抛丸工艺.docx

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抛丸工艺

1.强化喷丸概念

在了解喷丸强化技术之前，有必要将抛丸、喷砂、喷丸的三个容易混淆的概念解释一下。

这三个概念其实就四个字：

喷、抛、丸、砂，其中，喷抛是工艺方法，丸砂是使用的材料。

喷，是用高压空气将丸、砂吹到工件的表面，抛是用高速旋转的叶片抛射到工件表面，丸用的是钢丸，砂用的是石英砂等。

喷丸过程就是将大量弹丸喷射到零件表面上的过程，有如无数小锤对表面锤击，因此，金属零件表面产生极为强烈的塑性形变，使零件表面产生一定厚度的冷作硬化层，称为表面强化层，此强化层会显著地提高零件的疲劳强度。

测评强化丸质量有三个基本参数：

强度、覆盖率、表面粗糙度。

2.喷丸强度

影响喷丸强度的工艺参数主要有：

弹丸直径、弹流速度、弹丸流量、喷丸时间等。

弹丸直径越大，速度越快，弹丸与工件碰撞的动量越大，喷丸的强度就越大。

喷丸形成的残余压应力可以达到零件材料抗拉强度的60％，残余压应力层的深度通常可达0.25mm，最大极限值为１mm左右。

喷丸强度需要一定的喷丸时间来保证，经过一定时间，喷丸强度达到饱和后，再延长喷丸时间，强度不再明显增加。

在喷丸强度的阿尔门试验中，喷丸强度的表征为试片变形的拱高。

3.阿尔门（Almen）试验

喷丸强度常用N试片（用于有色金属试验）、A试片（最常用）、C试片（更高强度）来进行测量，A试片和C试片之间关系为近似3倍关系。

如用C试片测得强度为0.15-0.20Cmm就相当于0.45-0.60Amm。

图中厚的为C试片，薄的为A试片。

试验过程中，先测量试片原有变形，然后将卡好该试片的工装置于喷丸箱内，采用与工件相同的工艺进行喷射。

喷丸结束，取下试片，测量变形拱高。

4.喷丸覆盖率

覆盖率是指工件上每一个点被钢丸打到的次数，有人对喷丸覆盖率常这样认为：

我的喷嘴1上1下喷工件2遍，不就可以满足200％的覆盖率了吗？

乍一听觉得有道理，其实不是这样的。

覆盖率的测量是这样的：

先在工件表面涂上一层彩釉或萤光釉，然后按工艺参数对工件进行喷丸，每喷表面一遍将工件取出，在显微镜（放大镜）下观察所残留的涂层在表面所占的比例，如还有20％残留，则覆盖率为80％。

当残留只有2％，即覆盖率为98％时，可视为全部清除，即覆盖率为100％，此时就有一个时间。

若达到400％的覆盖率，就是4倍的该时间。

5.覆盖率的影响因素

影响覆盖率的因素有零件材料硬度、弹丸直径、喷射角度和距离、喷丸时间等。

在规定的喷丸强度条件下，零件的硬度低于或等于标准试片硬度时，覆盖率能达到100％；反之，覆盖率会下降。

在相同的弹丸流量下，喷嘴与工件的距离越长、喷射的角度越小、弹丸直径越小，达到覆盖率要求的时间就越短。

喷丸强化时，应选择大小合适的弹丸、喷射角度及距离，使喷丸强度和覆盖率同时达到要求值。

6.表面粗糙度

由于钢丸的喷射，对工件表面的粗糙度产生一定的变化。

影响表面粗糙度的因素有零件材料的强度和硬度、弹丸直径、喷射的角度和速度、零件的原始表面粗糙度。

在其他条件相同的情况下，零件材料的强度和表面硬度值越高，塑性变形越困难，弹坑越浅，表面粗糙度值越小；弹丸的直径越小，速度越慢，弹坑就越浅，表面粗糙度值就变小；喷射的角度大，弹丸速度的法向分量越小，冲击力越小，弹坑越浅，弹丸的切向速度越大，弹丸对表面的研磨作用就越大，表面粗糙度值就越小；零件的原始表面粗糙度也是影响因素之一，原始表面越粗糙，喷丸后表面粗糙度值降低越小；相反，表面越光滑，喷丸后表面变得粗糙。

当对零件进行高强度的喷丸后，深的弹坑不但加大表面粗糙度值，还会形成较大的应力集中，严重削弱喷丸强化的效果。

抛丸工艺

  抛丸清理工艺守则  2976

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本守则是关于工程机械钢材及焊接结构件半成品抛丸清理加工过程应遵循的基本工艺规范。

本守则适用于本公司工程机械产品所用钢材及焊接结构件半成品的抛丸清理加工过程。

凡产品图样或技术文件中无特殊要求时，均应遵守本守则的规定。

1、准备工作

1.1 了解需要处理的钢材和焊接结构件的结构、用途及清理工艺要求。

1.2 熟悉设备性能及操作规程并严格贯彻执行，操作者需经严格培训并持证上岗。

1.3 检查设备是否运转正常，发现故障应及时排除。

1.4 准备好所使用的工位器具、工装吊具、防护用具等，检查是否完好、安全、有效。

2、工艺步骤及要求

2.1钢板、型材的抛丸清理

2.1.1对钢板、型材的抛丸清理利用Q6930G型辊道连续钢材预处理机（青岛铸造机械厂生产）进行清理。

2.1.2对于下料用钢板，为降低钢板的抛丸变形，要求抛丸处理钢板厚度t≥16mm。

2.1.3钢板、型材在辊道上的摆放要符合设备说明书中的要求，要特别注意摆放外围尺寸要求。

2.1.4根据GB/T8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》规定的表面处理等级，规定钢板抛丸处理后表面处理等级应不小于Sa1级，其特征为：

表面应无可见的油脂和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物。

2.1.5金属磨料为铸钢丸粒，直径为Φ0.8～Φ1.2mm，磨料粒度应均匀并保持干净，金属磨料加入量应符合设备的技术要求。

2.1.6抛丸清理速度：

钢板、型材的抛丸清理速度一般为：

2～2.5米/分钟（也可根据表面锈蚀程度进行适当调整）。

防止抛丸速度过慢、抛丸时间过长造成钢材表面损伤。

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2.1.7钢板、型材的抛丸清理要求在室内进行，清理后的钢材不得在露天存放，且不可存放过久，清理后存放时间不得超过一天，做到即抛即用。

2.2焊接结构件的抛丸清理

2.2.1对焊接结构件的抛丸清理利用我公司新引进的结构件涂装生产线（江苏无锡生产）中的QL3720吊钩抛丸清理机进行清理，对于外形较大或质量较大的工件（如压路机前车架等大件）可到大件涂装线中的Q7630抛丸清理机进行清理，抛丸清理后直接进行涂装处理。

2.2.2装入抛丸室的焊接结构件组成工件的壁厚应基本接近。

易损坏的件（如薄壁的罩壳等）不能进行抛丸清理。

2.2.3焊接结构件抛丸清理前的打磨、防护处理要求

2.2.3.1抛丸清理前应检查工件有无严重缺陷。

如有严重缺陷应报告工段长及质检员处理。

2.2.3.2工件装入清理室前工件内外表面粘附的焊瘤、飞溅物、油污等应打磨清理干净；焊缝截面突起处应进行修磨，保证焊缝与母材的圆滑过渡；飞边及毛刺应铲除掉，工件内腔积存的铁屑、杂物应清除干净。

保证上线后不再进行二次打磨清理。

2.2.3.3对加工完毕的机加工面及孔应用专用防护装置加以可靠防护，保证吊装和抛丸过程不能损伤机加工面，特别是图样中有配合要求的加工面。

对于机加工面的保护，要求涂装之后再去除保护装置，避免机加工面涂装现象。

2.2.4对焊接结构件的吊装，应避免吊钩与结构件上机加工孔的直接接触，应利用专用吊具进行吊装，吊装要牢固可靠。

对于焊接结构件的吊装方式，既要符合涂装流水线的要求，又要保证涂装后装配工序的方便使用。

2.2.5根据GB/T8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》规定的表面处理等级，规

定焊接件抛丸处理后表面处理等级应不小于Sa2级，其特征为：

表面应无可见的油脂和污垢，并且氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物已基本清除，其残留物应是牢固附着的。

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2.2.6金属磨料为铸钢丸粒和钢丝段（混合比例为1：

1～1：

2），丸粒直径为Φ0.8～Φ1.2mm，磨料粒度应均匀并保持干净，金属磨料加入量应符合设备的技术要求。

2.2.7为了更好的提高抛丸质量和提高抛丸效率，应每隔3个月对抛丸机内的金属磨料进行一次筛选，筛网直径为Φ0.6~Φ0.8mm。

2.2.7焊接结构件的抛丸清理速度一般为：

1.2～1.5米/分钟（也可根据表面锈蚀程度进行适当调整），防止抛丸速度过慢、抛丸时间过长造成金属表面损伤。

2.2.8对于抛丸后的工件，要将其内部存留的金属磨料、灰尘等用除油去湿过的压缩空气吹干净，使其表面符合涂装前有关验收技术条件的要求。

2.2.9对于抛丸损伤的螺纹孔，要在涂装后用相应丝锥遛丝，保证装配工序使用要求。

3、安全要求

3.1设备内的金属磨粒、飞刺等沉积物应及时清除干净。

设备维护保养应符合操作规程。

3.2使用各抛丸清理设备时必须严格遵守各设备的安全操作规程。

3.3定期检查设备易损部位和易损件，应按要求及时更换；更换叶片时，应使叶轮运转平衡。

3.4工作时应封闭操作，并先启动除尘风机，然后再开机工作。

3.5工作时必须穿、戴劳动保护用品。

3.6操作者应避开叶轮旋转的切线方向。

非操作人员不应进入操作现场。

3.7工作场地周围不得有溢出的金属颗粒，以防路滑出现安全事故。

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抛丸除锈：

抛丸工艺参数

选择抛丸工艺参数的依据是：

抛丸清理的目的；被抛丸工件表面硬度、表面状况；抛丸清理质量要求；表面压痕覆盖率；钢丸直径；钢丸抛出速度；工件相对抛丸移动速度；工件装载量；抛丸时间等。

而其中只有抛丸清理目的、被抛丸工件表面硬度、抛丸清理质量要求、工件装载量、抛丸时间等是可变条件。

在实际操作中，只有工件装载量和抛丸时间是可设定的。

（1）装载量与抛丸时间

经过大量工艺试验后，在上述条件相同情况下，工件装载量与抛丸时间的关系见表1。

（2）结果分析

①在其他条件相同的情况下，装载量增加时，可以通

表1工件装载量与抛丸时间的关系

装载量／kg

40

80

120

180

200

抛丸时间／min

6

12

18

27

30

注：

试验条件如下。

1．Ml0mm×30mm六角螺栓。

2．工件强度级别8．8级。

3．抛丸机型为履带式抛丸机。

4．抛丸机最大装载量200kg。

5．钢丸直径，50．3mm，硬度HRC40～50。

6．抛丸电流≥l2A。

过延长抛丸时间来完成抛丸清理质量。

②但是延长抛丸时间会增加工件磕碰概率，如对紧固件螺纹、薄壁件变形，对表面光洁度要求高的工件是不适宜的，所以无限制增加装载量是不合适的。

③在上述工艺试验中，选择装载量40kg、80kg，抛丸时间6min、12min是合适的。

（3）抛丸工序操作注意事项

①正确的抛丸电流。

抛丸机显示的抛丸电流是抛丸器电机的负载，即钢丸通过抛丸器叶片的流量，只有保证一定量的钢丸通过叶片，才能实现钢丸压痕覆盖率，所以要随时检查钢丸数量，及时添加，确保达到抛丸机规定的电流数值。

②正确选择工件装载量和抛丸时间。

③抛丸器停止工作后，抽风和滚筒正转，继续开启2min以上，将灰尘吸收，并将钢丸落下履带；如工件形状复杂或有深孔、盲孔、窄隙，适当延长此工序时间。

④对M20mm以上螺栓，不要自动出料，最好手工出料以防止将螺纹碰伤。

⑤集尘器的布袋或滤芯要经常清理更换，确保灰尘抽取干净。

⑥集尘器的集尘箱要及时清理，并防止明火（此处的灰尘是极微细的金属粉粒，遇明火会燃烧）。

⑦抛丸后的工件要及时转入下道工序，一般应在8h内涂覆，但是在江南“梅雨”季节，湿度>85％，抛丸后工件表面约40℃，高温高湿空气在1～2h就会使工件表面产生浮锈。

（4）抛丸质量检查

目视：

表面无锈点、氧化皮、污垢，要求达到瑞典分级表Sa2.5～Sa3级：

“完全除去铁锈及氧化皮，不留任何微小斑痕，钢面呈均匀银白色金属光泽。

”

允许个别工件因热处理工序原因，经抛丸后呈现微微氧化色