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辐条电镀滚具的设计及实践介绍

放大字体  缩小字体发布日期:2012-11-02  浏览次数:704
核心提示:辐条是自行车等轻型运输工具的常用零件。滚具是辐条电镀加工的辅助设备。在滚具设计中,应以机械强度、绝缘性能及良好的导电方式为重点。
 

摘要:辐条是自行车等轻型运输工具的常用零件。滚具是辐条电镀加工的辅助设备。在滚具设计中,应以机械强度、绝缘性能及良好的导电方式为重点。采用隐蔽式中心阴极导电方式,效果良好。辐条电镀滚具也可应用到其它细长类工件的电镀加工。

关键词:辐条;滚具;导电方式

引言

辐条是自行车及各类轻型运输工具中使用最多的零件。通常用碳钢材料制造。作为轴皮和轮圈的连接件,除应具有一定的抗拉强度外,还应有良好的防护性能和漂亮的外观[1]。

采用镀锌或铜/镍/铬或铜锡合金/铬等多层结构镀层为最常见的表面处理方法。

由于辐条外形细长,数量和规格繁多,传统的手工挂镀,费工费时,镀层一致性差,生产效率极低,而滚镀方法可大大提高生产效率。在电解液成分正常、电沉积的工艺条件规范的情况下,滚具就成为影响镀层质量的重要因素。

长期以来,经过专业工作者的不断研究探索,相互借鉴,辐条电镀滚具已逐渐成为专用的一类电镀加工辅助设备。本文着重介绍辐条电镀滚具的设计要点及在生产中的应用。

1对滚具的基本要求

1)足够的机械强度和载重能力,坚固耐用;

2)辐条的装入和卸出快捷方便,缩短生产辅助工时;

3)能有效地防止辐条散落(俗称掉条);

4)工作时运行平稳,维修方便;

5)由滚具漏电所造成的附加金属材料消耗要少。

2滚具的主要形式

以载活主轴与水平方向夹角来区分:主轴与水平方向成零度角的为直式滚具;主轴与水平方向有倾斜角度的为斜式滚具。

直式滚具工作时,是将一定数量的辐条装入四周有许多小孔的塑料筒中为一单元,该结构可以有效防止掉条,但因塑料筒要封闭,使装入和卸出不方便,生产辅助工时较长。故仅适用于小批量生产。

斜式滚具的倾角一般为30°或45°,依据承载量的多少,又有单侧和双侧两种。斜式滚具中,花盘上的花孔与每一个阴极导电单元相对应。工作时,是将一定数量的辐条装入花孔和阴极导电单元外侧的挡圈中,操作者可用双手持辐条轻松装入和卸出,缩短了辅助工时,适用于大批量生产。

各式滚具的转数均在10r/min以内,一般设计为4~6r/min。

3滚具基本结构组成

3.1支架部分支架是滚具的主体支撑部分,采用碳钢材料制造。要求有足够的机械强度,起吊时平稳。工作时浸入电解液内的部分要有良好绝缘,可进行玻璃钢涂覆。

3.2传动部分

采用齿轮机构减速,使主轴达到规定的转数。应特别指出:工作在电解液内的聚氯乙烯板齿轮的制造精度应取负公差,运行中有一定松驰的量。即应充分考虑到热胀冷缩对齿轮咬合的影响((聚氯乙烯材料线胀系数为钢的5~6倍)。否则,在温度较高电解液(如铜锡合金或镍,工作温度55~60℃)中工作会发生运行不畅,甚至卡死的现象。

3.3花盘

是固定安装在主轴上的圆形盘,其位置可沿主轴方向移动,以适应不同长度的辐条加工。通常用聚氯乙烯板制造。盘上分布若干梅花形的孔,孔的位置与导电盘上的导电单元相对应。梅花孔曲线要圆滑,其作用是防止辐条在滚动中落入镀槽内,并使辐条在孔中匀速平稳的翻动。

3.4导电盘

同样是固定在主轴上的圆盘,用聚氯乙烯板制造。盘上分布若干阴极导电单元,单元内装有阴极导电装置,导电装置的边缘装有档圈,用以防止辐条落入镀槽中。

3.5阴极导电系统

滚具的阴极导电回路,由辐条与单元内的阴极导电部分接触,导电阴极经带绝缘的导线引出,再把各单元的连接导线汇总至滚具的导电轴上,导电轴安放在镀槽边缘上的V型导电座上,导电座与整流器铜排相接。

由于回路较多,对连接导线要选择足够的截面,各接触部位也应接触良好[2],避免个别单元内不导电或电流不均匀现象。

4阴极导电方式

在辐条滚镀加工中,阴极导电方式对电沉积影响最大。主要有下列三种形式。

4.1环形导电方式

辐条的螺纹一端与导电环内侧接触,导电环接入阴极回路。该方式从技术上是可行的,但在使用中发现辐条与导电环的接触部位有圈印或点状腐蚀等疵病,这些缺陷当电解液的组成及工艺参数偏离最佳状态时更为明显。

4.2片状导电方式

从提高导电性能出发,使较多支辐条和阴极直接接触,选用导电性能良好的铜板,制成圆形片状阴极。此种导电方式工作时,多数辐条与阴极片接触,接触点在辐条有螺纹的一端的端头部位。此种导电方式在使用中发现,辐条镀层仍有不均匀和端头腐蚀等疵病。

此外,由于阴极面积较大,沉积在导电片上的金属也较厚,增加了金属材料的损耗和更换铜导电片的频率。

4.3隐蔽式中心阴极

当采用环形和片状导电阴极时,通电开始的瞬间,辐条靠近阴极一端的金属离子迅速放电,局部电流较大。迅速放电的结果使近阴极区的金属离子浓度急剧下降。

从物质在电解质溶液中的传递理论得知:金属离子的补充要依靠电迁移,扩散和对流三种形式。因辐条在滚镀中运行速度较慢,金属离子不能及时补充。这样一来,在电沉积过程中,阴极区金属离子浓度经常低于电解液内部金属离子浓度,电极反应的过程被浓差极化所控制,势必导致镀层质量变坏。

基于以上分析,滚具的阴极导电方式应该能消除浓差极化带来的不利影响。采用隐蔽式中心阴极就能达到上述目的,并在生产实践中得到了验证。

隐蔽式中心阴极面积较小,安装在导电单元的中心位置,形同一个垫圈,用聚氯乙烯(或有机玻璃、尼龙等材料)螺栓固定,当装入规定数量的辐条后,阴极被包围其中,呈隐蔽状态,只有15%~20%的辐条与阴极直接接触,其余大部分辐条是在滚动中交替与阴极接触。这样一来,起始电流大为降低,消除。

5应用实例

笔者单位采用双侧30°斜式滚具,导电盘直径为Φ300;每个盘上均布8个导电单元,导电单元直径为Φ70;阴极导电方式为隐蔽式中心阴极;阴极几何尺寸:内径Φ12mm,外径Φ21mm,厚度2mm;阴极材料为A3;每单元装填辐条100~110支;滚具总装载量3200~3520支,滚具转数6r/min,加工范围辐条长度为189mm~305mm,阴极更换周期20~30d(两班制生产),产品合格率99.4%以上。

6结论

在辐条的电镀过程中,滚具的优劣起着极其重要的作用。滚具应该有足够的机械强度、良好的绝缘及合理的阴极导电装置,才能在大批量生产中达到优质高产,取得较好的经济效益。最后指出:辐条电镀滚具同样适用于外形类似辐条的各类细长工件的电镀加工。如某医疗器械公司加工Φ4mm×320mm杆状零件镀光亮镍,过去在外协单位采用挂镀,镀层外观一致性差,且有挂钩印痕,不能满意。后来委托我厂加工,镀层光亮美观,为整机配套一致性好,受到用户称赞。

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