自动化电刷镀技术在发动机缸体再制造中的应用

发布时间：2018-07-24 16:04

摘　要：针对发动机缸体等深孔类零件批量化再制造的难题，采用新型内孔电刷镀技术，开发了自动化电刷镀设备。利用扫描电镜（ＳＥＭ）、透射电镜（ＴＥＭ）和显微硬度计对镍镀层的表面形貌、结合强度和硬度进行了表征。结果表明，与手工电刷镀制备的镍镀层相比，应用自动化内孔电刷镀技术制备的镍镀层组织更均匀、致密，镀层结合力好，硬度更高。目前，该技术已成功应用于发动机缸体再制造，所得镀层质量稳定可靠、生产效率大幅度提高。
关键词：电刷镀；自动化；再制造；缸体
传统电刷镀和自动 化内孔电刷镀 制备的镍镀层微观表面形貌如图１所示。由图可知，自动化电刷镀制备的镀层（图１（ａ））较手工刷镀制备的镀层（图１（ｂ））组织更为致密、细小和均匀，而手工刷镀镀层组织疏松。其原因 在于相 对于传统电刷镀，自动化内孔电刷镀制备过程中，镀液供应充分，镀笔、工件和镀液 温度控 制 在合理范围内，镀笔和待镀面之间的相对运动速度和接触压力恒定，工艺过 程稳定可控。在手工刷 镀中，镀液靠人工不断蘸取，既不能 保证充分 供液，又不能保证镀笔和待镀面之间 接触压 力 不变。尤其是在长时间刷镀时，由于手 工蘸取镀 液，使得镀笔、工件不能得到充分冷却，从 而导致 镀层质量恶化。而自动化电刷镀则不存在以上问题。
底部镍镀层沿铸铁腐 蚀 出 来 的 沟 槽 和 凹 坑 向 基 体 内 部 生 长。铸铁基体 由 于 组 织 疏 松 和 缺 陷 较 多，刷 镀 活 化后，基体 表 面 更 易 形 成 众 多 的 凹 坑 和 微 观 的 不平，电刷 镀 镍 镀 层 沉 积 在 凹 坑 和 不 平 整 的 表 面上，能有效的提高镀层的结合强度。这是一种机械结合力，这种机械结合力促使镀层和基体金属表面具有牢固的连接。传统瓦特电镀镍层硬度为２１５ ＨＶ；手工电刷镀层硬度为４１０ ＨＶ；而 自 动 化 电 刷 镀 镍 层 的 硬 度 达 到５５０ＨＶ，是普通电镀镍层的约２．５６倍，手工电刷镀镍层的约 １．３４ 倍。相对 于传统电刷 镀层，采用自动化电刷镀技术得到的镍镀层，组织发生了显著变化，更为致密、细小和均匀，进而导致了镍镀层硬度的提高，这些变化会改善镀层的机械性能。而相对于普通电镀镍，电刷镀层硬度提高的主要原因在于电沉积过程中镀笔的磨擦和扰动所产生的细晶强化效应。
在内孔电刷镀技术的基础上，针对发动机缸体再制造产业化的需求，研制的发动机缸体专用自动化刷镀设 。该设备解决了连续供液和供液均匀性、连续 刷镀、多 次更换镀笔、刷镀均匀性、镀液浪 费等 难 题。利 用该设备可以在２～３ｈ内刷镀１件缸体，不仅能保证镀层质量，而且极大地提高了生产效率，显 著降低了人员的劳动强度，可以实现发动机缸体再制造的产业化。
（１）针对发动机缸体等深孔类零件批量化再制造的难题，采用新型内孔电刷镀技术，开发了自动化电刷镀设备。　（２）与手工刷镀层相比，采用自动化电刷镀技术制备的镀层组织更为均匀、致密，结合强度好、硬度更高。（３）自动化电刷镀技术目前已成功应用于发动机缸体再制造，获得的镀 层质量稳 定，劳动强度显著降低，生产效率大幅度提高。