葛洲坝镀铬操作油管磨削工艺

李鑫，昝竹青

哈尔滨电机厂有限责任公司 黑龙江哈尔滨 150040

1 序言

镀铬工艺是利用电解的原理将导电体铺上一层金属铬的方法。镀铬工艺种类较多，按其用途可分为：①防护、装饰性镀铬。②镀硬铬。③镀乳白铬。④镀松孔铬。⑤镀黑铬。

葛洲坝水电返修项目操作油管，为提高表面硬度及耐磨性能，采用镀硬铬方式，其镀层具有极高的硬度和耐磨性，可延长工件使用寿命，还可用来修复被磨损零件的尺寸公差；镀硬铬的厚度一般为10～50μm，也可根据需要而定，有的可达200～800μm。

硬铬又称耐磨铬，是机械零件中经常用到的一种镀铬工艺。根据其镀铬方式，又分为磨削镀铬和尺寸镀铬。磨削镀铬工艺过程较为简单，镀铬层厚度的尺寸要求相对宽松，镀铬后通过磨削加工的方式达到最终工件尺寸要求，但磨削加工较为困难；尺寸镀铬通过较为复杂的镀铬工艺要求，在保证铬层均匀的情况下，可以严格地控制镀层厚度，镀铬后可达到成品要求，无需再加工，在原材料利用、能源节约等方面较磨削镀铬有明显的优势，但镀铬成本较高。此次制造的葛洲坝操作油管使用的是磨削镀铬方式，在油管外圆设计了镀铬后再加工。

2 操作油管结构及镀铬要求

操作油管外圆为阶梯轴结构（见图1），两段轴上镀铬范围分别为φ290mm×1375mm和φ480mm×640mm，加工后镀层厚度要求为350μm。镀铬层加工后有R0.03mm同轴度要求，表面粗糙度值Ra为0.8μm，直径尺寸公差仅为0.05mm。由于镀硬铬的硬度较高，无法采用常规的车削加工，需采用磨削方式。而操作油管总长2170mm，最大外圆680mm，因为工件较大，常规磨床无法装夹，最终只能选择在卧式车床上采取磨削的方式加工油管镀铬层（见图2）。

图1 操作油管外圆的阶梯轴结构

图2 在卧式车床上采取磨削的方式加工油管镀铬层

3 磨削工具的选用

操作油管在数控卧式车床上装夹加工。因卧式车床为非专业磨床，没有较好的冷却设计，加工精度不高，所以安装冷却设备及选择磨削工具非常重要。经过前期试验加工，总结出在磨削前需要准备的工具见表1。使用这些工具后，能达到较好的加工效果。

表1 磨削前需要准备的工具

4 操作油管的装夹、找正要求

（1）装夹 因操纵油管大部分表面都为镀铬层，并且两段镀铬层有同轴度0.03mm要求，需在一个工位打磨完成，所以采用卧式车床卡盘装夹工件φ680mm法兰外圆，另一端用顶尖支撑轴堵端面，找正后装夹牢固。工件的装夹如图3所示。

图3 工件的装夹

（2）找正 因此次只是磨削油管外圆镀铬层，其余尺寸已精加工完成，根据图1所示同轴度要求，应按油管法兰端右侧端面φ523mm止口找正，但止口已被卡盘挡住，只能按φ680mm法兰外圆找正。因工件镀铬前加工时φ680mm法兰外圆与φ523mm止口在一个工位加工，同轴度较高，所以可以作为找正基准。机床架百分表在圆周方向测量两段镀铬层远端位置，检查同轴度，检测镀铬层余量是否满足最后打磨尺寸要求，合格后，进行后序加工。

5 冷却管的安装

因工件镀铬层材质较硬，使用砂轮机磨削时快速产生热量，如不迅速降温，会导致工件受热膨胀，以至于憋停砂轮机，影响加工及产品质量，所以在磨削时进行降温是非常必要的。

根据卧式车床的结构，可采取用机床切削液对工件局部冷却的方式进行降温。具体实施方法：将机床喷射切削液的软管通过铁丝固定在砂轮机上，将管口对准砂轮机磨削工件的位置，当砂轮机磨削工件时，冷却管随着砂轮机一起移动，对磨削位置进行降温。切削液同时带走脱落的砂轮颗粒和硬铬颗粒，保护机床导轨面不受磨损。注意冷却管需放置在砂轮机电动机的相反一侧，防止切削液飞溅而损坏电动机。

6 磨削工艺过程

准备工作完成后，开始进行磨削。

1）粗磨两段镀铬层，进给速度控制在0.02～0.04mm/min，砂轮机进给量3mm/r。对于φ480mm外圆，机床转速为50r/min；对于φ290mm外圆，机床转速为60r/min。将镀铬层磨圆，去除高点，期间需用温度计实时监测镀铬层温度变化。

2）测量磨圆后的镀铬层直径尺寸，并使用测厚仪测量镀铬层厚度。计算当镀铬层直径尺寸达到图样要求公差后，最浅镀铬层厚度是否满足图样要求的0.35mm，合格后可继续粗磨；如不合格，需根据实际测量情况查看是否能进行调整，若无法调整，则需考虑重新进行镀铬。

3）使用百分表测量工件同轴度情况。合格后粗磨两段镀铬层，冷却、测温及尺寸测量继续配合进行。粗磨过程中因工件磨削部位尺寸较长，所以如果外圆磨削后出现斜度误差，则可采用分段磨削的方式来减少斜坡高、低点的差值，使外圆斜度小于最终的尺寸公差。

4）在单边剩余0.05mm余量时，装夹砂带机进行精磨、抛光。砂带机进给量为3mm/r。对于φ480mm外圆，机床转速为50r/min；对于φ290mm外圆，机床转速为60r/min。

7 镀铬产生的后续问题处理

1）操作油管φ480mm外圆镀铬后，40mm长倒角位置与镀铬层相接处存在台阶；φ480mm外圆另一端φ500mm止口平面存在多余的镀铬层（见图4两处圆圈标注的位置），影响外观质量，并且在使用时存在镀铬层损坏、脱落的风险隐患。

图4 加工缺陷所在的位置示意

处理方案：①手工使用砂轮机，将砂轮片紧贴φ500mm止口平面，向φ480mm外圆侧逐渐打磨，去除多余的镀铬层，卧式车床配合旋转工件。打磨时对周围镀铬层进行防护，避免损坏镀铬层。②卧式车床装夹砂轮机，换新砂轮片，贴紧φ500mm止口平面，向φ480mm外圆侧打磨手工剩余的多余镀铬层。在不打磨到φ480mm外圆的情况下，尽可能去除多余镀铬层。最终止口平面根部位置允许存在较小接刀台。③按φ480mm外圆40mm长倒角角度，顺磨φ480mm外圆镀铬层，要求镀铬层与倒角光顺过渡。④卧式车床装夹砂带机，打磨抛光φ480mm外圆镀铬层，提高外观质量。

2）由于镀铬工艺会在镀铬前将工件进行浸酸活化，此时会将图4所示的操作油管内腔区域的防锈底漆溶解掉。在镀铬层磨削后，内腔表面产生了一层浮锈，由于内腔空间较小，因而无法通过砂轮机等设备打磨除锈。经过多种方案尝试，使用能溶解锈的溶液擦拭，去除浮锈，是较为可行的方案，具体如下：①用白布蘸取200号溶剂汽油，清理操作油管内腔油污及杂质。②用白布蘸取稀释后的磷酸液，擦拭清除内腔存在的锈蚀。③清理后用风管吹干内腔表面。④全面清理工件。⑤及时对工件内表面进行清理、涂防锈漆。

注意事项：①用磷酸液清除锈蚀前，管内的油污及杂质一定要清除干净，否则会影响除锈效果。②清理φ440mm内圆锈迹时，由于位置较深，需使用长棍捆绑白布，蘸取磷酸液进行擦拭除锈。

预防措施：对于存在内腔结构的工件，镀铬前无需进行涂漆防锈。在镀铬后，应立即对内腔进行清理，并涂防锈漆，防止非加工面生锈。

8 结束语

采用该磨削工艺方法，有效解决了镀铬层硬度较高、尺寸公差较小的加工难题，对于轴类镀铬零件的加工具有一定的参考价值。