曾勤, 王艺农



小型推力关节轴承轴圈外球面电解测厚工装设计

曾勤1, 王艺农2

（1.漳州职业技术学院 食品与生物工程系，福建 漳州 363000；2.龙溪轴承股份有限公司，福建 漳州 363000）

针对推力关节轴承内圈外球面镀铬层厚度检测采用电解法, 在检测过程中经常因为难以固定工件、电解液的渗漏等因素导致难以测量测量不准确。本文设计专用工装，快速固定工件，准确地测量了镀层厚度。

电解测厚；推力关节轴承轴圈外球面；检验工装设计

1 引言

龙溪轴承股份有限公司推力关节轴承逐渐从大型化与小型化方向发展, 原来对于推力关节轴承轴圈外球面镀铬层厚度测量使用的是磁性测厚法, 这种方面对工件表面太靠近边缘处进行测量是不可靠的[ 1]。因此，小型推力关节轴承轴圈外球面镀铬层厚度检测采用了电解法, 但在检测过程中经常因为电解液的渗漏而导致难以测量，即使不渗漏测量值的重现性也很差，测量结果的准确性必然会影响到产品质量的控制。

2 电解式测厚法工作原理与测量仪器介绍

工作原理: 它是使用恒定的直流电流通过适当的电解溶液，使镀层金属阳极溶解，并通过所消耗的电量计算镀层厚度的方法[1]。当镀层金属完全溶解且裸露出基体金属或中间镀层金属时，电极电位发生跃变，从而指示测量已达到终点，通过所消耗的电量计算出覆盖层的厚度。这种测厚法属于有损测量，经过测厚的工件必须退除镀层重新电镀。

测量仪器介绍: DJH-D型电解式测厚仪就是根据以上原理设计的,它主要由微处理器控制器、测量台和测头(含不锈钢电解池壳体和特制弹性密封圈) 等三部分组成。测量时工件作为阳极，电解池壳体为阴极，阴阳极之间用特制弹性密封圈隔开，电解时镀层金属完全溶解时，控制仪表不断鸣响，指示测量已达到终点，这时控制仪表上的数值即为镀层的厚度。

3 存在的问题

测量推力关节轴承内圈外球面镀铬层厚度时，一直难以固定工件，从电解式测厚仪购到以来，也有不少技术人员、操作者和检验人员帮助想办法，也难以固定好工件，这样电解液就会从测头下面渗漏出来；即使偶尔电解液没有渗漏，测量值也大小不一，不能准确给出镀层厚度值。

4 影响电解法测厚的因素

电量法是基于法拉第定律：每96 500C的电量通过电解槽时，就有一克当量的金属从阳极上剥离下来[ 2 ]。影响电解法测厚的因素很多，最主要的有:

可以从它的计算公式中了解，

覆盖层厚度δ用um表示，[3]按下式(1)计算：

现在仅剩下S未分析了，S ——覆盖层被溶解的面积，即测量面积，cm2。在GB/T4955国家标准的附录A中，介绍了有关电解池的技术要求，用库仑法测定镀层厚度的准确性，在很大程度上受电解池限定的退镀面积准确性控制[4]。笔者认为应该精确限定覆盖层被溶解的面积，它的大小极可能就是造成测量不准确的原因。

5 解决问题的过程和办法

5.1 暂时的处理方法

5.1.1尽可能地支撑好工件，增加一人协助用手夹住或压住工件，使电解液不从测头下面渗漏出来，流出量少时，另一人补加电解液。

5.1.2增加同一个工件的检测点，增加批工件的抽检数量，取较为接近的数值作为检测结果。

以上是为了满足生产需要的过渡解决措施。

5.3 电解池壳体和特制弹性密封圈对覆盖层被溶解的面积的影响

5.3.1不锈钢电解池壳体外观正常,未见腐蚀的沉积,尺寸没有变化，确定壳体正常，不是影响因素。

5.3.2特制弹性密封圈的可靠性

5.3.2.1密封圈规格的核实

密封圈的小端面直接接触工件，小端的内孔尺寸最重要，应为φ3.2，经测量，新旧密封圈尺寸符合要求。

5.3.2.2密封圈老化磨损的可能

虽然密封圈尺寸没有问题，但是它的制作材料是橡胶或软塑料，存在有用久老化或磨损的可能。用新的密封圈进行试验，问题还是存在，因此确定密封圈没问题。

5.4 既然测量仪器正常，是不是方法有问题呢？仔细地观察了测量程序每一个细节与测量后的工件表面，终于确定了产生问题的原因。

将工件上被溶解的覆盖层形状放大观察，看到了检测后的工件上被溶解的覆盖层形状不是圆形，有大有小，这就是说覆盖层被溶解的面积在每一次测量中都有偏差，导致了厚度测量数值不准确，但是为什么被溶解的覆盖层形状不是圆形的呢？原来，笔者想方设法将测头压紧工件，双手也紧紧夹住了工件，溶液基本上不渗漏了，但是无法保证工件被测面均匀地贴在密封圈的小端面上，在测头下压时或在测量过程中，工件发生了摆动，密封圈发生不均匀的变形(见图1)，端面歪斜带来了误差。

5.5 找到解决办法并实施

设计制作了GX10T.02和GX12T.02两种不同型号的推力关节轴承专用的电解测厚工装，工件被固定在工装上面，稳定地立于测量台面，被测的镀层表面中心的切面就和密封圈的小端面同样处于水平状态（见图2和图3），测头下压时，工件被测面均匀地贴在密封圈的小端面上，检测后的工件上被溶解的覆盖层形状就能保证是圆形，经测量，不同型号的两种工件的镀层表面都被溶解的覆盖层直径为φ3.2，面积为0.080 cm2，完全符合检测标准。

图1 工件偏转或偏移造成密封圈不均匀变形

图2 特制工装固定后的工件状态

图3 工件与测头密封状态

6 应用结果

以下是改进前后测量推力关节轴承轴圈外球面镀铬层厚度检测数据：

（1）GX10T.02

表1 改进前检测的数据，测量偏差达3.4um

测量序号12345 测量值(um)4.876.38.25.7

表2 改进后检测的数据，测量偏差仅0.2um

测量序号12345 测量值(um)8.88.78.88.68.7

（2）GX12T.02

表3 改进前检测的数据，测量偏差达3.1um

测量序号12345 测量值(um)6.85.44.56.17.6

表4 改进后检测的数据，测量偏差仅0.2um

测量序号12345 测量值(um)8.68.48.58.68.4

7 结束语

通过理论分析、推理，发现了工件难以固定导致密封圈变形、电解液从测头下面渗漏出来是导致长期存在的推力关节轴承轴圈外球面镀铬层厚度电解法检测难、检测不准确的原因，通过设计相应的工装，快速固定工件、准确测量镀层厚度，彻底地解决了这个问题。

[1] 张景双，等.电镀溶液与镀层性能测试[M].北京:化学工业出版社,2003.

[2] 施莱辛格,等.现代电镀[M].北京:化学工业出版社,2006.

[3] 曾华梁,等.电镀工艺手册[M].北京:机械工业出版社,2003.

[4] 陈亚,等.现代实用电镀技术[M].北京:国防工业出版社,2003.

（责任编辑：季平）

The electrolytic thickness design of work piece of the outer spherical surface of small-sized thrust joint bearing and blowout patch

ZENG Qing1, WANG Yi-nong2

(1.Department of Food and biological engineering, Zhangzhou Institute of Technology,Zhangzhou 363000, China; 2. Fujian Longxi Bearing Co. Ltd, Zhangzhou 363000, China)

When using electrolysis method to detect the thickness of chromeplate on the inner ring and outer spherical surface of thrust joint bearing, it often led to the difficulty in measuring and inaccurate measurement because of the difficulty in fixing the work pieces, electrolyte leakage and other factors during the detection process. Finally, in this paper, we measured the thickness of plating accurately by the designing special tools and rapid fixing work piece.

electrolytic thickness；outer spherical surface of thrust joint bearing and blowout patch；design of inspecting work piece

2011－12－18

曾勤（1964－），女，福建厦门人，高级工程师，本科，从事分析化学研究。

TH133.3

A

1673-1417（2012）01-0020-04