機翼阻流系統鋁合金活塞套的加工

易震海 黃一凇

摘 要：本文以機翼阻流系統鋁合金活塞套典型零件加工為例，闡述了鋁合金活塞套加工工藝方法路線，分析了加工工藝難點及關鍵技術，并重點介紹了鋁合金活塞套加工中遇到的關鍵技術問題及解決方案，尤其是引進和吸收的國外草鉻酸陽極化、玻璃纖維軟爪的應用和電刷鍍草鉻酸陽極化修補技術，填補了公司外貿轉包生產的技術空白，提高了活塞套產品合格率，推動了與國外客戶作動系統產品項目的合作。

關鍵詞：活塞套 草鉻酸陽極化 硬質陽極化 玻璃纖維軟爪 珩孔 電刷鍍

中圖分類號：TP24 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）06（c）-0114-02

1 概述

機翼阻流系統鋁合金活塞套是我公司承制的外貿產品，該系列產品主要組裝在民用航空飛機機翼上，產品設計要求嚴格，可靠性要求高，制造難度大。為此，公司引進了國外先進的技術，并組織相應的技術攻關工作，工藝流程的規范和細化，滿足了客戶的要求。

2 產品特征及工藝方案

機翼阻流系統鋁合金活塞套是液壓系統中的執行元件，該類活塞套主要特點是：零件使用鋁合金材料，重量輕，零件外表面采用了草鉻酸陽極化，使零件能夠耐腐蝕、抗鹽霧；內孔為硬質陽極化膜層，有較嚴的粗糙度和尺寸公差要求，具有較高的耐磨性；而為確保零件螺紋處在草鉻酸陽極化、硬質陽極化時能夠導電，該類零件螺紋處采用化學轉換膜處理。

將三種表面處理方法結合在同一個零件上，是該活塞套類零件的主要特征，由于草鉻酸陽極化和硬質陽極化膜層需要鍍在鋁合金基體不同的部位，我們進行了試驗驗證，固化的工藝方案如下

下料→車削加工→鉆孔及銑槽→去毛刺→鉆孔及銑槽→標印→去毛刺→清洗→著色滲透檢查→清洗→檢驗→草鉻酸陽極化→鏜孔→去毛刺→清洗→檢驗→硬質陽極化→珩孔→清洗→檢驗→化學轉換膜→檢驗→電刷鍍草鉻酸陽極化修補（按需要進行）→包裝。

3 草鉻酸陽極化處理工藝

草鉻酸陽極化的原理是通過電解作用在零件表面生成致密的抗腐蝕的氧化鋁涂層，氧化鋁涂層是在鉻酸和草酸的環境中產生的。草鉻酸陽極化膜層是產品質量的關鍵因素，若草鉻酸陽極化膜層不致密，或者其表面有輕微損傷，則在電流的作用下，將直接被硬質陽極化擊穿導致零件報廢。

為解決該技術難題，我公司購買了法國的專利技術，組建了草鉻酸陽極化生產線，其主要工藝方法如下。

堿液清洗→熱水清洗→冷水清洗→酸洗液去氧→流動冷水清洗→草鉻酸陽極化處理→流動冷水清洗→干燥零件。

處理過程需對電壓、溫度、時間等參數的控制，為確保草鉻酸陽極化的工藝穩定性，需對膜層吸附能力損失檢查、低電壓試驗檢查、膜層厚度檢查，還需要定期對槽液進行分析、化驗等。

4 玻璃纖維軟爪的應用

車削加工及鏜孔由數控車加工完成，鏜孔工序加工是關鍵，鏜內孔的目的是去除內孔草鉻酸層，再在后期鍍上硬質陽極化膜層。

由于鏜孔時必須保證草鉻酸陽極化膜層無任何損傷，故不能使用傳統的20號鋼軟爪。在試制初期，我們采用的是夾布膠木軟爪，這種軟爪的特點就是夾持鋁質、銅質等軟性金屬零件時不易使零件變形，也不會夾傷零件且易修整，缺點是在長時間大批量加工及冷卻液長期的沖刷下，軟爪自身容易產生變形，不利于高精度零件的加工。

通過引進玻璃纖維軟爪，經反復試驗調試后，加工產品質量狀態穩定，重復定位精度高，能夠有效消除零件夾傷問題，同時保證了鏜削內孔同軸度Φ0.01的要求，保證了產品質量，提高了生產效率。

5 硬質陽極化處理工藝

由于零件在完成草鉻酸陽極化后還需進行硬質陽極化處理工序，草鉻酸陽極化膜層不導電，用鏜孔的方法將需要作硬質陽極化處理的內孔部位進行加工，露出鋁合金基體，并保證孔的尺寸及粗糙度要求。硬質陽極化膜層將產生在無草鉻酸陽極化膜層的基體上，其主要工藝方法如下：

檢查外觀→丙酮清洗→鈦合金夾具裝掛零件→硬質陽極化處理→流動冷水清洗（2次）→熱水清洗→干燥零件→檢測膜層質量

硬質陽極化處理過程中需對電流、電壓、溫度、時間等工藝參數控制，對膜層厚度檢查，并進行膜層硬度測試和防腐蝕性測試，確保硬質陽極化膜層的質量。

6 珩孔加工工藝改進

對零件內孔硬質陽極化膜層進行精加工，我們采用珩磨的加工方法，為了進一步減小零件被碰傷的可能性，我們在珩磨上進行了改進。在珩磨加工過程中，由于珩磨桿過長也會碰傷到內孔臺階的草鉻酸層，嚴重的會將草鉻酸層直接珩掉，露出鋁基體。由于在珩磨廠商購買標準珩磨桿導削槽和珩磨油石過長（硬質陽極化內孔長34.5mm，標準珩磨桿導削槽尺寸約為47.8mm），為此，我們根據需要修改了珩磨桿和油石，方法如下。

（1）用銅棒加工保護套用于磨削珩磨桿導削槽，并用線切割把銅套沿軸線分開，，把分開的銅套放在珩磨桿外，使珩磨桿在磨削過程中不被夾變形或夾傷，起保護作用；

（2）用數控磨床把珩磨桿的導削槽加工致合適尺寸；

（3）將油石兩頭均勻的鋸下合適的尺寸，使得油石尺寸大約在40mm左右；

（4）將油石和珩磨桿配套后加工零件。

通過珩磨改進，不僅保證內孔的尺寸、圓柱度、粗糙度和硬質陽極化膜層的厚度，還減少草鉻酸陽極化膜層的碰傷，提高產品的合格率。

7 電刷鍍草鉻酸陽極化修補技術

草鉻酸陽極化膜層非常脆弱，極易碰傷，大批量生產過程中，后續工序加工過程中仍有部分零件損傷，導致草鉻酸陽極化膜層局部損傷，因產品為飛機機翼液壓系統中的執行元件，不允許通過化學轉換膜修復。為此，從法國引進了電刷鍍陽極化修補（SIFCO方法）技術，用于損傷零件的修補。該技術使用Alorade SBA4750槽液，在15～20℃下，對于鋁合金2024材料電壓（35±0.5）V，鋁合金7075材料電壓（25±0.5）V，時間2～5min，該修補技術能確保修補處膜層與原膜層顏色一致，用低電壓測試零件表面無電流間斷現象，并能保證產品的耐腐蝕、抗鹽霧等特性，挽回了草鉻酸陽極化處理后因碰傷導致報廢的零件。

8 結語

飛機機翼阻流系統元件活塞套轉包生產項目完成后，本項目技術要點將廣泛應用到我公司其它同類作動系統產品項目中，尤其是引進和吸收的國外草鉻酸陽極化、玻璃纖維軟爪的應用和電刷鍍草鉻酸陽極化修補技術，填補了公司的三項技術空白；工藝流程的規范和細化，大大提高了活塞套產品合格率，使生產效率也得到大大提高，同時可推動與國外客戶同類作動系統產品項目的合作。

參考文獻

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