牙盘表面工程设计.doc

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1、自行车牙盘电镀镍-铬层工艺设计目录1、零件22、服役条件33、性能要求34、材料选择35、工艺选择46、技术要求57、工艺流程58、工艺分析69、工艺配方及参数910、镀层检测1111、工艺卡片1212、车间平面图131、零件:自行车牙盘图一零件实体图图二零件草图2、服役条件2.1服役环境：牙盘通常在较大载荷、较高磨损条件下工作，由于需要润滑，会在一定的油污条件下。2.2用途：自行车中，和曲柄相连的部分，运动员通过蹬踏带动曲柄，进而带动牙盘的转动，最终通过链条和飞轮，驱动后轮转动，提供动力，完成自行车的整个传动链。3、

2、性能要求3.1耐腐蚀：在牙盘运作时，与链条间需要润滑，使用机械润滑油，使牙盘腐蚀加剧，要求牙盘耐油污腐蚀，且大气环境中不易生锈的特点。3.2耐磨性：在自行车整体传动过程中，由于牙盘与链条产生较为剧烈的摩擦，要求牙盘具有较高的耐磨性。3.3高强度硬度：在传动过程中存在与其他传动部分的机械传动，牙盘应具备一定的强度硬度而不至于变形。3.4轻质：如今自行车追求整车轻量化，而作为主要部件牙盘也应尽可能轻量化。3.5价格适中：牙盘属于自行车可更换零件，应控制价格，不宜过高，降低使用成本。4、材料选择就目前市场上来说，制造自行车牙

3、盘通常采用以下两种材料：1)铝合金：追求轻量化的自行车普遍采用铝合金材料制成的牙盘，其材料是一般所谓超硬铝、航空铝，金属牌号为7075，是一种广泛应用在航空航天领域的铝合金材料。2)钢材：优质碳素结构钢是比较普通并广泛使用的一种材料，优质碳素结构钢是相对于普通碳素结构钢而言的，普通的轴，螺钉等零件一般都由其制成。自行车牙盘和飞轮一般就使用优质碳素结构钢或更好的合金钢。 一般来说，铝的密度大约是钢的三分之一，所以追求轻量的自行车都普遍采用铝合金材料代替较重的钢材。但铝合金的价格比钢材要高很多，且就材料硬度来看却远远不及钢

4、材料，而硬度决定了材料的耐磨性，也就是抗磨损的性能，这也是直接影响到自行车寿命的重要性能。一般超硬铝（经热处理后）的硬度会达到布氏硬度（HBS）150以上，优质碳素结构钢经淬火后的硬度会达到洛氏硬度（HRC）50~60左右。两种硬度是通过不同方法测量得到的数值，一般较软的材料使用布氏硬度，较硬的材料使用洛氏硬度，二者之间相差大约10倍。两种材料经过硬度换算后布氏硬度150只在洛氏硬度20以下（布氏硬度228对应的布氏硬度为20.3），由于硬度太低，没有准确数值与洛氏硬度对应。从比较中就可发现作为铝合金材料中硬度最高的超

5、硬铝其硬度远远低于优质碳素结构钢，而优质碳素结构钢只是一般的钢材料，合金钢所能达到的硬度还会更高。超硬铝所达到的硬度只是普通铸铁的水平。所以，价格昂贵的超硬铝就耐磨性来讲，远远不如钢材料。这就导致了，追求轻量化的自行车其铝合金牙盘会较容易磨损，并经常更换。为符合本设计性能要求，选择自行车制造中经常使用的铬钼钢。5、工艺选择目前表面处理的方法有许多，主要有化学镀、电镀、热喷涂等，分别具有以下特点：1、化学镀：1)表面硬度高，耐磨性能好：其表面硬度可在Hv0.1=550-1100kg/mm2（相当于HRC=55-72）的范

6、围内任意控制选择。处理后的机械部件，耐磨性能好，使用寿命长，一般可提高3-4倍，有的可达8倍以上。2)硬化层的厚度极其均匀，处理部件不受形状限制，不变形。特别适用于形状复杂、深盲孔及精度要求高的细小及大型部件的表面强化处理。3)具有优良的抗腐蚀性能：它在许多酸、碱、盐、氨和海水中具有很好的耐蚀性，其耐蚀性比不锈钢要优越得多4)处理后的部件，表面光洁度高，表面光亮，不需重新机械加工和抛光，即可直接装机使用。1)镀层与基体的结合力高，不易剥落，其结合力比电镀硬铬和离子镀要高。2)可处理的基体材料广泛：可处理材料有各种模具合

7、金钢、不锈钢、铜、铝、锌、钛、塑料、尼龙、玻璃、橡胶、粉末、木头等。2、电镀1)金属镀层结晶细致，化学纯度高（指单金属），结合力好。2)镀层美观，装饰性好。3)镀层对基体材料保护性能（耐蚀、耐磨）较好。4)适用于批量化生产。3、热喷涂1)设备轻便，可现场施工。2)工艺灵活、操作程序少。可快捷修复，减少加工时间。3)适应性强，一般不受工件尺寸大小及场地所限。4)涂层厚度可以控制。5)除喷焊外，对基材加热温度较低，工件变形小，金相组织及性能变化也较小。6)适用各种基体材料的零部件、几乎可在所有的固体材料表面上制备各种防护性

8、涂层和功能性涂层。根据以上处理方式特点及牙盘的性能要求，我们选择电镀作为牙盘的表面处理方式。电镀层分为很多种，参考各镀层性能及牙盘的性能要求，选在电镀Ni-Cr层。Ni层：质地坚硬，增加强度。Cr层：硬度高，耐磨，耐腐蚀。6、技术要求镀镍层厚度：6μm镀铬层厚度：8μm7、工艺流程除油→热水洗→冷水洗→除锈（预浸、浸蚀）→水洗→活