| 摘要：辐条是自行车等轻型运输工具的常用零件。滚具是辐条电镀加工的辅助设备。在滚具设计中，应以机械强度、绝缘性能及良好的导电方式为重点。采用隐蔽式中心阴极导电方式，效果良好。辐条电镀滚具也可应用到其它细长类工件的电镀加工。 关键词：辐条;滚具;导电方式 引言 辐条是自行车及各类轻型运输工具中使用最多的零件。通常用碳钢材料制造。作为轴皮和轮圈的连接件，除应具有一定的抗拉强度外，还应有良好的防护性能和漂亮的外观[1]。 采用镀锌或铜/镍/铬或铜锡合金/铬等多层结构镀层为最常见的表面处理方法。 由于辐条外形细长，数量和规格繁多，传统的手工挂镀，费工费时，镀层一致性差，生产效率极低，而滚镀方法可大大提高生产效率。在电解液成分正常、电沉积的工艺条件规范的情况下，滚具就成为影响镀层质量的重要因素。 长期以来，经过专业工作者的不断研究探索，相互借鉴，辐条电镀滚具已逐渐成为专用的一类电镀加工辅助设备。本文着重介绍辐条电镀滚具的设计要点及在生产中的应用。 1对滚具的基本要求 1)足够的机械强度和载重能力，坚固耐用; 2)辐条的装入和卸出快捷方便，缩短生产辅助工时; 3)能有效地防止辐条散落(俗称掉条); 4)工作时运行平稳，维修方便; 5)由滚具漏电所造成的附加金属材料消耗要少。 2滚具的主要形式 以载活主轴与水平方向夹角来区分：主轴与水平方向成零度角的为直式滚具;主轴与水平方向有倾斜角度的为斜式滚具。 直式滚具工作时，是将一定数量的辐条装入四周有许多小孔的塑料筒中为一单元，该结构可以有效防止掉条，但因塑料筒要封闭，使装入和卸出不方便，生产辅助工时较长。故仅适用于小批量生产。 斜式滚具的倾角一般为30°或45°，依据承载量的多少，又有单侧和双侧两种。斜式滚具中，花盘上的花孔与每一个阴极导电单元相对应。工作时，是将一定数量的辐条装入花孔和阴极导电单元外侧的挡圈中，操作者可用双手持辐条轻松装入和卸出，缩短了辅助工时，适用于大批量生产。 各式滚具的转数均在10r/min以内，一般设计为4～6r/min。 3滚具基本结构组成 3.1支架部分支架是滚具的主体支撑部分，采用碳钢材料制造。要求有足够的机械强度，起吊时平稳。工作时浸入电解液内的部分要有良好绝缘，可进行玻璃钢涂覆。 3.2传动部分 采用齿轮机构减速，使主轴达到规定的转数。应特别指出：工作在电解液内的聚氯乙烯板齿轮的制造精度应取负公差，运行中有一定松驰的量。即应充分考虑到热胀冷缩对齿轮咬合的影响((聚氯乙烯材料线胀系数为钢的5～6倍)。否则，在温度较高电解液(如铜锡合金或镍，工作温度55～60℃)中工作会发生运行不畅，甚至卡死的现象。 3.3花盘 是固定安装在主轴上的圆形盘，其位置可沿主轴方向移动，以适应不同长度的辐条加工。通常用聚氯乙烯板制造。盘上分布若干梅花形的孔，孔的位置与导电盘上的导电单元相对应。梅花孔曲线要圆滑，其作用是防止辐条在滚动中落入镀槽内，并使辐条在孔中匀速平稳的翻动。 3.4导电盘 同样是固定在主轴上的圆盘，用聚氯乙烯板制造。盘上分布若干阴极导电单元，单元内装有阴极导电装置，导电装置的边缘装有档圈，用以防止辐条落入镀槽中。 3.5阴极导电系统 滚具的阴极导电回路，由辐条与单元内的阴极导电部分接触，导电阴极经带绝缘的导线引出，再把各单元的连接导线汇总至滚具的导电轴上，导电轴安放在镀槽边缘上的V型导电座上，导电座与整流器铜排相接。 由于回路较多，对连接导线要选择足够的截面，各接触部位也应接触良好[2]，避免个别单元内不导电或电流不均匀现象。 4阴极导电方式 在辐条滚镀加工中，阴极导电方式对电沉积影响最大。主要有下列三种形式。 4.1环形导电方式 辐条的螺纹一端与导电环内侧接触，导电环接入阴极回路。该方式从技术上是可行的，但在使用中发现辐条与导电环的接触部位有圈印或点状腐蚀等疵病，这些缺陷当电解液的组成及工艺参数偏离最佳状态时更为明显。 4.2片状导电方式 从提高导电性能出发，使较多支辐条和阴极直接接触，选用导电性能良好的铜板，制成圆形片状阴极。此种导电方式工作时，多数辐条与阴极片接触，接触点在辐条有螺纹的一端的端头部位。此种导电方式在使用中发现，辐条镀层仍有不均匀和端头腐蚀等疵病。 此外，由于阴极面积较大，沉积在导电片上的金属也较厚，增加了金属材料的损耗和更换铜导电片的频率。 4.3隐蔽式中心阴极 当采用环形和片状导电阴极时，通电开始的瞬间，辐条靠近阴极一端的金属离子迅速放电，局部电流较大。迅速放电的结果使近阴极区的金属离子浓度急剧下降。 从物质在电解质溶液中的传递理论得知：金属离子的补充要依靠电迁移，扩散和对流三种形式。因辐条在滚镀中运行速度较慢，金属离子不能及时补充。这样一来，在电沉积过程中，阴极区金属离子浓度经常低于电解液内部金属离子浓度，电极反应的过程被浓差极化所控制，势必导致镀层质量变坏。 基于以上分析，滚具的阴极导电方式应该能消除浓差极化带来的不利影响。采用隐蔽式中心阴极就能达到上述目的，并在生产实践中得到了验证。 隐蔽式中心阴极面积较小，安装在导电单元的中心位置，形同一个垫圈，用聚氯乙烯(或有机玻璃、尼龙等材料)螺栓固定，当装入规定数量的辐条后，阴极被包围其中，呈隐蔽状态，只有15%～20%的辐条与阴极直接接触，其余大部分辐条是在滚动中交替与阴极接触。这样一来，起始电流大为降低，消除。 5应用实例 笔者单位采用双侧30°斜式滚具，导电盘直径为Φ300;每个盘上均布8个导电单元，导电单元直径为Φ70;阴极导电方式为隐蔽式中心阴极;阴极几何尺寸：内径Φ12mm，外径Φ21mm，厚度2mm;阴极材料为A3;每单元装填辐条100～110支;滚具总装载量3200～3520支，滚具转数6r/min，加工范围辐条长度为189mm～305mm，阴极更换周期20～30d(两班制生产)，产品合格率99.4%以上。 6结论 在辐条的电镀过程中，滚具的优劣起着极其重要的作用。滚具应该有足够的机械强度、良好的绝缘及合理的阴极导电装置，才能在大批量生产中达到优质高产，取得较好的经济效益。最后指出：辐条电镀滚具同样适用于外形类似辐条的各类细长工件的电镀加工。如某医疗器械公司加工Φ4mm×320mm杆状零件镀光亮镍，过去在外协单位采用挂镀，镀层外观一致性差，且有挂钩印痕，不能满意。后来委托我厂加工，镀层光亮美观，为整机配套一致性好，受到用户称赞。 |
