芯棒的螺紋在芯棒工作時(shí)起到一個(gè)連接配合作用,有內(nèi)螺紋和外螺紋兩種形式,需經(jīng)常和輔助段擰接和脫卸,并且工作時(shí)頻繁受到水的沖洗,要求芯棒螺紋部位具有良好的耐磨性和耐腐蝕性。磷化是一種化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的過程,所形成的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜。在芯棒加工的最后一道工序中,螺紋的磷化產(chǎn)生的磷化膜保證了芯棒螺紋達(dá)到良好的耐磨性和耐腐蝕性。本文介紹了一種專門用于芯棒內(nèi)、外螺紋磷化的設(shè)備,可通過更換相應(yīng)密封圈實(shí)現(xiàn)多種規(guī)格的芯棒螺紋磷化,同時(shí)利用結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使磷化連續(xù)生產(chǎn)中得到良好保證,磷化液循環(huán)使用,使芯棒連續(xù)磷化過程高效而且環(huán)保。

1、設(shè)備結(jié)構(gòu)

設(shè)備的目的是使芯棒的磷化過程高效且環(huán)保。為達(dá)到設(shè)備預(yù)期的使用效果,設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)具有生產(chǎn)過程密封、高效、環(huán)保型幾大功能特點(diǎn),并通過如下結(jié)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn),如圖1

圖1

a.密封端蓋:通過更換調(diào)節(jié)端蓋孔徑來滿足不同規(guī)格芯棒螺紋的使用要求,端面加工有密封圈凹槽,安裝密封圈后達(dá)到端面密封的效果。

b.連接法蘭:安裝密封端蓋。

c.磷化箱:磷化過程發(fā)生的場(chǎng)所。

d.貯液箱:磷化進(jìn)行前,進(jìn)行準(zhǔn)備工作時(shí)用于貯存磷化液。

e.液壓推力桿:將整個(gè)箱體前推,提供端面密封時(shí)的壓緊力。

f.導(dǎo)軌:箱體在上面直線前進(jìn)和后退。

g.升降設(shè)備:不同規(guī)格芯棒磷化時(shí),調(diào)節(jié)箱體高度實(shí)現(xiàn)密封圈與芯棒同心。

磷化箱和貯液箱底部裝有加熱管,側(cè)面安裝液位計(jì)觀察液體高度。

2、磷化原理

芯棒螺紋磷化目的為增加螺紋耐磨性和耐腐蝕性,所以針對(duì)性的采用錳系磷化液,用高溫浸泡的工藝方法進(jìn)行磷化。在工作溫度下,磷化液與螺紋表面發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng):

Mn（H2PO4）2→Mn HPO4+H3PO4

3Mn HPO4→Mn3（PO4）2+H3PO4

反應(yīng)只需滿足適宜的溫度和酸性環(huán)境,用磷化液浸泡工件即可完成。

3、設(shè)備運(yùn)行原理

芯棒長度在10m以上,外圓直徑在￠100mm-￠500mm之間,對(duì)其尾端的螺紋進(jìn)行磷化時(shí)只能對(duì)螺紋部位進(jìn)行局部浸泡,這便對(duì)其密封方式提出要求。如果密封性不夠,則容易導(dǎo)致磷化液在磷化過程中泄露,污染環(huán)境并對(duì)操作人員造成安全隱患;如果密封方式不合理,則容易導(dǎo)致加工效率低下,延長芯棒產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。同時(shí)生產(chǎn)中會(huì)涉及多種規(guī)格芯棒,設(shè)備必須具有足夠大的多規(guī)格適用性。在本設(shè)備設(shè)計(jì)中,密封性、效率性、環(huán)保性和多規(guī)格適用性得到了較圓滿的解決。

3.1 密封性

若將芯棒尾端全部浸入磷化液沖,采用外圓周密封方式進(jìn)行磷化,一方面密封完全依靠密封圈自身的收縮力壓緊外圓表面來進(jìn)行,效果不理想,另一方面連續(xù)作業(yè)時(shí),芯棒需頻繁的在密封圈中進(jìn)出,稍有位置差異便容易在密封圈和芯棒外圓之間產(chǎn)生細(xì)小的間隙,造成磷化液泄露。所以本設(shè)備專門設(shè)計(jì)端蓋式端面密封結(jié)構(gòu)。在密封端蓋的表面加工出凹槽,鑲嵌密封圈。使芯棒的端面與密封圈接觸,通過施加壓力保證密封效果。密封端蓋示意圖2所示

圖2 密封示意圖

工作時(shí),選擇與芯棒規(guī)格相匹配的密封端蓋與密封圈,安裝于連接法蘭上。將芯棒安放于工作位置后,開動(dòng)設(shè)備后方的液壓推力桿施加推力壓緊密封圈和芯棒端面,達(dá)到密封的效果。磷化完成后,卸力即可將芯棒吊運(yùn)走換上下一支芯棒進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)。

3.2 高效性

在工作時(shí)只需將芯棒放置于支架上,由底部升降裝置調(diào)整設(shè)備高度而非芯棒高度進(jìn)行中心校調(diào),避免了芯棒由于整體長度過長導(dǎo)致首尾高度等高調(diào)整的問題,提高芯棒中心調(diào)整的效率。液壓推桿施加推力使密封圈壓緊完成密封后即可導(dǎo)入磷化液進(jìn)行磷化加工。

根據(jù)芯棒的規(guī)格設(shè)計(jì)一系列不同大小的密封端蓋和密封圈,通過法蘭將密封端蓋與箱體連接。工作時(shí)選用合適的端蓋安裝上即可,滿足生產(chǎn)范圍的需求并且拆卸簡(jiǎn)便。

3.3 環(huán)保性

箱體設(shè)計(jì)為彼此獨(dú)立的兩個(gè)箱體:磷化箱和貯液箱。磷化箱為工作時(shí)磷化液的工作空間,貯液箱為磷化液的貯存空間。兩者之間通過高溫耐酸泵進(jìn)行液體流通。

工件準(zhǔn)備期間,磷化液存放于貯液箱,同時(shí)底部加熱管對(duì)液體加熱。待準(zhǔn)備工作完成后,用耐酸泵將磷化液導(dǎo)入磷化箱,由液位計(jì)觀察液體高度,至液面浸沒螺紋后停止。磷化完成后再將磷化液通過泵返回貯液箱內(nèi)直至液面下降至磷化箱密封孔口以下后,即可更換芯棒進(jìn)行下一次磷化。磷化液在箱體內(nèi)循環(huán)使用,而且無外泄。

在貯液箱和磷化箱底部均安裝有加熱管,在整個(gè)準(zhǔn)備和磷化時(shí)間內(nèi)對(duì)磷化液進(jìn)行加熱,箱體周圍填充保溫棉對(duì)高溫磷化過程進(jìn)行保溫。

4、結(jié)語

本磷化設(shè)備針對(duì)芯棒這種長軸件磷化的工序要求,并兼顧芯棒螺紋磷化所要求的高溫工序條件而特定設(shè)計(jì),保證了芯棒螺紋經(jīng)該設(shè)備磷化后達(dá)到良好的耐磨性和耐腐蝕性。而且磷化過程密封,磷化液循環(huán)使用,使生產(chǎn)過程具備高效、環(huán)保的特性,同時(shí)滿足了大批量芯棒生產(chǎn)的效率要求。