CN2160491Y - 修复缩孔金属零件内孔的电解装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用电解方法对金属零 件因热处理等加工所造成收缩变形的内孔，进行修复 的加工的一套装置。其特征在于阴极、阳极电绝缘隔 离圈分开，绝缘隔离圈由销子固定在阴极座上。经修 复后的工件不改变原来的内部组织，也不降低原来精 度。

本方法实用性强、通用性广，本装置结构精巧、造 价低。且电解速度快，操作方便，生产成本低廉。

Description

本实用新型涉及的是一种电解加工技术的应用，以及金属零件因热处理或其它加工所造成收缩变形的内孔而进行修复的加工方法和实现该方法的一套装置。

缩孔变形指的是带孔的金属零件，经过热处理或其它加工，使零件产生缩孔变形造成尺寸超差而无法装配。以齿轮为代表的内花键孔的大径，键槽宽、键槽深度等。由于渗碳淬火处理后产生变形，而且硬度可达HRC58以上，无法用常规的刀具切削方法进行加工，尤其是内花键孔、园孔的键槽等异形孔，更难进行切削加工，这个问题到目前各齿轮制造厂都感到难以解决。

目前国内大多数齿轮生产厂，修复缩孔超差的内花键孔齿轮，一般采用的修复工艺为：加热退火→推孔→二次加热淬火。这种方法由于齿轮内孔余量很小，推孔往往是单边切削。降低了齿轮的精度，同时二次加热淬火变形更大，虽然有可能使孔加大，但破坏了其它的精度，所以成品率极低，而且大大增加了生产消耗。

本实用新型的目的是针对缩孔金属零件内孔硬度高的特点，克服上述常规的修复方法的缺陷，而提供一种修复缩孔金属零件内孔的方法及一套电解装置。

本实用新型不受缩孔金属零件内孔硬度高的限制，它不需要加热退火和重新淬火工序，而是通过一套装置，应用电解的方法把金属工件的缩孔部分在短时间内迅速地去除，不改变原来的内部组织，也不降低原来的形状精度，而达到修复的目的。

此电解方法是根据法拉第电解定律利用金属在电解液中，在电场作用下，受到电化学腐蚀、既电化学阳极溶解。在电解加工中工件接直流电源正极、工具既阴极芯棒接负极。通电后，在工件和阴极芯棒之间的间隙内充满一定流速、一定压力的电解液，在电场的作用下，阳极工件的指定部位被逐渐腐蚀溶解，从而达到修复的目的。

全套装置包括供电系统、电解液流动系统、电流回路以及阴极芯棒和阳极工件的定位安装方法，下面结合附图对本实用新型装置做详细说明：

图1是此电解加工方法的整机示意图。主要由电解直流电源1，控制柜2，贮液箱3、电解装置4、机床电泵5等部件组成。

图2是本实用新型装置的原理图。它是一种由阳极工件与阴极芯棒之间保持一定的间隙，间隙内充满一定流速、压力的电解液。在电场的作用下，工件指定部位被逐渐腐蚀溶解，在一定时间内完成一个修复的过程。

本实用新型装置由阴极、阳极、绝缘隔离圈组成，阴极由阴极座7，阴极芯棒10，阴极芯棒固定螺栓14，阴极接线柱6及电解液进水管接头15组成；阳极由阳极板9和阳极接线柱8组成；阴极和阳极由绝缘隔离图12分开；绝缘隔离圈12由销子13固定在阴极座7上；阳极板9套在绝缘隔离圈12上；被电解工件11的一端面与阳极板9接触，工件11的内孔可方便套在阴极芯棒10上，工件11的内孔与阴极芯棒10之间保持一定的间隙。

在电解液流动系统中，电解液的主要作用是导电，使金属工件在电场作用下进行电化学反应，并不断地被溶解，另外高速流动的电解液把加工间隙内产生的电解产物及热量带走，保证电解加工过程的正常进行。如图1、图2所示，电解液由贮液箱3→水泵5→进水管接头15→阴极座7内腔→阴极芯棒10的内孔→工件11的内孔表面与阴极芯棒10的外表面之间的电解加工间隙→贮液箱3。电解液为NaCl水溶液，其浓度一般取10～18％，电解中所需的电解液流量22～32公升／分。

电流回路如图1、图2所示，电源1的正极→阳极接线柱8→阳极板9→工件11；电源1的负极→阴极接线柱6→阴极座7→阴极芯棒10，这样正负电分别作用在工件内孔表面和阴极芯棒外表面，在电解液中形成电场，从而产生电解作用。

电解电源由控制柜的接扭动作，工件的电解工作时间是依据工件内孔超差量及电源工作电压、电流参数等来确定，并通过控制柜中的时间继电器来控制。

该装置的选材：阴极座为不锈钢，阳极板及接线柱为铜，绝缘隔离圈以陶瓷为最好，也可选用电木等不吸水的绝缘材料制造。

在该装置中最重要的关键部件是阴极芯棒，它是根据被电解工件内孔的几何形尺寸来设计，下面结合几个最典型的实施例来具体描述。

图3、图4、图5本实用新型实施例中修复齿轮内花键孔的阴极芯棒示意图。

图6是本实用新型实施例中修复工件内园孔面的阴极芯棒示意图。

图7是本实用新型实施例中修复齿轮单键的阴极芯棒示意图。

图3、图4、图5所示花键阴极芯棒，图6所示内孔阴极芯棒，图7所示的单键阴极芯棒，其共同点是由金属的导电体C，定位绝缘体D组合而成的整体。（用环氧树脂胶合而成）

导电体上端为电解工作面，花键阴极芯棒的工作面为键的顶面，键的两侧面；内孔阴极芯棒的工作面为工件内孔相对应的外表面；单键阴极芯棒的工作面为键的一个侧面，其电解加工间隙为0.5～0.7mm，各工作面上都有φ3的出水孔，以保证在加工间隙内充满一定流速、一定压力的电解液。导电体的下端为空心园柱体，中心为进水孔、外园面固定在阴极座上，可方便调整阴极芯棒的工作面的工作高度。

阴极芯棒的定位绝缘体选用聚酰胺、聚甲醛等强度较高，耐磨性好的绝缘材料制造。其主要作用是定位及阴极芯棒非电解工作面的隔离防护。花键阴极芯棒的定位体是绝缘键；内孔阴极芯棒的定位体是绝缘环；单键阴极芯棒的定位体是绝缘园柱体和绝缘单键。绝缘定位形式主要有三种：其一是一部分定位，另一部分电解。如图3所示，三个键定位，另外三个键电解；其二是两端定位，中间电解。如图4所示，其中一端定位长为10mm以上；其三是一端定位，另一端电解。定位长度为工件内孔总高度的一半以上，如图5、图6所示。不论采用何种定位形式，都是以工件最后精加工基准为阴极芯棒的定位基准，且定位体与工件基准的安装间隙为0.05～0.10mm。从而保证了电解后工件的精度。

缩孔工件内孔电解修复，只是其内孔的某些位置须电解，而其它部位是不允许被电解腐蚀，所以在阴极设计制造中要充分考虚到阴极芯棒非电解工作面的防护措施，可采取如下方法：阴极芯棒非工作面与工件保持一定间隙（达3mm以上），阴极芯棒非工作面采用绝缘胶覆盖，阴极芯棒非工作面采用绝缘体隔离。

阴极芯棒的使用，花键齿轮内孔的电解要分两步进行，应用图3花键阴极芯棒，当第一步电解完成后，提起齿轮并转过一定角度，套入阴极芯棒进行第二步电解另一半花键。图4花键阴极芯棒主要应用在内孔呈反腰鼓型齿轮，只要一步就可完成。应用图5花键阴极芯棒，当第一步电解后，齿轮要倒头电解另一头花键。此阴极芯棒最适合应用于内花键孔长锥度严重的齿轮。图6内孔阴极芯棒使用方法与图5阴极芯棒相同。图7单键阴极芯棒，齿轮套入阴极芯棒后要使其绝缘键上的一个侧面紧靠齿轮内孔单键的一个侧面后，才能开始电解且只须一步完成。

根据以上阴极芯棒的设计原理，可依据工件的不同要求而设计出多种类型的阴极芯棒。如按图3、图4、图5花键阴极芯棒的形状可设计出修复渐开线内孔齿轮的阴极芯棒。如按图6阴极芯棒的形状可设计出内孔不能上磨床，机械加工困难的一些特殊工件。如偏心轮内孔、非园孔工件内孔的修复、硬质合金模具型膛的加工等等。

本实用新型有如下优点：

1、经电解后工件的其它精度不会受损。

2、本装置结构精巧，造价低廉。

3、实用性强，通用性广。

4、生产操作方便、成本低廉、生产率高。

Claims (7)

1、一种由阴极、阳极、绝缘隔离圈组成的修复缩孔的金属零件内孔的电解装置，其特征在于：阴极由阴极座7，阴极芯棒10，阴极芯棒固定螺栓14，阴极接线柱6及电解液进水管接头15组成；阳极由阳极板9和阳极接线柱8组成；阴极、阳极由绝缘隔离圈12分开；绝缘隔离圈12由销子13固定在阴极座7上；阳极板9套在绝缘隔离圈12上；被电解工件11的一端面与阳极板9接触，其内孔方便地套在阴极芯棒10上；工件11被电解内孔与阴极芯棒10的电解工作面之间保持一定的间隙。

2、如权利要求1所述的电解装置，其特征在于：阴极与阳极工件为固定式，阴极电解液流向为正水法。

3、如权利要求1所述的电解装置，其特征在于：阴极芯棒是导电体和定位绝缘体组合而成的整体。

4、如权利要求1所述的电解装置，其特征在于：阴极芯棒导电体的上端是与工件被电解内孔相对应的阴极工作面，工作面上有出水孔；导电体下端为空心园柱体，其中心孔为进水口，外园面固定在阴极座上，并可改变阴极芯棒的工作面的工作高度。

5、如权利要求1所述的电解装置，其特征在于：阴极芯棒的工作定位基准是以工件最后精加工基准为定位基准。

6、如权利要求1所述的电解装置，其特征在于：阴极芯棒绝缘定位形式有：一部分定位，另一部分电解；一端定位，另一端电解；两端定位、中间电解。

7、如权利要求1所述的电解装置，其特征在于：阴极芯棒非电解工作面的防护措施是阴极芯棒非工作面与工件保持一定间隙；阴极芯棒非工作面采用绝缘胶覆盖；阴极芯棒非工作面采用绝缘体隔离。

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