浅谈油缸活塞杆的质量控制

孙俊玲

（榆次液压有限公司，山西 晋中 030600）

0 引言

活塞杆是支持活塞做功的连接部件，大部分应用在油缸、气缸的运动执行部件中，是一个运动频繁、技术性要求高的运动部件。活塞杆通常采用45钢做成实心杆或空心管。由于活塞杆是细长轴加工且在使用过程中会经受磨粒冲刷，极易产生磨损，因此加工要求很高，其表面粗糙度要求为Ra0.4μm～Ra0.8μm，对同轴度、耐磨性要求严格。而其表面粗糙度、同轴度、耐磨性的优劣会直接影响到整个产品的寿命和可靠性。为提高油缸活塞杆的表面耐磨性能，延长其使用寿命，目前国内主要采用滚压加工技术和表面镀铬（镀层厚度0.03mm～0.05mm）并抛光的方式来进行油缸活塞杆的加工。

本文通过用户反馈回的螺旋钻机支腿油缸活塞杆电镀层受损实例，对该类活塞杆加工质量的控制及镀层失效的原因进行分析。

1 检测分析

1.1 受损镀层分析

受损活塞杆主要几何参数为：总长1 300mm，电镀部分杆径Φ110mm，长940mm.活塞杆材料采用45钢实心杆，其采购回来后不进行任何热处理及表面处理。其电镀工艺为：备料→除油→清洗→弱侵蚀→预热→阳极腐蚀→电镀铬→水洗→除氢。受损活塞杆宏观图如图1所示。图2为活塞装配处。

从图3～图8中看到：靠活塞端电镀部分长度340 mm范围表面未见镀层受损（见图3）；电镀部分中部至球头方向电镀层腐蚀、脱落处逐渐增多（见图4），且有一处电镀层缺损部位基体表面有蜂窝状腐蚀（见图5），局部放大图像可见缺损部位周围电镀层表面分布有数量较多的麻点、针孔（见图6）；靠球头端电镀部分杆径倒角面有撞击痕迹，球体表面有两条半圆状接触磨亮带（见图7、图8）。

图1 受损活塞杆宏观图

图2 活塞杆活塞装配处

图3 靠活塞端镀层未受损

图4 球头方向镀层受损

图5 镀层受损蜂窝状腐蚀

图6 镀层受损区局部放大

经上述受损镀层分析可知，靠装配活塞端的活塞杆电镀部分表面镀层未见腐蚀受损，由活塞杆电镀部分中部至球头方向，电镀层损失逐渐增多，且电镀部分表面可见分布有数量较多的麻点、针孔。

螺旋钻机在工作过程中，支腿油缸活塞杆处于伸出状态，致使活塞杆伸出部分不可避免地受到施工环境中腐蚀性介质的腐蚀和粉尘污染物的影响。而电镀层表面存在的麻点、针孔在腐蚀性介质下形成腐蚀源，导致活塞杆基体和电镀层局部腐蚀进而扩展至电镀层局部脱落。

图7 球头表面接触磨亮带（侧面）

图8 球头表面接触磨 亮带（正面）

1.2 分析结果

活塞杆电镀层分布有麻点、针孔缺陷，在腐蚀介质侵蚀下形成腐蚀源，电镀工艺存在问题是活塞杆电镀层受损的主要原因。

2 活塞杆电镀质量控制

铬是一种略带蓝色的银白色金属，在空气中铬很容易氧化而生成一层很薄的致密氧化膜，这层膜呈透明状，机械强度高且能长时间保持光泽。铬具有化学稳定性高、耐磨、硬度高、反光性能好的特征，使用其作为镀层的前沿哨兵，可抵抗各种腐蚀介质的侵袭。

在活塞杆高强度钢上采用电镀铬作为耐磨防护镀层，满足其耐磨性能要求，是一种比较好的增加表面硬度、防腐蚀的方法。该方法具有表面光洁度好、不会生锈、电镀过程中原零件变形小、弥补零件不到位尺寸及美观等优点。但该工艺成本高、对零件加工表面光洁度要求高且镀铬层极易存在微裂纹，而微裂纹往往使防护层的耐腐蚀性变差，基体的腐蚀会造成镀层过早的剥落，所以对电镀铬工艺的控制要非常严格。

2.1 镀铬工艺特点

电镀铬用途广泛，且工艺相当复杂，具有以下特点：

（1）镀铬阴极电流特别低。因为在铬酸溶液中进行镀铬时，存在金属铬的沉积、三价铬的生成、大量的氢析出等现象，且镀铬电解液中需添加一定的阴离子，需要在很负的电位下才可获得连续的镀层。

（2）镀铬所使用的电流密度很高。

（3）镀铬过程中获得光亮铬层的范围很狭小。需要在操作过程中严格按照工艺规范执行，正确地控制镀液与电流密度之间的关系，才可获得较宽且光亮的铬层。

（4）镀铬电解液的分散能力极低。有孔眼、凹入部位的零件不易镀上铬层，易出现类似鱼眼圈无镀层现象。

2.2 镀层的失效模式分析

活塞杆电镀工艺过程属于一种特殊过程，对其过程的控制尤为重要。可通过研究镀层的失效模式来进行活塞杆电镀质量的控制。表1为镀层的失效模式分析。

表1 镀层的失效模式分析

通过对电镀过程进行失效模式分析，找出影响镀层质量的所有因素，并针对各因素制定纠正预防措施，确保电镀层不失效。

2.3 镀层质量控制

通过对电镀工艺失效模式分析可知，要想控制好活塞杆镀层质量，应注意以下几点：①严格按照电镀工艺执行，控制好电镀过程中的各参数，确保镀层均匀、连续、无裂纹且厚度达到工艺要求；②确保活塞杆本身表面光洁度达到标准要求，且无杂质、疏松等缺陷。

3 结论

对45钢制造的实心活塞杆，为提高其耐磨性、抗腐蚀能力，在活塞杆的表面采用镀铬的方式。要得到均匀、连续、厚度达到工艺要求、无裂纹、结合力强、硬度高的镀层，镀铬前应确保活塞杆表面无杂质、疏松等缺陷，且对于抗拉强度大的大型活塞杆应进行镀前去应力；镀铬过程中应严格按照工艺程序及工艺参数进行操作，才能保证镀层质量。

［1］章葆澄.电镀工艺学［M］.北京：北京航空航天大学出版社，1993.

［2］陈天玉.不锈钢表面处理［M］.北京：化学工业出版社，2004.

［3］藏克江.液压缸［M］.北京：化学工业出版社，2002.