动辅助阳极2可以相对铸造面A和机加面D旋转。一根不锈钢丝3在橡胶棒1上可以缠绕一圈或多圈，然后不锈钢丝3的两个自由端弯曲后紧贴辅助阳极2的表面，由于辅助阳极2的表面为棉布条22和带有绝缘层的导电线23，摩擦阻力大，所以不锈钢丝3不会轻易在辅助阳极2表面滑动，不锈钢丝3可以驱动辅助阳极2旋转。不锈钢丝3在橡胶棒1上的缠绕位置根据辅助阳极2到复杂铸造件铸造面A和机加面D的距离调整，可远可近。由于辅助阳极2的截面形状是根据铸造面A、机加面D的形状制作，所以不锈钢丝3在橡胶棒1上的缠绕位置根据不同截面的辅助阳极2调整。
如图7，复杂铸造件在装挂镀锌时，采用挂钩6的方式装挂，同一个挂钩6上不同高度位置装挂复杂铸造件，且复杂铸造件的镀铬面C中心轴线呈水平状态。具体操作时，以图1和图7中位于复杂铸造件外缘的小孔5作为装挂点。
如图6，橡胶棒1的长度满足插入镀铬面C内孔中的部分完全遮盖镀铬面C的表面，橡胶棒1的另一端延伸至机加面D的外侧(图6中的右侧)，使得该端离机加面D有足够的距离设置不锈钢丝3。辅助阳极2的长度满足一端插入铸造面A对应的凹槽中且不与铸造面A接触，另一端延伸到机加面D外侧(图6中的右侧)，使得辅助阳极2的电力线完全覆盖铸造面A和机加面D。
该复杂铸造件主要镀锌难点是在对零件镀锌时，凹槽上的铸造面A沉积锌层困难，同时需保证镀铬面C内孔处的铬层不被破坏。使用本实施例所制作得的辅助阳极2，按图6、图7所示将橡胶棒1与辅助阳极2和复杂铸造件进行装卡，辅助阳极2至零件凹槽中铸造面A各方向的距离相近，电流分布均匀(见图8)，所得锌层厚度均匀。在镀锌过程中，只需偶尔轻轻转动辅助阳极2即可避免夹具印的产生，操作非常简便。
本实施例中使用的复杂零件局部镀锌方法和装置，可提高镀锌层的均匀性，有效保护镀铬面C内孔处铬层，进一步，单个挂钩6可根据槽体深度设计装挂点，本实施例中挂钩6为2个装挂点，加工效率得以提升，装置使用方便，操作简单。
Claims (7)
1.一种复杂铸造件局部镀锌装置，所述复杂铸造件上包含铸造面A、过渡面B、镀铬面C和机加面D，铸造面A为截面呈矩形的圆环状表面，机加面D位于铸造面A的一端，镀铬面C为圆柱面且位于铸造面A的内环内侧，过渡面B位于镀铬面C的两端，其特征在于：镀锌装置包括，
橡胶棒(1)，所述橡胶棒(1)置于镀铬面C的圆柱腔中，橡胶棒(1)的外表面与镀铬面C的圆柱面紧贴，橡胶棒(1)的长度大于镀铬面C的轴向长度，且当橡胶棒(1)插入镀铬面C中时橡胶棒(1)的一端延伸至机加面D的外侧；
辅助阳极(2)，所述辅助阳极(2)为圆环形，辅助阳极(2)置于铸造面A的圆环状腔体内且与铸造面A无接触，辅助阳极(2)的一端延伸至机加面D的外侧；
不锈钢丝(3)，至少一根所述不锈钢丝(3)缠绕在橡胶棒(1)上，不锈钢丝(3)的两端延伸至辅助阳极(2)的表面形成对辅助阳极(2)内圆表面的支撑，且辅助阳极(2)通过不锈钢丝(3)与橡胶棒(1)转动连接，不锈钢丝(3)的表面有绝缘层；
所述辅助阳极(2)包括：
锌条(21)，所述锌条(21)弯曲成圆环状，锌条(21)经导线(4)与阳极相连；
棉布条(22)，所述棉布条(22)紧密缠绕在锌条(21)表面形成棉布条层，所述紧密缠绕是指棉布条(22)完全遮盖锌条(21)的表面，所述棉布条(22)以锌条(21)为轴线螺旋缠绕，所述带有绝缘层的导电线(23)以锌条(21)为轴线螺旋缠绕；
带有绝缘层的导电线(23)，所述带有绝缘层的导电线(23)间隔缠绕在棉布条层的表面，所述间隔缠绕是指带有绝缘层的导电线(23)不完全遮盖棉布条层；
所述不锈钢丝(3)从橡胶棒(1)延伸到辅助阳极(2)内圆表面的两个部分呈C形弯曲，且两个呈C形弯曲的部分与橡胶棒(1)轴线在一个平面内并关于橡胶棒(1)的轴线对称，不锈钢丝(3)的两个末端紧贴辅助阳极(2)内圆表面。
2.根据权利要求1所述的一种复杂铸造件局部镀锌装置，其特征在于：所述橡胶棒(1)的截面外径大于镀铬面C的内径。
3.根据权利要求1所述的一种复杂铸造件局部镀锌装置，其特征在于：还包括挂钩(6)，所述挂钩(6)上有高度不同的钩子，所述钩子与复杂铸造件相连，且使得复杂铸造件中镀铬面C的轴线呈水平状态。
4.一种复杂铸造件局部镀锌方法，所述复杂铸造件上包含铸造面A、过渡面B、镀铬面C和机加面D，铸造面A为截面呈矩形的圆环状表面，机加面D位于铸造面A的一端，镀铬面C为圆柱面且位于铸造面A的内环内侧，过渡面B位于镀铬面C的两端，其特征在于：采用权利要求1中的镀锌装置，且包括，
在镀铬面C内设置遮盖镀铬面C全部表面的橡胶棒(1)作为绝缘结构件，且通过绝缘结构件的弹性变形使得镀铬面C的表面与镀锌槽液隔离；
在铸造面A内以及机加面D处设置辅助阳极(2)，辅助阳极(2)的电力线均匀覆盖铸造面A和机加面D；
设置不锈钢丝(3)作为旋转支撑件，旋转支撑件形成对辅助阳极(2)支撑的同时与绝缘结构件转动连接，使得辅助阳极(2)以绝缘结构件为转轴相对铸造面A和机加面D旋转。
5.根据权利要求4所述的一种复杂铸造件局部镀锌方法，其特征在于：所述镀锌为氰化镀锌。
6.根据权利要求4所述的一种复杂铸造件局部镀锌方法，其特征在于：镀锌过程中，间隔一段时间旋转辅助阳极(2)。
7.根据权利要求4所述的一种复杂铸造件局部镀锌方法，其特征在于：镀锌装挂时，复杂铸造件中镀铬面C的轴线呈水平状态，且复杂铸造件的装挂点不在铸造面A、过渡面B、镀铬面C或机加面D上。
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2022
- 2022-04-14 CN CN202210390032.1A patent/CN115012009B/zh active Active
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