CN115058758A - 一种船舶主机活塞环槽电镀硬铬装置、工作方法及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种船舶主机活塞环槽电镀硬铬装置，所述装置包括电镀槽、贮液槽、电解再生装置、镀液循环系统和电镀电源系统。所述电镀槽包括电镀槽体、活塞转动装置和用于安装活塞的回转轴；所述贮液槽包括贮液槽体、镀液温控装置和镀液过滤系统；所述镀液循环系统包括潜液泵、主流量控制阀、进液管、分流量控制阀和回液管；所述电镀电源系统包括电镀电源、导电线路、电滑环和电镀极板，电镀时活塞在电镀槽中转动，为活塞转动镀铬；本发明可确保所镀活塞铬层厚度均匀、质量优良、成品率和生产效率大大提高。

Description

一种船舶主机活塞环槽电镀硬铬装置、工作方法及工艺
技术领域
本发明涉及一种船舶主机活塞环槽电镀装置及活塞环槽电镀方法。可通用于船舶主机活塞环槽的硬镀电镀，确保所镀活塞铬层厚度均匀、质量优良、成品率和生产效率大大提高。
背景技术
船舶主机活塞是船舶主机的最主要工作运动部件，它与缸盖、缸套组成燃烧室，高温高压气体推动活塞使船舶主机做功。活塞工作时，周期性的燃气压力、往复惯性力以及侧推力使活塞承受很大的机械应力、热应力、弯曲应力、环槽敲击力。活塞环槽中安装有活塞环，活塞运动及其承受的各种应力导致活塞环在环槽中产生相对运动，活塞环槽产生冲击磨损、磨料磨损、高温腐蚀等。为提高活塞的使用寿命，船舶主机活塞环槽的上下面镀有0.25-0.5mm左右的硬铬，铬层质量是保证活塞使用寿命的关键指标，船舶主机活塞环槽电镀铬层的质量水平代表了活塞的技术水平。
其电镀方法：将清洁并用胶带包缠的活塞安装在回转轴上，电镀极板放置于活塞各环槽内，标准镀液通过潜液泵、主流量控制阀、分流量控制阀通入电镀槽，当镀液超过一定高度后溢出到回液管，开动活塞转动装置，使活塞在镀液中回转，再按工艺开动电镀电源，从而实现活塞转动镀铬。该方法确保所镀活塞铬层厚度均匀、质量优良、成品率和生产效率大大提高，电镀方法通过英国劳氏船级社(LR)型式认可，代表活塞电镀的国际水平。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供了一种船舶主机活塞环槽电镀装置及活塞环槽电镀方法，装置包括电镀槽、贮液槽、电解再生装置、镀液循环系统和电镀电源系统。所述电镀槽包括电镀槽体、活塞转动装置和用于安装活塞的回转轴；所述贮液槽包括贮液槽体、镀液温控装置和镀液过滤系统；所述镀液循环系统包括潜液泵、主流量控制阀、进液管、分流量控制阀和回液管；所述电镀电源系统包括电镀电源、导电线路、电滑环和电镀极板，
电镀极板为与活塞环槽内外半径相当的半环式电镀极板，电镀时电镀槽是电镀活塞的独立单元，每个电镀槽只能电镀1只活塞，并由回转轴带动活塞转动，贮液槽为可为2-3个电镀槽供给镀液，镀液通过镀液循环系统循环流通，电源系统通过极板为活塞的每个环槽配备独立的电镀电源，使每个活塞环槽在电镀时可独立调节电镀电压及电镀电流；
通过设置贮液槽和独立的电镀槽，使电镀槽与贮液槽分离；活塞在独立的电镀槽中电镀，电镀时在活塞各个环槽中分别插入可独立调节电镀电压及电镀电流的半环式电镀极板，使活塞环槽上半圆平面与极板形成电镀区，同时活塞转动，以保证活塞各个环槽的整个环槽面均能镀上铬层。本发明可确保所镀活塞铬层厚度均匀、质量优良、成品率和生产效率大大提高。
技术方案：本发明所述一种船舶主机活塞环槽电镀硬铬装置，其特征在于：包括电镀槽、贮液槽、电解再生装置、镀液循环系统和电镀电源系统；所述电镀槽包括电镀槽体、活塞转动装置和用于安装活塞的回转轴；所述贮液槽包括贮液槽体、镀液温控装置和镀液过滤系统；所述镀液循环系统包括溢流阀、潜液泵、主流量控制阀、进液管、回液管、分流量控制阀和回流阀；所述电镀电源系统包括电镀电源、导电线路、电滑环和电镀极板。
进一步的，所述电镀槽与贮液槽分离设置。
进一步的，所述电镀极板为半环式电镀极板，并将其放置于活塞各环槽内。
进一步的，所述电解再生装置为阳极表面积：阴极表面积:25-35:1的大阳极小阴极电解再生装置。
一种船舶主机活塞环槽电镀硬铬装置的工作方法，包括：清洁并用胶带包缠的活塞安装在回转轴上，电镀极板放置于活塞各环槽内，保证电镀极板与活塞环槽表面不接触，镀液通过潜液泵、主流量控制阀、分流量控制阀通入电镀槽，当镀液超过一定高度后溢出到回液管，开动活塞转动装置，使活塞在镀液中转动，再按工艺开动电镀电源，从而实现活塞转动镀铬。
进一步的，电镀时活塞在电镀槽中转动，为活塞转动镀铬。一种船舶主机活塞环槽电镀硬铬的工艺，包括如下工艺步骤：
(1)用砂纸打磨活塞环槽上、下平面及倒角，要求上、下平面的粗糙度达Ra3.2-1.6，并用酒精和丙酮去除油脂；
(2)根据活塞环槽车加工尺寸与标准尺寸的差值，计算铬层厚度及所需的电镀时间；
(3)按下述要求包缠活塞，胶带的包缠方向必须与活塞在槽中转动方向相同；
(4)将活塞装上电镀回转轴，校调活塞的同心度，使之偏心度不大于0.1mm；
(5)将阳极板放入活塞环槽中，确保其在环槽中高度正确，位置对中；
(6)把PVC带放到阳极板和环槽底径之间，防止环槽底径被镀铬；
(7)放入镀液后，加热活塞至电镀温度50-55℃，至少15分钟；
(8)电蚀
正极:活塞
负极:极板；
(9)阳极极化
先把电流调到零，然后把极性反接，电压调至0.5V，并保持5分钟，缓慢均匀地把电流增加到电镀电流值，6-10秒钟内；如果环槽平面铬上镀铬，电压每分钟增加0.5V；
(10)电镀
电镀温度:50-55℃
电镀电流：根据环槽宽度尺寸选择
电压：4-4.5V
正极：极板
负极：活塞；
(11)定时检查电镀过程，计算的时间达到后停止电镀；
(12)检查铬层厚度，若环槽平面铬层厚度未达到所需厚度，应立即恢复电镀，采取铬上镀铬，以序号(8)电蚀开始重新电镀；
(13)电镀结束后，排掉镀液，吊出活塞，拆下连接件及所有的胶带，用水冲洗掉全部铬酸残留物。
作为优选的，所述工艺步骤(8)中，电蚀时间为10分钟、电流密度为30A/dm2、电压为4-4.5V。
作为优选的，所述步骤(10)中，电镀电流(见下表)
电流密度(A/d㎡) 环槽宽度尺寸
30 小于6mm
35 6-10mm
40 大于10mm
45 大于10mm且铬层厚度大于0.3mm
。
作为优选的，镀液成份如下表
镀液成分 标准值(g/l) 范围(g/l)
CrO<sub>3</sub> 265.0 265.0-290.0
H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> 2.52 2.41-2.90
Cr<sup>3+</sup> 4.0 2.0-6.0
Fe<sup>3+</sup> 4.0 ≤5.0
。
与现有技术相比，采用了上述技术方案的一种船舶主机活塞环槽电镀装置及活塞环槽电镀方法，具有如下有益效果：
(1)控制活塞旋转，使镀铬时，可确保所镀铬层厚度均匀、质量一致；
(2)电镀槽与贮液槽分离，设置独立电镀槽，可提高电镀参数的控制能力，防止电镀的交叉干扰，提高电镀质量；
(3)设置电解再生装置，确保三价铬含量可控，保证镀液质量；
(4)通过将电镀槽中的出液口与贮液槽连接，提高电解液的循环利用，减少浪费；
(5)通过装置和工艺可以实现单独的对活塞环槽进行电镀，并且可以根据需求调整不同环槽中的电压和电流，进而调整电镀层的厚度，通过在电镀时使活塞转动，可以保证电镀后的质量，提高活塞的使用寿命。
附图说明
图1为发明的系统结构示意图；
图2为活塞剖面放大结构示意图；
图3为电镀工艺中环槽绕包胶带、PVC绝缘带示意结构图；
图4为极板形式及其与活塞安装示意图。
附图标记：1、电镀槽；2、贮液槽；3、电解再生装置；4、镀液循环系统；5、电镀电源系统；1.1、活塞转动装置；1.2、回转轴；1.3、电镀槽体；1.4、活塞；1.4.1活塞环槽；1.4.2活塞环槽镀铬层；1.4.3包缠带；1.4.4PVC绝缘带；2.1、贮液槽体；2.2、镀液温控装置；4.1、溢流阀；4.2、潜液泵；4.3、主流量控制阀；4.4、进液管；4.5、回液管；4.6、分液量控制阀；4.7、回流阀；5.1电镀电源；5.2、导电线路；5.3、电滑环；5.4电镀极板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1、2所示，一种船舶主机活塞环槽电镀硬铬装置，其特征在于：包括：电镀槽1、贮液槽2、电解再生装置3、镀液循环系统4和电镀电源系统5；所述电镀槽1包括:电镀槽体1.31.3、活塞1.4转动装置1.1和用于安装活塞1.4的回转轴1.2；所述回转轴1.2一端伸入电镀槽体1.31.3中，另一端安装在活塞1.4转动装置1.1上，通过活塞1.4转动装置1.1驱动回转轴1.2转动，所述电解再生装置3与贮液槽2并列设置，电解再生装置3与贮液槽2连通。
本实例中，作为优选的，所述电镀槽1与贮液槽2分离设置。
本实例中，作为优选的，所述电镀极板5.4为与活塞环槽1.4.1内外半径相当的半环式电镀极板，使电镀极板5.4与活塞环槽相对侧面的高度与活塞环槽1.4.1的槽深相同或相近。
本实例中，作为优选的，所述贮液槽2包括：贮液槽体2.1、镀液温控装置2.2和镀液过滤装置；镀液温控装置2.2和镀液过滤装置安装在贮液槽体2.1中；电解再生装置3中的液体通过镀液过滤装置溢流到镀液温控装置2.2中。
本实例中，作为优选的，所述镀液循环系统4包括溢流阀4.1、潜液泵4.2、主流量控制阀4.3、进液管4.4、回液管4.5、分流量控制阀和回流阀4.7；所述溢流阀4.1、潜液泵4.2分别安装在贮液槽体2.1的出液口上，潜液泵4.2出口通过进液管4.4、主流量控制阀4.3、分流量控制阀与贮液槽2的进液口连接，溢流阀4.1的出口通过进液管4.4与潜液泵4.2的出口连通；贮液槽体2.1出液口通过回液管4.5、回流阀4.7与电解再生装置3连接。
本实例中，作为优选的，所述电镀电源系统5包括电镀电源、导电线路5.2、电滑环5.3和电镀极板，电滑环5.3通过导电线路5.2与电镀电源负极连接，电镀极板分别通过导电线路5.2与电镀电源阳极连接，电滑环5.3、电镀极板设有多个，多个电镀极板对应放置在活塞1.4环槽中，电滑环5.3套装在回转轴1.2上。
本实例中，作为优选的，所述电镀槽体1.31.3的内部由一侧到另一侧依次包括：电镀区、溢流区A、溢流区B、，所述溢流区A、溢流区B设置在电镀区两侧，回转轴1.2的一端穿过溢流区A插装在电镀区中，所述电镀区、溢流区B上端设有连通口，所述溢流区A、溢流区B上均设有出液口，溢流区A、溢流区B上的出液口通过回液管4.5与贮液槽2的进液口连接，电镀区上设有进液口和出液口，电镀区上的进液口和出液口分别与主流量控制阀4.3、分流量控制阀连接。
本实例中，作为优选的，所述电镀极板5.4为半环式电镀极板，并将其放置于各个活塞环槽1.4.1内。
本实例中，作为优选的，所述电解再生装置3为阳极表面积：阴极表面积:30:1的大阳极小阴极电解再生装置3。
一种船舶主机活塞1.4环槽电镀硬铬装置的工作方法，清洁并用胶带包缠的活塞1.4安装在回转轴1.2上，电镀极板放置于活塞1.4各环槽内，保证电镀极板与活塞1.4环槽表面不接触，镀液通过潜液泵4.2、主流量控制阀4.3、分流量控制阀通入电镀槽1，当镀液超过一定高度后溢出到回液管4.5，开动活塞1.4转动装置1.1，使活塞1.4在镀液中回转，再按工艺开动电镀电源，从而实现活塞1.4转动镀铬。一种船舶主机活塞1.4环槽电镀硬铬的工艺，包括如下工艺步骤：
(1)用砂纸打磨活塞1.4环槽上、下平面及倒角，要求上、下平面的粗糙度达Ra3.2-1.6，并用酒精和丙酮去除油脂；
(2)根据活塞1.4环槽车加工尺寸与标准尺寸的差值，计算铬层厚度及所需的电镀时间；
(3)按下述要求包缠活塞1.4，胶带的包缠方向必须与活塞1.4在槽中转动方向相同；
(4)将活塞1.4装上电镀回转轴1.2，校调活塞1.4的同心度，使之偏心度不大于0.1mm；
(5)将阳极板放入活塞1.4环槽中，确保其在环槽中高度正确，位置对中；
(6)把PVC带放到阳极板和环槽底径之间，防止环槽底径被镀铬；
(7)放入镀液后，加热活塞1.4至电镀温度50-55℃，至少15分钟；
(8)电蚀
正极:活塞1.4
负极:极板；
(9)阳极极化
先把电流调到零，然后把极性反接，电压调至0.5V，并保持5分钟，缓慢均匀地把电流增加到电镀电流值，6-10秒钟内；如果环槽平面铬上镀铬，电压每分钟增加0.5V；
(10)电镀
电镀温度:50-55℃
电镀电流：根据环槽宽度尺寸选择
电压：4-4.5V
正极：极板
负极：活塞1.4；
(11)定时检查电镀过程，计算的时间达到后停止电镀；
(12)检查铬层厚度，若环槽平面铬层厚度未达到所需厚度，应立即恢复电镀，采取铬上镀铬，以序号(8)电蚀开始重新电镀；
(13)电镀结束后，排掉镀液，吊出活塞1.4，拆下连接件及所有的胶带，用水冲洗掉全部铬酸残留物。
本实例中，作为优选的，所述工艺步骤(8)中，电蚀时间为10分钟、电流密度为30A/dm2、电压为4-4.5V。
本实例中，作为优选的，所述步骤(10)中，电镀电流(见下表)
电流密度A/d㎡) 环槽宽度尺寸
30 小于6mm
35 6-10mm
40 大于10mm
45 大于10mm且铬层厚度大于0.3mm
。
本实例中，作为优选的，镀液成份如下表
Figure BDA0003741058720000101
Figure BDA0003741058720000111
以上是本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种船舶主机活塞环槽电镀硬铬装置，其特征在于：包括电镀槽(1)、贮液槽(2)、电解再生装置(3)、镀液循环系统(4)和电镀电源系统(5)；所述电镀槽(1)包括电镀槽体(1.3)、活塞转动装置(1.1)和用于安装活塞的回转轴(1.2)；所述贮液槽(2)包括贮液槽体(2.1)、镀液温控装置(2.2)和镀液过滤系统；所述镀液循环系统包括溢流阀(4.1)、潜液泵(4.2)、主流量控制阀(4.3)、进液管(4.4)、回液管(4.5)、分流量控制阀(4.6)和回流阀(4.7)；所述电镀电源系统包括电镀电源(5.1)、导电线路(5.2)、电滑环(5.3)和电镀极板(5.4)。
2.根据权利要求1所述的一种船舶主机活塞环槽电镀硬铬装置，其特征在于：所述电镀槽(1)与贮液槽(2)(2.1)分离设置。
3.根据权利要求1所述的一种船舶主机活塞环槽电镀硬铬装置，其特征在于：所述电镀极板为半环式电镀极板，并将其放置于活塞各环槽内。
4.根据权利要求1所述的一种船舶主机活塞环槽电镀硬铬装置，其特征在于：所述电解再生装置(3)为阳极表面积：阴极表面积:25-35:1的大阳极小阴极电解再生装置(3)。
5.一种根据权利要求1所述的一种船舶主机活塞环槽电镀硬铬装置的工作方法，其特征在于：清洁并用胶带包缠的活塞(1.4)安装在回转轴(1.2)上，电镀极板放置于活塞(1.4)各环槽内，保证电镀极板与活塞(1.4)环槽表面不接触，镀液通过潜液泵(4.2)、主流量控制阀(4.3)、分流量控制阀通入电镀槽(1)，当镀液超过一定高度后溢出到回液管(4.5)，开动活塞(1.4)转动装置(1.1)，使活塞(1.4)在镀液中转动，再按工艺开动电镀电源，从而实现活塞(1.4)转动镀铬。
6.根据权利要求5所述的一种船舶主机活塞环槽电镀硬铬装置的工作方法，其特征在于：电镀时活塞在电镀槽(1)中转动，为活塞转动镀铬。
7.一种根据权利要求5所述一种船舶主机活塞环槽电镀硬铬的工艺，其特征在于：包括如下工艺步骤：
(1)用砂纸打磨活塞(1.4)环槽上、下平面及倒角，要求上、下平面的粗糙度达Ra3.2-1.6，并用酒精和丙酮去除油脂；
(2)根据活塞(1.4)环槽车加工尺寸与标准尺寸的差值，计算铬层厚度及所需的电镀时间；
(3)按下述要求包缠活塞(1.4)，胶带的包缠方向必须与活塞(1.4)在槽中转动方向相同；
(4)将活塞(1.4)装上电镀回转轴(1.2)，校调活塞(1.4)的同心度，使之偏心度不大于0.1mm；
(5)将阳极板放入活塞(1.4)环槽中，确保其在环槽中高度正确，位置对中；
(6)把PVC带放到阳极板和环槽底径之间，防止环槽底径被镀铬；
(7)放入镀液后，加热活塞(1.4)至电镀温度50-55℃，至少15分钟；
(8)电蚀
正极:活塞(1.4)
负极:极板；
(9)阳极极化
先把电流调到零，然后把极性反接，电压调至0.5V，并保持5分钟，缓慢均匀地把电流增加到电镀电流值，6-10秒钟内；如果环槽平面铬上镀铬，电压每分钟增加0.5V；
(10)电镀
电镀温度:50-55℃
电镀电流：根据环槽宽度尺寸选择
电压：4-4.5V
正极：极板
负极：活塞(1.4)；
(11)定时检查电镀过程，计算的时间达到后停止电镀；
(12)检查铬层厚度，若环槽平面铬层厚度未达到所需厚度，应立即恢复电镀，采取铬上镀铬，以序号(8)电蚀开始重新电镀；
(13)电镀结束后，排掉镀液，吊出活塞(1.4)，拆下连接件及所有的胶带，用水冲洗掉全部铬酸残留物。
8.根据权利要求7所述一种船舶主机活塞环槽电镀硬铬的工艺，其特征在于：所述工艺步骤(8)中，电蚀时间为10分钟、电流密度为30A/dm2、电压为4-4.5V。
9.根据权利要求7所述一种船舶主机活塞环槽电镀硬铬的工艺，其特征在于：所述步骤(10)中，电镀电流(见下表)
电流密度(A/d㎡) 环槽宽度尺寸 30 小于6mm 35 6-10mm 40 大于10mm 45 大于10mm且铬层厚度大于0.3mm
。
10.根据权利要求7所述一种船舶主机活塞环槽电镀硬铬的工艺，其特征在于：所述镀液成份如下表：CrO3:265-290g/L、H2SO4:2.41-2.9g/L、Cr3+:2-6g/L、Fe3+<＝5g/L。
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