机翼阻流系统铝合金活塞套的加工

易震海 黄一凇

摘 要：本文以机翼阻流系统铝合金活塞套典型零件加工为例，阐述了铝合金活塞套加工工艺方法路线，分析了加工工艺难点及关键技术，并重点介绍了铝合金活塞套加工中遇到的关键技术问题及解决方案，尤其是引进和吸收的国外草铬酸阳极化、玻璃纤维软爪的应用和电刷镀草铬酸阳极化修补技术，填补了公司外贸转包生产的技术空白，提高了活塞套产品合格率，推动了与国外客户作动系统产品项目的合作。

关键词：活塞套 草铬酸阳极化 硬质阳极化 玻璃纤维软爪 珩孔 电刷镀

中图分类号：TP24 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）06（c）-0114-02

1 概述

机翼阻流系统铝合金活塞套是我公司承制的外贸产品，该系列产品主要组装在民用航空飞机机翼上，产品设计要求严格，可靠性要求高，制造难度大。为此，公司引进了国外先进的技术，并组织相应的技术攻关工作，工艺流程的规范和细化，满足了客户的要求。

2 产品特征及工艺方案

机翼阻流系统铝合金活塞套是液压系统中的执行元件，该类活塞套主要特点是：零件使用铝合金材料，重量轻，零件外表面采用了草铬酸阳极化，使零件能够耐腐蚀、抗盐雾；内孔为硬质阳极化膜层，有较严的粗糙度和尺寸公差要求，具有较高的耐磨性；而为确保零件螺纹处在草铬酸阳极化、硬质阳极化时能够导电，该类零件螺纹处采用化学转换膜处理。

将三种表面处理方法结合在同一个零件上，是该活塞套类零件的主要特征，由于草铬酸阳极化和硬质阳极化膜层需要镀在铝合金基体不同的部位，我们进行了试验验证，固化的工艺方案如下

下料→车削加工→钻孔及铣槽→去毛刺→钻孔及铣槽→标印→去毛刺→清洗→着色渗透检查→清洗→检验→草铬酸阳极化→镗孔→去毛刺→清洗→检验→硬质阳极化→珩孔→清洗→检验→化学转换膜→检验→电刷镀草铬酸阳极化修补（按需要进行）→包装。

3 草铬酸阳极化处理工艺

草铬酸阳极化的原理是通过电解作用在零件表面生成致密的抗腐蚀的氧化铝涂层，氧化铝涂层是在铬酸和草酸的环境中产生的。草铬酸阳极化膜层是产品质量的关键因素，若草铬酸阳极化膜层不致密，或者其表面有轻微损伤，则在电流的作用下，将直接被硬质阳极化击穿导致零件报废。

为解决该技术难题，我公司购买了法国的专利技术，组建了草铬酸阳极化生产线，其主要工艺方法如下。

碱液清洗→热水清洗→冷水清洗→酸洗液去氧→流动冷水清洗→草铬酸阳极化处理→流动冷水清洗→干燥零件。

处理过程需对电压、温度、时间等参数的控制，为确保草铬酸阳极化的工艺稳定性，需对膜层吸附能力损失检查、低电压试验检查、膜层厚度检查，还需要定期对槽液进行分析、化验等。

4 玻璃纤维软爪的应用

车削加工及镗孔由数控车加工完成，镗孔工序加工是关键，镗内孔的目的是去除内孔草鉻酸层，再在后期镀上硬质阳极化膜层。

由于镗孔时必须保证草铬酸阳极化膜层无任何损伤，故不能使用传统的20号钢软爪。在试制初期，我们采用的是夹布胶木软爪，这种软爪的特点就是夹持铝质、铜质等软性金属零件时不易使零件变形，也不会夹伤零件且易修整，缺点是在长时间大批量加工及冷却液长期的冲刷下，软爪自身容易产生变形，不利于高精度零件的加工。

通过引进玻璃纤维软爪，经反复试验调试后，加工产品质量状态稳定，重复定位精度高，能够有效消除零件夹伤问题，同时保证了镗削内孔同轴度Φ0.01的要求，保证了产品质量，提高了生产效率。

5 硬质阳极化处理工艺

由于零件在完成草铬酸阳极化后还需进行硬质阳极化处理工序，草铬酸阳极化膜层不导电，用镗孔的方法将需要作硬质阳极化处理的内孔部位进行加工，露出铝合金基体，并保证孔的尺寸及粗糙度要求。硬质阳极化膜层将产生在无草铬酸阳极化膜层的基体上，其主要工艺方法如下：

检查外观→丙酮清洗→钛合金夹具装挂零件→硬质阳极化处理→流动冷水清洗（2次）→热水清洗→干燥零件→檢测膜层质量

硬质阳极化处理过程中需对电流、电压、温度、时间等工艺参数控制，对膜层厚度检查，并进行膜层硬度测试和防腐蚀性测试，确保硬质阳极化膜层的质量。

6 珩孔加工工艺改进

对零件内孔硬质阳极化膜层进行精加工，我们采用珩磨的加工方法，为了进一步减小零件被碰伤的可能性，我们在珩磨上进行了改进。在珩磨加工过程中，由于珩磨杆过长也会碰伤到内孔台阶的草铬酸层，严重的会将草铬酸层直接珩掉，露出铝基体。由于在珩磨厂商购买标准珩磨杆导削槽和珩磨油石过长（硬质阳极化内孔长34.5mm，标准珩磨杆导削槽尺寸约为47.8mm），为此，我们根据需要修改了珩磨杆和油石，方法如下。

（1）用铜棒加工保护套用于磨削珩磨杆导削槽，并用线切割把铜套沿轴线分开，，把分开的铜套放在珩磨杆外，使珩磨杆在磨削过程中不被夹变形或夹伤，起保护作用；

（2）用数控磨床把珩磨杆的导削槽加工致合适尺寸；

（3）将油石两头均匀的锯下合适的尺寸，使得油石尺寸大约在40mm左右；

（4）将油石和珩磨杆配套后加工零件。

通过珩磨改进，不仅保证内孔的尺寸、圆柱度、粗糙度和硬质阳极化膜层的厚度，还减少草铬酸阳极化膜层的碰伤，提高产品的合格率。

7 电刷镀草铬酸阳极化修补技术

草铬酸阳极化膜层非常脆弱，极易碰伤，大批量生产过程中，后续工序加工过程中仍有部分零件损伤，导致草铬酸阳极化膜层局部损伤，因产品为飞机机翼液压系统中的执行元件，不允许通过化学转换膜修复。为此，从法国引进了电刷镀阳极化修补（SIFCO方法）技术，用于损伤零件的修补。该技术使用Alorade SBA4750槽液，在15～20℃下，对于铝合金2024材料电压（35±0.5）V，铝合金7075材料电压（25±0.5）V，时间2～5min，该修补技术能确保修补处膜层与原膜层颜色一致，用低电压测试零件表面无电流间断现象，并能保证产品的耐腐蚀、抗盐雾等特性，挽回了草铬酸阳极化处理后因碰伤导致报废的零件。

8 结语

飞机机翼阻流系统元件活塞套转包生产项目完成后，本项目技术要点将广泛应用到我公司其它同类作动系统产品项目中，尤其是引进和吸收的国外草铬酸阳极化、玻璃纤维软爪的应用和电刷镀草铬酸阳极化修补技术，填补了公司的三项技术空白；工艺流程的规范和细化，大大提高了活塞套产品合格率，使生产效率也得到大大提高，同时可推动与国外客户同类作动系统产品项目的合作。

参考文献

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