本發(fā)明涉及一種零件的深長盲孔硬質陽極化裝置及加工方法，屬于特種工藝加工方法領域，尤其適用于深長孔（孔深：孔徑≥10），且為盲孔的零件硬質陽極化電鍍。

背景技術：

航空產(chǎn)品中，由于鋁制件硬度低（120HV-180HV），耐磨性較差，根據(jù)其使用用途，通過對配合表面進行硬質陽極化，可將表面硬度提高至350HV-500HV，且該鍍層有絕緣功能。

該鍍層由于生長機理特殊，通過對基體的溶解而生長鍍層，造成鍍層無法返修；且在生長過程產(chǎn)生大量熱量，使零件基體過溶解（溶解至工藝要求范圍外），導致零件產(chǎn)生報廢的風險。傳統(tǒng)硬質陽極化工藝多用于裸露面積大、導液、導氣能力好的部位，且鍍層較薄，一般為0.015mm-0.030mm，使用局限性較小。其傳統(tǒng)工藝加工方法較也為簡單，多采用彈簧式、夾板式加工方法。

隨著航空產(chǎn)品的研制，部分零件深長盲孔要求進行硬質陽極化，且鍍層厚，一般為0.06mm-0.08mm。該類零件多為關鍵件，如針桿、活塞等零件，其孔深：孔徑≥10，且為盲孔類零件。如圖示3,零件孔深262mm，孔徑25mm。其結構決定了硬質陽極化部位導液、導氣能力差，熱量排放難，易發(fā)生內孔基體過溶解現(xiàn)象，且鍍層厚度要求高。

為達到零件深長盲孔硬質陽極化加工要求，需創(chuàng)新工藝加工方法、設計零件裝掛夾具及氣體攪拌裝置。通過對零件的牢固裝掛，精準的導電面積固定、安全的氣體攪拌裝置安裝等方式實現(xiàn)零件的硬質陽極化加工要求。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種零件的深長盲孔硬質陽極化裝置及加工方法，該硬質陽極化裝置可以實現(xiàn)對內孔槽液進行氣體攪拌，保證深長盲孔內溶液、氣體、熱量快速與孔外交換，從而徹底解決零件深長盲孔硬質陽極化過程中導液、導氣能力差，熱量排放難，易發(fā)生內孔基體過溶解現(xiàn)象。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：

一種零件的深長盲孔硬質陽極化裝置，所述深長盲孔為孔深：孔徑≥10的盲孔；其結構特點是，所述硬質陽極化裝置包括用于豎向固定零件且保持零件孔口向上的裝掛掛架；所述裝掛掛架上固定有陰極管，且陰極管與裝掛掛架之間絕緣；所述陰極管的上端作為氣體入口，該陰極管的下端伸入零件孔底，且陰極管的下端為氣體出口；所述陰極管用于與陰極電連接，所述零件用于陽極電連接。

由此，在進行深長盲孔硬質陽極化過程中，通過陰極管通入壓縮氣體，對深長盲孔的孔底進行沖刷、攪拌，然后從孔底反彈后從深長盲孔的孔口處排出，保證深長盲孔內溶液、氣體、熱量快速與孔外交換，從而提高了產(chǎn)品質量。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，還可以對本發(fā)明作進一步的優(yōu)化，以下為優(yōu)化后形成的技術方案：

優(yōu)選地，所述陰極管的中部為導電夾安裝區(qū)，所述裝掛掛架與陽極相連。裝掛掛架與零件之間電連接。

為了保證零件裝掛牢固，所述裝掛掛架包括用于定位零件底部的下壓板，用于定位零件孔口端的上壓板，以及連接上壓板和下壓板的拉桿；所述上壓板上裝有螺紋套，該螺紋套上開有排氣排液孔和用于固定陰極管的管孔。

優(yōu)選地，所述拉桿頂端裝有電鍍掛鉤，該電鍍掛鉤用于與電鍍槽的陽極棒相連。

為了陰極管與裝掛掛架（零件）之間絕緣，所述螺紋套為非金屬材料制成的，優(yōu)選所述螺紋套為有機玻璃或聚四氟乙烯制成的。

優(yōu)選地，所述拉桿與零件之間的距離為不小于15mm，優(yōu)選為15mm-20mm。

為了確保工裝與零件裝夾接觸部位，保證導電面與夾具接觸面100%固定，所述上壓板的下端面開有用于定位零件孔口端的定位槽，該上壓板的定位槽兼具導電面；所述下壓板的上端面開有用于定位零件底部的定位槽，該下壓板的定位槽兼具導電面；優(yōu)選所述定位槽上開有貫穿下壓板的上下端面的排液孔。

為了防止陰極管在通入壓縮氣體時發(fā)生晃動，所述陰極管的底端部裝有擋片。

優(yōu)選地，所述零件的深長盲孔分為作為非硬質陽極化面的孔口段和作為硬質陽極化面的孔內段；所述孔口段的內壁具有保護層；優(yōu)選保護層為硝基膠。根據(jù)工程圖紙要求，該孔口段不要求進行硬質陽極化，或者說該孔口段為非硬質陽極化面。

基于同一個發(fā)明構思，本發(fā)明還提供了一種利用所述的零件的深長盲孔硬質陽極化裝置對深長盲孔硬質陽極化的加工方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、將零件豎向固定在裝掛掛架上，且保持零件孔口向上；

S2、零件的深長盲孔分為作為非硬質陽極化面的孔口段（B）和作為硬質陽極化面的孔內段；所述孔口段的內壁設置保護層；

S3、將陰極管與壓縮氣體連通，將陽極棒與裝掛掛架相連，陰極管用于與陰極電連接，保證陰極管與裝掛掛架之間絕緣，但裝掛掛架與零件之間導電；對零件的孔內段進行硬質陽極化，使得零件的孔內段的內壁硬質陽極化的厚度為0.06 mm -0.08mm，硬度值不低于350HV。

藉由上述結構，本發(fā)明對于深長孔且為盲孔零件要求對其內孔進行硬質陽極化。由于深長盲孔的結構特點，導液、導氣能力差，內孔安裝電鍍陰極之后，會快速產(chǎn)生熱量，使零件內孔發(fā)生溶解，從而導致零件報廢；

本發(fā)明通過對零件深長盲孔硬質陽極化零件加工方法及裝置的設計，從零件裝掛方式、固定方法、陽極安裝、內孔氣體攪拌等途徑徹底解決該類零件硬質陽極化加工風險，從而保證零件電鍍要求。

本發(fā)明的應用將為其它電鍍工藝，如鍍鉻、鍍鎘鈦合金的深長盲孔類零件電鍍具有重要指導作用。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過掛架等裝置固定零件，并導通電流，陰極管接入壓縮空氣，使待電鍍孔內溶液、氣體、熱量快速與孔外交換，最終實現(xiàn)該類零件的合格硬質陽極化。

本發(fā)明的應用可進行如下推廣：

1.深長孔（孔深：孔徑≥10）零件硬質陽極化，尤其是該孔為盲孔，其電鍍合格率可達100%；

2.該工藝方法及設計思路可用于零件深長盲孔的其他電鍍工藝如鍍鉻、鍍鎘鈦合金等多種電鍍工藝；

3.本發(fā)明的實用性強，尤其對封閉型腔、排液、排氣不通暢的電鍍工藝，且鍍層厚度要求較厚的電鍍工藝提供了更好的加工方法。

4.本發(fā)明好學易懂，安裝及拆卸方便，外形美觀簡潔；

本發(fā)明經(jīng)試驗加工零件一次合格率達到100%，對零件的加工質量及生產(chǎn)成本控制都有積極的推動作用。

由于深長孔結構的特殊性，通過本發(fā)明的應用，安全、穩(wěn)固的裝掛工裝與零件，并設計裝置在電鍍過程中加速孔內溶液、氣體的流動，從而使孔內與孔外及溶液及氣體保持快速交換，達到更新槽液、降低內孔溫度的作用。以此，達到對內孔鍍層的均勻生長提供必備條件。從而保證對基體耐磨性、硬度值有很大提升，可延長零件使用壽命。

本發(fā)明同樣可應用將為其它電鍍工藝，可根據(jù)不同鍍層的性能要求，改善基體性能，提高了零件使用壽命。

附圖說明

圖1是本發(fā)明待加工零件的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明一個實施例的結構原理圖；

圖3是本發(fā)明的上壓板設計簡圖，其中a)為仰視圖，b)為a)的A-A剖面圖；

圖4是本發(fā)明的下壓板設計簡圖，其中a)為俯視圖，b)為a)的B-B剖面圖；

圖5是本發(fā)明的橢圓螺母設計簡圖，其中a)為俯視圖，b)為a)的C-C剖面圖；

圖6是本發(fā)明的拉桿設計簡圖；

圖7是本發(fā)明的擋片設計簡圖；

圖8是本發(fā)明的螺母套設計簡圖；

圖9是本發(fā)明的陰極管設計簡圖。

在圖中

1-上壓板；2-下壓板；3-橢圓螺母；4-拉桿；5.擋片；6-螺母套；7-陰極管；8-通用電鍍掛鉤；9-內螺紋公頭；10-零件；A-孔底面；B-孔口段。

具體實施方式

以下將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。為敘述方便，下文中如出現(xiàn)“上”、“下”、“左”、“右”字樣，僅表示與附圖本身的上、下、左、右方向一致，并不對結構起限定作用。

一種零件的深長盲孔硬質陽極化裝置，以零件裝掛掛架為骨架，利用與零件接觸的導點部位為固定點，將零件安全、牢固安裝于掛架，另外在零件孔口通過陰極管向深長盲孔內輸送壓縮空氣，使氣體在孔內循環(huán)攪拌，達到溶液、氣體、熱量快速與孔外交換的目的，最終實現(xiàn)該類零件的合格硬質陽極化。具體加工方法如下：

1. 如下圖示1，要求對零件內孔Ф25進行硬質陽極化：

1）.內孔直徑Ф25、孔深262，孔深：孔徑大于10，且為盲孔；

2）.Ф25孔硬質陽極化厚度0.06mm-0.08mm，硬度值不低于350HV；

3）.Ф25孔口允許有硬質陽極化層，孔底部A面不允許有硬質陽極化層，孔底部長度3mm內鍍層厚度不作要求，且允許無鍍層；

4）鍍層表面外觀光滑，顏色均勻一致。

2.結合典型零件加工要求，設計工藝方法如下：

1）以零件Ф25孔為加工對象，對B段內腔通過涂硝基膠進行保護；

2）為了便于零件安裝及固定，且對內孔安裝陰極并實現(xiàn)氣體攪拌，采取Ф25孔口向上的安裝思路；

3）設計零件裝掛掛架，利用零件Ф70孔口端面及Ф33外圓底部為導電面，見圖示2，設計思路如下：

1：分別將上壓板1、下壓板2裝于零件Ф70孔口端面及Ф33外圓底部；

2：通過拉桿4將上壓板1和下壓板2連接；

3：通過橢圓螺母3在拉桿4上、下兩端螺紋部位調節(jié)，使上壓板1和下壓板2牢固夾緊零件Ф70孔口端面及Ф33外圓底部；

4：將陰極管7從螺紋套6孔中穿入，在陰極管末端安裝擋片5，直至零件Ф25孔底部；

5：在陰極管頭部安裝PF20內螺紋公頭9與外界壓縮空氣接通；

6：在拉桿4的頂端螺紋處擰入通用電鍍掛鉤8；

7：零件開始電鍍時，將電鍍掛鉤8掛入電鍍槽陽極棒上，再將陰極導線（含導電夾）夾在陰極管7的兩處M12之間部位。

各部件設計方法說明：

a、上壓板1:與Ф70孔口端面接觸，除固定零件安裝方式外，需將端面圓環(huán)作為導電面使用，見圖示3。

?Ф70.2mm，深度2.5mm：較零件外圓Ф70mm大0.2mm-0.3mm，深度約為2mm-3mm。用于零件Ф70外圓裝入該孔內，防止零件在使用過程中產(chǎn)生松動；

? M54×2：與螺紋套配合使用，由于需要排液、排氣，去除Ф70端面導電面外，盡量將該部位尺寸選取大一些，如該導電面內徑徑Ф55，則選取Ф54；

?10mm：即上壓板高度，由于需內孔加工M54×2及Ф70.2mm，該高度為10mm-15mm；

?2-Ф16.2mm：該孔用于穿入拉桿，即較Ф16mm大0.2mm即可。

?116mm：兩個Ф16.2孔間距離。確定該尺寸時需保證拉桿與零件之間距離保證15mm-20mm，如116mm尺寸，在Ф70.2+2個Ф16.2半徑+2處拉桿與零件之間距離，即70.2+16.2/2+2×15≈116mm；

?其余未標注尺寸不做詳細要求，以滿足上述尺寸，把握以下原則：

? 所加工成型孔距離邊緣保持10mm-15mm，以滿足使用要求。如152mm尺寸，即在Ф16.2mm邊緣各增加約10mm；同理Ф91、30尺寸。

? 減輕上壓板重量；

? 倒角圓滑過渡。

b、下壓板2:與Ф33外圓端面接觸，除固定零件安裝方式外，需將該端面作為導電面使用，見圖示4。其設計思路及作用與上壓板1一致，僅將與上壓板1尺寸不同處作如下說明：

?Ф33.2mm，深度2.5mm：用于零件Ф33外圓裝入該孔內，防止零件在上壓板拉緊及使用過程中產(chǎn)生移動；

?Ф10：該孔主要用于零件清洗過程中對槽液排出，直徑約控制在底部端面Ф33的1/3至1/4、太小不易槽液排出，太大影響導電面積；

?Ф55：在Ф33.2兩側邊緣各增加10mm-15mm；

注：由圖2知：上、下壓板通過拉桿連接，故圖2中116mm，152mm尺寸與上壓板一致。該類尺寸取決于上、下壓板中尺寸最大的一個。

c：橢圓螺母3：用于調節(jié)、壓緊壓板與零件，并增大螺母與壓板的導電面積，在任一壓板兩側各使用一個。設計方法如下，見圖示5。

?30mm：與上、下壓板保持最大導電接觸面，即設計時選用上、下壓板與連接孔最大寬度30mm；

?M16：與拉桿兩側螺紋部位配用；

?10mm：橢圓螺母高度，上下平面需導電接觸，故要求平整，不易牙變形，厚度選擇為10mm-15mm；

d、拉桿4:為了使上、下壓板連接，并使上、下壓板壓緊零件，將拉桿兩端設計為螺紋結構，通過螺母調節(jié)而達到使用目的，見圖示6。

?316mm：拉桿光桿部分尺寸，參考圖2，需通過上、下壓板壓緊零件，故將該尺寸設計時，兩端各留1mm-3mm壓緊余量。本發(fā)明選用2mm余量，即320-2×2=316；

?Ф18mm：為防止上、下壓板及墊片在螺紋壓緊過程中松動，該尺寸選擇較上、下壓板及墊片孔（Ф16.2mm）大；

?35mm：下壓板連接螺紋長度。有安裝圖2可知，厚度需滿足下壓板及2個墊片厚度，即大于30mm。該設計方法中選用35mm；

?45mm：上壓板連接螺紋長度。設計方法同下壓板連接螺紋長度要求，但該部位螺紋在硬質陽極化過程中需要通過標準導電掛鉤8連接，故長度增加10mm；

標準導電掛鉤具有通用性，本設計方法不在詳細說明。

?M16：拉桿兩側螺紋尺寸，根據(jù)上、下壓板與拉桿連接孔（Ф16.2）及拉桿光桿（Ф18），選用盡可能大的螺紋，以保證安裝穩(wěn)固性；

e、擋片5:安裝于陰極末端，可使陰極與陽極（零件）絕緣，不僅支撐陰極，防止陰極在零件內孔發(fā)生偏移，還可屏蔽、保護內孔端面，不生成膜層的使用要求。具體設計方法見圖示8。

?Ф24.6mm：與零件內孔Ф25配合，為防止硬質陽極化后，鍍層增長導致該擋片無法從內孔退出。設計時，在零件內孔尺寸減去（4-6）倍鍍層厚度，即為擋片與零件內孔配合部位的外圓尺寸；

?2mm：與零件內孔Ф25配合部位長度。由于零件孔底部3mm內鍍層厚度不作要求，且允許無鍍層。故將尺寸小于3mm，且擋片為非金屬，如有機玻璃、聚四氟乙烯等，不可太薄。因此設定2mm；

?M6：需將陰極管末端旋至該螺紋孔內，通過螺紋固定陰極管、擋片，防止在電鍍過程中發(fā)生松動，造成零件加工風險。

?7mm：由圖示7可知，該尺寸反應M6螺紋長度為5mm，其長度為配合螺紋螺距的3-6倍；

f、螺母套6：使用非金屬，如有機玻璃、聚四氟乙烯制作。用于絕緣上壓板（陽極）與陰極管，具有排氣、排液作用，設計方法見圖示8。

? M12，深度12.5mm：與陰極管中部M12螺紋配合使用，深度12.5mm為該部件總高度。該部位使陰極管與上壓板通過螺紋連接，固定陰極，防止通入壓縮空氣后，陰極管發(fā)生移動；；

? M54×2：與上壓板螺紋配合使用；

?5mm：限位作用，保證螺母套擰入上壓板深度不超過M54×2長度；

?12.5mm：尺寸5mm與上壓板M54×2長度之和；

?33mm：排液、排氣孔中心距，尺寸約為（54-12）/2+12,即33mm。

?8-Ф10：排液、排氣孔?？字行亩ㄎ辉贏=M54大徑的半徑減去M12大徑的半徑差值的1/2處。而排液、排氣孔直徑為A/4，即Ф10。

f、陰極管7：零件Ф25深長孔硬質陽極化的必要陰極工裝，為保證孔內溶液、氣體、熱量快速與孔外交換；在陰極頂端接入壓縮空氣，在末端增加排氣孔，將外界壓縮空氣輸送至底部，經(jīng)盲孔底部反彈后，通過孔口溢出過程中，達到盲孔內溶液、氣體、熱量快速與孔外交換的目的。具體設計方法見圖示9。

?M12，10mm（頂部）：根據(jù)標準件PF20內螺紋公頭9（內螺紋為M12）配制，目的是安裝內螺紋公頭后，與壓縮空氣管快速連接；

?M12（中部），12.5mm：與螺母套M12螺紋孔配合使用；

?12mm：陰極管外圓直徑，根據(jù)硬質陽極化工藝要求而定；

?M6，5mm：根據(jù)擋片5的M6外螺紋而配制；

?Ф5mm：如圖示8，排氣孔Ф5mm共處，用于壓縮空氣接入后，從該孔排氣。

?12mm、10mm：表示2-Ф5mm孔位置。為保證氣體送至盲孔底部，且集中排放，末端排氣孔控制在除螺紋長度外，1倍陰極管直徑處；兩處2-Ф5mm孔間距控制在2-3倍排氣孔直徑距離；

?（20-40）mm導電夾安裝區(qū)：將電鍍槽陰極通過通用導線、導線夾接入該部位，提供電鍍過程中陰極電流。

?398mm：陰極管長度。由安裝圖示2可知，陰極管接入零件Ф25底部，在孔口處裝有1個上壓板1、2個橢圓螺母3，并留有圖示9中M12長度尺寸、導電安裝區(qū)尺寸。

上述實施例闡明的內容應當理解為這些實施例僅用于更清楚地說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領域技術人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落入本申請所附權利要求所限定的范圍。