離心式噴丸電鑄制造方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于特種加工的電化學(xué)制造領(lǐng)域，尤其是離心式噴丸電鑄制造方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電鑄制造是一種精密特種加工方法，利用金屬離子在陰極表面發(fā)生電化學(xué)還原反應(yīng)，逐漸沉積成形實(shí)現(xiàn)零件的加工制造，具有很高的復(fù)制精度和重復(fù)精度，相對(duì)于其他精密加工技術(shù)，電鑄制造還具有精度高、無切削力等優(yōu)點(diǎn)。因此，電鑄制造技術(shù)已被成功應(yīng)用于各種精密異型、復(fù)雜金屬零部件的制造和表面鍍層改性，如:精密磨具、電加工電極、航空航天類機(jī)械構(gòu)件等。
[0003]電鑄制造技術(shù)雖然具有高制造精度等優(yōu)點(diǎn)，但是和任何其他制造技術(shù)一樣，也存在一定的局限和缺點(diǎn)。在電鑄制造過程中，金屬離子的沉積層易出現(xiàn)麻點(diǎn)、針孔等缺陷，使其物理、機(jī)械性能下降，沉積內(nèi)應(yīng)力可能會(huì)引起變形，甚至開裂。由于尖端放電效應(yīng)和雜質(zhì)的影響，電鑄層的均勻性差，且生產(chǎn)周期較長(zhǎng)。許多專家、學(xué)者在生產(chǎn)實(shí)踐和試驗(yàn)研究中，采用了諸多方法來改善加工工藝，提高電鑄加工質(zhì)量。中國專利“陰極運(yùn)動(dòng)磨擦法精密電鑄成形工藝及裝置”提出(專利號(hào):CN200410065123):將電鑄芯模埋在堆滿硬粒子的電鑄槽中，并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或平動(dòng)，在電鑄過程中硬粒子在芯模的帶動(dòng)下磨擦、擠壓芯模表面，提高電鑄速度，改善鑄層質(zhì)量。中國專利“回轉(zhuǎn)體零件的高速射流噴射電鑄加工方法及裝置”提出(專利號(hào):CN201010588837):電鑄芯模半埋在堆滿硬質(zhì)粒子的電鑄槽中旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，電鑄射流噴嘴沿一定軌跡進(jìn)行掃描，對(duì)裸露的電鑄芯模表面進(jìn)行選擇性掃描電鑄，逐層堆砌成所需的零件，硬質(zhì)粒子或摩擦件對(duì)鑄層表面進(jìn)行磨擦，以去除沉積表面的積瘤、毛刺等缺陷。但是由于重力作用，埋在底層的芯模部分電鑄層受到的擠壓摩擦力大，埋在表層的芯模部分電鑄層受到的擠壓摩擦力小，仍會(huì)造成沉積層上下材質(zhì)不均勻。
[0004]還有一些其他提高電沉積制造質(zhì)量的方法，如中斷沉積過程，通過機(jī)械加工去除表面積瘤和毛刺后，再進(jìn)行二次沉積；或是選用添加劑改進(jìn)電沉積液配方，提高電沉積液溫度，改變攪拌速度和方式等，但是加工效果并不理想，得到的沉積層，往往存在裂縫、甚至分層等缺陷，使零件機(jī)械性能下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述電鑄加工中所存在的問題，本發(fā)明提出了一種離心式噴丸電鑄制造方法及裝置，利用旋轉(zhuǎn)離心力實(shí)現(xiàn)噴丸沖擊與電鑄沉積同步進(jìn)行，能夠制造組織均勻致密，壁厚可控的回轉(zhuǎn)體零件。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0007]—種離心式噴丸電鑄制造裝置，其特征在于，主要由電鑄槽、離心旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、電沉積系統(tǒng)和溶液循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成；所述溶液循環(huán)系統(tǒng)包括儲(chǔ)液槽、磁力栗、球閥、溢流閥、電鑄槽、收集板和螺旋提升器，所述電鑄槽內(nèi)壁上設(shè)有底板，所述收集板傾斜固定在電鑄槽底部，儲(chǔ)液槽與電鑄槽之間設(shè)有循環(huán)管道，所述磁力栗、壓力表、球閥設(shè)置在循環(huán)管道上，所述磁力栗并聯(lián)有溢流閥，所述電鑄槽的進(jìn)液口位于電鑄槽的頂面上，所述電鑄槽的出液口處設(shè)置有過濾器；所述離心旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括電機(jī)、傳動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)筒和葉盤，離心旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)固定在電鑄槽頂端，所述轉(zhuǎn)筒位于電鑄槽內(nèi)、通過傳動(dòng)裝置與電機(jī)連接，葉盤固定在轉(zhuǎn)筒外表面，且位于葉盤根部的轉(zhuǎn)筒筒壁上設(shè)有通孔；所述螺旋提升器固定在轉(zhuǎn)筒內(nèi)部；所述電沉積系統(tǒng)包括電源、電流表、電壓表、導(dǎo)電刷和芯模，芯模作陰極，所述電源的負(fù)極與芯模相連接，葉盤作陽極，電源的正極通過導(dǎo)電刷與葉盤接通，并在電路中串聯(lián)電流表和并聯(lián)電壓表，所述芯模固定在底板上。
[0008]優(yōu)選地，所述儲(chǔ)液槽中裝有溫控加熱器和攪拌器。
[0009]優(yōu)選地，所述電源為脈沖電源。
[0010]離心式噴丸電鑄制造方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0011](I)儲(chǔ)液槽中添加包含電沉積金屬陽離子的電鑄液，電鑄槽中添加直徑為I?4mm的硬質(zhì)顆粒；
[0012](2)開啟磁力栗，儲(chǔ)液槽中的電鑄液在磁力栗的作用下抽出送入電鑄槽的進(jìn)液口進(jìn)入的葉盤；開啟電機(jī)，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)傳動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)，葉盤、螺旋提升器隨轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)；在葉盤旋轉(zhuǎn)作用下，電鑄液受離心力作用被猛烈甩出，噴濺在圓筒形芯模表面，反應(yīng)生成電鑄層；同時(shí)，硬質(zhì)顆粒由螺旋提升器送至轉(zhuǎn)筒上方，落在高速旋轉(zhuǎn)的葉盤上，隨電鑄液一起噴射、擊打在芯模的表面，在電沉積反應(yīng)過程中復(fù)合表面噴丸處理；
[0013](3)沖擊芯模后，電鑄液、硬質(zhì)顆粒落在收集板上，電鑄液經(jīng)電鑄槽的出液口及過濾器流回儲(chǔ)液槽中，硬質(zhì)顆粒經(jīng)收集板的傾斜導(dǎo)流作用沉淀至電鑄槽底部，電鑄液、硬質(zhì)顆粒分別循環(huán)使用。
[0014]優(yōu)選地，所述步驟(I)中還包括通過溫控加熱器控制電沉積液的溫度保持在50°C?60°C，以及利用攪拌器攪拌電鑄液的過程。
[0015]優(yōu)選地，所添加的硬質(zhì)顆粒中75%選用直徑I?2.5毫米的絕緣陶瓷球丸，另有25%為所沉積金屬的球丸，所沉積金屬的球丸的直徑為2?4毫米，所沉積金屬的球丸逐漸溶解到所述電鑄液中補(bǔ)充電鑄液中所述金屬陽離子的濃度。
[0016]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速為100?800r/min，硬質(zhì)顆粒在溶液中的體積比為1/4?1/3。
[0017]本發(fā)明的方法和裝置可以實(shí)現(xiàn)如下有益效果:
[0018](I)在旋轉(zhuǎn)離心力作用下電鑄液和硬質(zhì)顆粒一起噴射、擊打在電鑄芯模的內(nèi)表面，在芯模的陰極表面金屬陽離子發(fā)生電化學(xué)還原反應(yīng)形成電鑄層；同時(shí)復(fù)合了表面噴丸沖擊處理，不僅可以有效的防止沉積表面吸附氣泡，抑制積瘤和凹坑，還可以在沉積層材料中形成殘余壓應(yīng)力層，改善其抗疲勞強(qiáng)度。
[0019](2)所述電鑄液的旋轉(zhuǎn)離心力是由電機(jī)通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生，離心力大小可通過改變傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比來控制、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，從而有效地提高電鑄沉積速度。
[0020](3)通過溶液循環(huán)系統(tǒng)使電鑄液循環(huán)，并且使電鑄液自上而下流過陰極與陽極之間，保證及時(shí)向加工區(qū)供給充足的電鑄液。
[0021](4)通過螺旋提升器將硬質(zhì)顆粒送入葉盤，在離心力作用噴射沖擊芯模，之后又落入下面的電鑄槽內(nèi)，循環(huán)使用。
[0022](5)在不加電鑄電源的情況下，可預(yù)先對(duì)零件表面進(jìn)行噴丸預(yù)處理，強(qiáng)化基體本身的機(jī)械性能，預(yù)處理后繼續(xù)通電進(jìn)行電鑄過程。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明所述離心式噴丸電鑄加工成形裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是離心式噴丸電鑄加工的沉積示意圖。
[0025]附圖標(biāo)記說明如下:
[0026]1-電機(jī)，2-傳動(dòng)裝置，3-轉(zhuǎn)筒，4-螺旋提升器，5-芯模，6-電鑄槽，7_底板，8_壓力表，9-球閥，10-溢流閥，11-磁力栗，12-儲(chǔ)液槽，13-電鑄液，14-攪拌器，15-溫控加熱器，16-過濾器，17-收集板，18-葉盤，19-電源，20-導(dǎo)電刷，21-硬質(zhì)顆粒22-電鑄層。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
[0028]如圖1、圖2所示，本發(fā)明所述的離心式噴丸電鑄制造裝置，主要由電鑄槽6、離心旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、電沉積系統(tǒng)和溶液循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成；所述溶液循環(huán)系統(tǒng)包括儲(chǔ)液槽12、磁力栗11、球閥9、溢流閥10、電鑄槽6、收集板17和螺旋提升器4，所述電鑄槽6內(nèi)壁上設(shè)有底板7，所述收集板17傾斜固定在電鑄槽6底部，儲(chǔ)液槽12與電鑄槽6之間設(shè)有循環(huán)管道，所述磁力栗11、壓力表8、球閥9設(shè)置在循環(huán)管道上，所述磁力栗11并聯(lián)有溢流閥10，所述電鑄槽6的進(jìn)液口位于電鑄槽6的頂面上，所述電鑄槽6的出液口處設(shè)置有過濾器16，所述儲(chǔ)液槽12中裝有溫控加熱器15和攪拌器14。溫控加熱器15可維持電鑄液13溫度穩(wěn)定在50°C?60°C之間，攪拌器14用于均勻混合溶液。所述離心旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括電機(jī)1、傳動(dòng)裝置2、轉(zhuǎn)筒3和葉盤18，離心旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)固定在電鑄槽6頂端，所述