CN216514220U - 一种钛合金开槽螺栓微弧氧化工装夹具 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种钛合金开槽螺栓微弧氧化工装夹具，所述夹具包括：铝杆，具有凹槽；钛合金丝，设置在所述凹槽内，用于固定连接螺栓；绝缘胶带，缠绕在所述铝杆上，用于避免所述铝杆损耗微弧氧化能量；本申请提供的一种钛合金开槽螺栓微弧氧化工装夹具，具有装夹数量多、装卸方便、外观完整、制造成本低、可重复使用和氧化后膜层耐磨性能良好的优点。

Description

一种钛合金开槽螺栓微弧氧化工装夹具

技术领域

本申请属于轻金属表面处理技术领域，尤其涉及一种钛合金开槽螺栓微弧氧化工装夹具。

背景技术

微弧氧化技术是一种直接在轻金属表面原位生长陶瓷膜的新技术，其原理是将铝、镁、钛等阀金属或其合金放在电场环境下的电解液中作为阳极，电解槽为阴极，并施以较高电压和较大电流在材料表面产生火花放电斑点，在热化学、等离子体化学和电化学的共同作用下，获得金属氧化物陶瓷膜的一种表面改性技术。

作为一种新兴的、环保、高效而又节能的表面处理技术，微弧氧化技术因其制备的陶瓷涂层具有强度高、耐磨、耐腐蚀以及电绝缘等优点而应用于生产、生活的各个领域，如在航空、航天、船舶、汽车、兵器、轻工机械、石油化工、仪器仪表、医疗卫生等现代工业领域。

一直以来，钛合金由于耐热性、强度、塑性、耐蚀性和生物相容性均较好，成为大家关注的热点，在航空标准件行业中，对钛合金的耐磨性能提出了更高的要求(达到1500次拧入/拧出试验合格)，传统的阳极氧化工艺处理无法满足要求。

微弧氧化技术处理后的钛合金螺栓能够显著提升耐磨性能，但是，一般方法是用夹子直接夹持并放入电解液中，螺栓外表面因接触点会留下未被氧化的痕迹，严重影响外观，并且效率较低；因此，针对钛合金标准件微弧氧化工艺需求，亟需设计一种新型的工装夹具，获得耐磨性良好的微弧氧化膜。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种钛合金开槽螺栓微弧氧化工装夹具，所述夹具包括：

铝杆，具有凹槽；

钛合金丝，设置在所述凹槽内，用于固定连接螺栓；

绝缘胶带，缠绕在所述铝杆上，用于避免所述铝杆损耗微弧氧化能量。

优选地，所述夹具还包括：

铝制盖板，用于将所述钛合金丝压紧在所述凹槽中。

优选地，所述螺栓具有槽体；所述槽体用于插入所述钛合金丝。

优选地，所述螺栓之间的间距为30mm。

优选地，所述铝杆的长度与氧化槽长度相匹配。

优选地，所述铝杆的长度为800mm。

优选地，所述铝杆的一端设置有安装孔，所述铝杆通过所述安装孔与微弧氧化阳极铜板可拆卸连接。

本申请具有如下技术效果：

本申请提供的一种钛合金开槽螺栓微弧氧化工装夹具，具有装夹数量多、装卸方便、外观完整、制造成本低、可重复使用和氧化后膜层耐磨性能良好的优点。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种钛合金开槽螺栓微弧氧化工装夹具的整体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种钛合金开槽螺栓微弧氧化工装夹具的主视图。

具体实施方式

结合附图1-2与具体实施方式对本申请作进一步详细描述：

需要说明的是，现有的钛合金标准件阳极氧化工艺耐磨性能无法达到要求，而通过微弧氧化技术处理后的钛合金螺栓能够显著提升耐磨性能，钛合金开槽螺栓的微弧氧化工装方法是一个急需解决的难点，一般方法是用夹子直接夹持并放入电解液中，螺栓外表面因接触点会留下未被氧化的痕迹，严重影响外观，并且效率较低，一批次能处理的数量少。为解决该技术难点，开发了一种钛合金开槽螺栓微弧氧化工装夹具，具有装夹数量多、装卸方便、外观完整、制造成本低、可重复使用和氧化后膜层耐磨性能良好等特点。

本申请在于实现钛合金开槽螺栓的微弧氧化处理，具体涉及一种具有装夹数量多、装卸方便、外观完整、制造成本低、可重复使用和氧化后膜层耐磨性能良好等特点一种钛合金开槽螺栓微弧氧化工装夹具。

其中，工装夹具需要与微弧氧化槽体相匹配并且保证足够多的螺栓装夹数量；微弧氧化过程中螺栓微弧放电相互干扰影响膜层质量；螺栓与夹具的接触点处不会发生微弧氧化，影响整体氧化膜外观；工装夹具是否能重复利用，降低成本；微弧氧化过程中需要整体装夹紧固不出现松动，否则会出现电流不稳发生烧蚀现象。

在本申请实施例中，提供了一种钛合金开槽螺栓微弧氧化工装夹具，如图2所示：

1)设计以铝板作为主体，以钛合金丝作为钛合金螺栓固定点的工装夹具，整体长度800mm与实际生产中的氧化槽相匹配，单个夹具的装夹螺栓数为30，可根据实际生产需求适当增减。

2)为防止螺栓在微弧氧化过程中弧光放电相互干涉，每个螺栓之间设置间隔为30mm,，在该距离下经过实验验证螺栓之间放电无干扰。

3)通过将有弹力的钛丝插入螺栓槽体内，装夹十分紧固，实现在螺栓内部的点接触，不影响最终的微弧氧化膜层外观。

4)钛丝通过铝制盖板压紧在内部凹槽中，在大量生产后若出现钛丝断裂或者变形，可通过拆卸铝盖板重新更换钛丝，实现该工装夹具的重复利用。

5)用黑色绝缘胶带缠绕铝杆以避免铝杆损耗微弧氧化能量，通过螺丝将夹具固定在微弧氧化阳极铜板上，保证装夹紧固的同时也能够随时拆卸。

具体实施方法：

将制作出的工装夹具进行实际的钛合金开槽螺栓微弧氧化生产验证具体过程如下。

步骤1：先进行氧化前钛合金开槽螺栓检查，表面应无机械变形和机械损伤，无影响氧化质量的氧化皮、斑点、凹坑、凸瘤、毛刺、划伤等缺陷。

步骤2：对钛合金开槽螺栓进行清洗除油、流动热水洗、酸洗活化、双联水洗等过程。

步骤3：进行电解液的配制，使用专用的钛合金微弧氧化试剂，配置完成后用电导率仪检测槽液电导率，合格范围(13～20)ms/cm，用PH计测试槽液PH值，合格范围10.2～12.2，目视检查槽液液位，要求液位浸没溢流槽。

步骤4：将设计的工装夹具紧固在工件上，螺栓工装由铝杆和盖板组成，将钛丝装进铝杆中的凹槽中，再用盖板铝制螺栓压住，从而保证钛丝的固定；整套工装夹具系统必须是紧固连接，不能有松散连接形式。螺栓底端不能接触主支架，相邻工装挂架之间应该保持适当距离，检查整套工装夹具是否紧固连接，任何连接处不能有松散现象。

步骤5：进行微弧氧化生产过程，依次打开工频变压器、双极性电源开关、制冷机、行车开关、鼓风机开关，进入电源操作界面，采用双极性电源恒压模式进行微弧氧化，每次氧化时间为15min；

步骤5：将微弧氧化的螺栓置于喷淋槽，喷淋时间1～2min，清除螺栓(工件)表面残留氧化槽液；

步骤6：将喷淋清洗后的工件置于去离子浸水槽，浸洗时间1～2min，清除杂质离子；

步骤7：将夹具从飞吧上取下，放于烘箱中，温度设置为60℃，时间设置为30～40min，烘干后螺栓表面应为干燥状态。

步骤8：拆卸是装夹的逆过程，将螺栓从钛合金上抽出，注意不能大力扯断钛丝或使钛丝变形，拆卸后将夹具分类放置以便重复使用，拆卸过程不能损坏已经生产的微弧氧化膜层。

在经过上述步骤实际生产时，得到外观良好的微弧氧化膜。

本申请与实际生产槽体匹配，一次装夹钛合金开槽螺栓数达30个；螺栓之间微弧放电不产生干扰；采用钛丝插入开槽螺栓中，装夹点在内部，不影响外观。并且，夹具可更换钛丝重复利用，降低成本；整体装夹紧固无松动，避免微弧氧化烧蚀现象。

采用该工装夹具后，每批次装挂5个夹具一次能进行高达150件的钛合金开槽螺栓微弧氧化处理，耗时仅15分钟。在保证产能的同时，工装夹具也可通过更换钛丝重复使用达到降低成本的效果。在同一槽液体系下抽取第5000件、第10000件、第15000件、第20000件进行以上测试，结果显示出微弧氧化膜层外观为淡黄色且膜层完整，膜层厚度为4.5um左右，螺纹牙型变化试验中通止规合格，经过1500次拧入拧出试验后均合格。

进一步，以铝板作为主体，以钛合金丝作为钛合金螺栓固定点的工装夹具，整体长800mm，单个夹具的装夹螺栓数为30件。每个螺栓之间设置间隔为30mm，在该距离下经过实验验证螺栓之间放电无干扰。通过将有弹力的钛丝插入螺栓槽体内，装夹十分紧固，实现在螺栓内部的点接触，不影响最终的微弧氧化膜层外观。钛丝通过盖板压紧在铝杆内部凹槽中，在大量生产后若出现钛丝断裂或者变形，可通过拆卸铝板重新更换钛丝，实现该工装夹具的重复利用。通过螺丝将夹具固定在微弧氧化阳极铜板上，保证装夹紧固的同时也能够随时拆卸。

每批次装挂5个夹具，一次能处理150件钛合金开槽螺栓微弧氧化。为验证采用该工装夹具后实际生产是否能稳定进行，进行微弧氧化批量处理，每次微弧氧化过程为15min，每槽150件钛合金标准件，累计处理2万件后进行各项性能测试，结果显示出微弧氧化膜层外观为淡黄色且膜层完整，膜层厚度为4.5um左右，螺纹牙型变化试验中通止规合格，经过1500次拧入拧出试验后均合格。后续进行了大批量钛合金开槽螺栓微弧氧化处理，最终完成24万余件产品。

Claims (7)

1.一种钛合金开槽螺栓微弧氧化工装夹具，其特征在于，所述夹具包括：

铝杆，具有凹槽；

钛合金丝，设置在所述凹槽内，用于固定连接螺栓；

绝缘胶带，缠绕在所述铝杆上，用于避免所述铝杆损耗微弧氧化能量。

2.根据权利要求1所述的钛合金开槽螺栓微弧氧化工装夹具，其特征在于，所述夹具还包括：

铝制盖板，用于将所述钛合金丝压紧在所述凹槽中。

3.根据权利要求2所述的钛合金开槽螺栓微弧氧化工装夹具，其特征在于，所述螺栓具有槽体；所述槽体用于插入所述钛合金丝。

4.根据权利要求3所述的钛合金开槽螺栓微弧氧化工装夹具，其特征在于，所述螺栓之间的间距为30mm。

5.根据权利要求1所述的钛合金开槽螺栓微弧氧化工装夹具，其特征在于，所述铝杆的长度与氧化槽长度相匹配。

6.根据权利要求5所述的钛合金开槽螺栓微弧氧化工装夹具，其特征在于，所述铝杆的长度为800mm。

7.根据权利要求6所述的钛合金开槽螺栓微弧氧化工装夹具，其特征在于，所述铝杆的一端设置有安装孔，所述铝杆通过所述安装孔与微弧氧化阳极铜板可拆卸连接。

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