CN1184358C - 药型罩电铸制造工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
一种涉及药型罩电铸制造工艺及装置，其工艺在于供液方式是在药型罩芯模旋转的同时，电铸液从芯模底部进行供液；采用绝缘材料制作与药型罩芯模外形相对应的象形阳极并与阳极块状电铸材料组成的阳极腔作为电铸药型罩的阳极单元；采用绝缘辊子滚压法或绝缘摩擦法对旋转电铸中的阴极芯模表面进行滚压或摩擦扰动处理。其装置包括储液槽(9)、磁力泵(8)、过滤器(7)、球阀(5)、溢流阀(6)、温控仪(10)、加热器(11)、控制装置(12)、脉冲电源(13)、导电装置(15)、传动装置(16)，其特点是还包括由旋转阴极(1)、滚压装置或摩擦装置(2)，象形阳极(14)，电铸材料(4)及阳极腔(3)所组成的电铸过程装置。应用本发明能成功地制备出高致密度、超细晶(小于1微米)的药型罩。
Description
技术领域：
本发明的药型罩电铸制造工艺及装置属药型罩电铸制造方法及装置。
背景技术：
聚能装药结构在石油开采、民用爆破、坦克破甲等领域中有着广泛的应用。药型罩是聚能装药结构中关键的零部件，一般为具有一定壁厚的金属材料锥形回转体。在聚能装药结构工作过程中，爆炸药产生的高温和高压使药型罩成为柱状的高速金属射流，在碰击岩石、混凝土或装甲时，可产生十万兆帕以上的局部压力，对其进行侵彻，达到穿透目的。聚能装药结构的侵彻、穿透能力与药型罩的材料性能、形状、精度密切相关。药型罩材料通常为铜、镍等。高纯度、细晶粒的材料有利于增加聚能延性射流，提高其侵彻、穿透能力。
药型罩的制造方法主要有旋压、粉末冶金、切削加工、电铸等。电铸是一种基于阴极电沉积原理来制取金属零件的精密制造技术。与其它方法相比，电铸由于具有以下显著优点而受到国内外高度重视：1)制作的药型罩材料纯度高、晶粒细；2)成型精度高；3)材料利用率高。
目前国内药型罩制造领域中，大都采用旋压、粉末冶金等方法制造药型罩，如专利申请号为94213781的“聚能射孔弹金属粉末药型罩旋压成型装置”和专利申请号为87207936的“高穿深无出杵堵射孔弹用药型罩”。
目前采用电铸工艺制造药型罩的方法的基本原理和工艺过程是：
采用可导电的芯模(如不锈钢)作阴极，芯模的外形与药型罩的内腔尺寸一致。电铸材料(铜、镍等)作阳极，电铸材料的金属盐溶液做电铸液。在电铸过程中，阴极以一定转速旋转，电铸液循环过滤，并用搅拌器搅拌储液槽中的电铸液，电铸液温度保持恒定。施加电压后，溶液中的金属离子在芯模表面沉积；阳极金属溶解，补充溶液中的金属离子。电铸层达到规定厚度后，断电，将金属沉积层从芯模上分离，得到与芯模形状凹凸相反的电铸件(药型罩)。
上述工艺方法存在着不足：制备的药型罩晶粒相对粗大，通常在数微米以上；阴极上容易吸附气泡，从而在沉积金属中产生气孔；沉积速度较低。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能制造出高致密度、超细晶、速度较高的药型罩电铸制造工艺及其装置。本电铸制造工艺特征在于：1、电铸液供液方式，是在药型罩芯模旋转的同时，电铸液从药型罩芯模底部(直径小的一端)进行供液，使得电铸液在药型置芯模表面冲刷的更强烈、更均匀，利于沉积过程中金属离子的补充；2、采用绝缘材料制作与药型罩芯模外形相对应的象形阳极，颗粒状阳极金属块电铸材料将其填满，这样构成的阳极单元使得电场分布更均匀；3、采用弹性绝缘辊子滚压法或绝缘摩擦刷法对旋转电铸中的阴极芯模表面进行滚压、摩擦，消除吸附气泡，改善沉积过程。
实现本电铸制造工艺的装置包括储液槽、磁力泵、过滤器、球阀、溢流阀、温控仪、加热器、控制装置、脉冲电源、导电装置、传动装置和电铸过程装置，其特点是：电铸过程装置包括旋转的阴极芯模置于滚压、摩擦装置之间，滚压、摩擦装置安装在与药型罩芯模外形相对应的象形阳极上，此象形阳极与电铸材料所组成阳极腔作为其阳极单元。其中滚压装置由套装在轴上的绝缘辊子通过装于轴两端上的弹性支架固定在象形阳极上。绝缘摩擦装置由摩擦刷(块)连于支座，并通过支座与象形阳极相连。电铸时，上述装置在有效去除电铸层因析氢而产生气孔的同时，还可有效减小沉积表面离子扩散层，提高电铸速度，改善晶体生长方式，有利于获得组织致密、晶粒细小的电铸层。
因此，采用上述电铸工艺方法及装置，能制备出高致密度、超细晶电铸铜或镍药型罩，其晶粒小于1微米，无气泡针孔等缺陷，沉积速度较高。
附图说明
图1是药型罩电铸制造工艺装置整体结构示意图。
图2是电铸过程装置结构示意图。
图3是滚压装置与摩擦装置组成示意图。
图1中标号名称；1、旋转阴极(芯模)，2、滚压(或摩擦)装置，3、阳极腔，4、电铸材料，5、球阀，6、溢流阀，7、过滤器，8、磁力泵，9、储液槽，10、温控仪，11、加热器，12、控制装置，13、脉冲电源，14、象形阳极，15、导电装置，16、传动装置。
图2中的标号及名称与图1中的标号及名称一致。
图3中的标号名称，17、绝缘辊子，18、轴，19、弹性支架，20、摩擦刷，21、支座，其中标号14的名称与图1中的标号14一致。
具体实施方式
实施本发明——“药型罩电铸制造工艺”的装置，如图1与图2所示，本装置包括储液槽9，磁力泵8，过滤器7，球阀5，溢液阀6，温控仪10，加热器11，控制装置12，脉冲电源13，导电装置15，传动装置16和电铸过程装置。其特点是所述电铸过程装置，包括倒置锥体形旋转阴极(芯模)1置于滚压(或摩擦)装置2之间，滚压装置或摩擦装置2置于与药型罩芯模外形相对应的象形阳极14上，此象形阳极14与块状电铸材料4所组成的阳极腔3作为其阳极单元。
图3所示的是滚压装置与摩擦装置的组成示意图。滚压装置2组成是套装在轴18上的绝缘辊子17通过安装于轴18两端上的弹性支架19连接于象形阳极14上。摩擦装置2的组成是摩擦刷20装在支座21上，并通过支座21连接在象形阳极14上。
本发明专利“药型罩电铸制造工艺”原理及过程：采用可导电的芯模1(如不锈钢、纯钛等)作阴极，芯模的外形与药型罩的内腔尺寸一致，采用绝缘材料制作和药型罩芯模外形相对应的象形阳极14，与电铸颗粒状阳极金属材料块组成的阳极腔3作为其阳极单元，电铸液循环过滤5～9，并通过温控加热装置10、11，保持温度恒定。脉冲电铸时，脉冲电源13通电，阴极1以一定转速旋转，电铸液从阴极底部进行供液，在阴极离子沉积过程中，滚压装置2的弹性绝缘辊子17与旋转阴极接触，在随其轴18旋转的同时，对阴极表面进行滚压；或采用绝缘摩擦装置2的摩擦刷20在阴极离子沉积过程中对旋转阴极表面进行摩擦。滚压法和摩擦刷法可同时使用也可单独使用(视实际需要)。采用上述工艺方法在有效去除电铸层因析氢而产生气孔的同时，可有效地减小阴极沉积表面离子扩散层，提高电铸速度和沉积均匀性，改善晶体生长方式，有利于获得组织致密、晶粒细小的电铸层。电铸层达到规定厚度后，停止电铸(断电)，将金属沉积层从芯模上分离，即可得到与芯模形状凹凸相反的高致密、超细晶电铸件(药型罩)。
Claims (4)
1，一种药型罩电铸制造工艺，其特征是：(1)电铸液供液方式是在药型罩芯模旋转的同时，电铸液从芯模底部进行供液；(2)电铸药型罩的阳极，是采用绝缘材料制作与药型罩芯模外形相对应的象形阳极，并与电铸材料组成的阳极腔作为电铸药型罩的阳极单元；(3)基于阴极表面扰动电铸工艺采用绝缘辊子滚压法或绝缘摩擦法对旋转电铸中的阴极芯模表面进行滚压或摩擦扰动处理，即通过置于绝缘象形阳极(14)上的绝缘滚压装置或绝缘摩擦装置(2)，且将倒置形锥体旋转阴极(1)置于绝缘滚压装置或绝缘摩擦装置(2)之间，使其在药型罩旋转电铸过程中，利用绝缘滚压装置(2)与锥体旋转阴极(1)接触对阴极表面进行滚压；或者利用绝缘摩擦装置(2)与锥体旋转阴极(1)接触对阴极表面进行摩擦扰动处理。
2，一种药型罩电铸制造工艺装置，包括储液槽(9)，磁力泵(8)，过滤器(7)，球阀(5)，溢液阀(6)，温控仪(10)，加热器(11)，控制装置(12)，脉冲电源(13)，导电装置(15)，传动装置(16)，和电铸过程装置，其特征在于所述电铸过程装置包括倒置形锥体旋转阴极(1)置于绝缘滚压装置或绝缘摩擦装置(2)之间，绝缘滚压装置或绝缘摩擦装置(2)置于与药型罩芯模外形相对应的绝缘象形阳极(14)上，此象形阳极(14)与电铸材料(4)所组成的阳极腔(3)作为其阳极单元。
3，根据权利要求2所述的药型罩电铸制造工艺装置，其特征在于，绝缘滚压装置的组成是套装在轴(18)上的绝缘辊子(17)通过装于轴(18)两端上的弹性支架(19)连于象形阳极(14)上。
4，根据权利要求2所述的药型罩电铸制造工艺装置，其特征在于，绝缘摩擦装置的组成是摩擦刷(20)装在支座(21)上，并通过支座(21)连于象形阳极(14)上。
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