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拋丸、噴丸、噴砂的區(qū)別

發(fā)布日期: 2021/3/12 14:06:30 發(fā)布者: 瀏覽次數(shù): 42

一、噴丸與拋丸  


    噴丸使用壓縮空氣作動力,由壓縮空氣的高速氣流作用,將鋼丸噴射到工件表面上,對工件表面進行清理或強化的一種工藝。
    拋丸一般為高速旋轉的葉輪,將鋼丸高速拋射出去,打到工件表面上,對工件表面進行清理或強化的一種工藝。
    拋丸效率高,但會有死角,而噴丸比較靈活,但動力消耗大。
    兩種工藝雖然是對鋼丸高速射出的驅動方式不同,但都是以鋼丸高速沖擊工件為目的,其效果也基本相同。相比而言,噴丸比較精細,容易控制精度,但效率不及拋丸之高,適用于形狀復雜的小型工件及拋丸達不到的地方。拋丸比較經濟實用,容易控制效率和成本,可以控制丸料的粒度來控制噴射效果,但會有死角,適合于形面單一的工件批量加工。
    兩種工藝的選用主要取決工件的形狀和加工效率。

1.1 丸的種類

(1)鑄鋼丸

    其硬度一般為40~50HRC,加工硬金屬時,可把硬度提高到57~62HRC。鑄鋼丸的韌性較好,使用廣泛,其使用壽命為鑄鐵丸的幾倍以上。

(2)鋼絲切丸

    其硬度一般為42~52HRC,取決于鋼絲硬度。韌性較好,消耗低。,一般用于拋丸清理,起初有棱角時,清理效率高。


(3)鑄鐵丸

    其硬度為58~65HRC,質脆而易于破碎。壽命短,使用不廣泛。主要用于需噴丸強度高的場合。


(4)玻璃丸

    硬度較前三者低,主要用于不銹鋼、鈦、鋁、鎂及其它不允許鐵質污染的材料,也可在鋼鐵丸噴丸后作第二次加工之用,以除去鐵質污染和降低零件的表面粗糙度。

陶瓷丸的化學成分大致為67%的ZrO2、31%的SiO2及2%的Al2O3為主的夾雜物,經熔化、霧化、烘干、選圓、篩分制成的,硬度相當于HRC57~63。其突出性能是密度比玻璃高、硬度高。最早于20世紀80年代初期用于飛機的零部件強化。陶瓷丸具有較高的強度,壽命比玻璃丸長,價格比較低,現(xiàn)已擴展到鈦合金、鋁合金等有色金屬的表面強化。

特別說明:

    噴丸用玻璃丸和其他用途的玻璃丸是兩個不同的概念。噴丸用玻璃丸最大的特點是它的硬度最低不小于6—7莫氏,而且有一定的韌性,成圓率最低不小于90%。而道路反光玻璃珠對硬度無要求,一般普通玻璃作原材料即可,成圓率要求最低75%。
    兩種價格差別很大,但外觀卻相差無幾,如果將普通玻璃丸用于噴丸加工,貌似成本較低,而在噴丸加工時破碎率較高,且加工強度較高的工件時幾乎是一次破碎,相比之下,總成本反而提高了許多。

1,2 噴丸清理特點
  由于噴丸是利用噴嘴噴射鋼丸,所以噴丸清理有以下特點:

  (1)可以任意使用金屬或非金屬彈丸,以適應清理工件表面的不同要求;

  (2)清理的靈活性大,容易清理復雜工件的內、外表面和管件的內壁,并且不受 場地限制,可將設備安置在特大型工件附近;

  (3)設備結構較簡單,整機投資少,易損件少,維修費用低;

  (4)必須配備大功率的空壓站,在清理效果相同的條件下,能量消耗大;

  (5)清理表面易有濕氣,容易再生銹;

  (6)清理效率低,勞動強度大。

1.3 拋丸清理或強化的特點

拋丸由拋丸機來實現(xiàn),按照所處理工件的大小形狀、幾何特征,有以下類型:

    吊鉤式、轉臺式、帶式通過式、橡膠履帶式、吊鏈步進式、吊鏈連續(xù)式等。


拋丸清理的特點是:

 (1)生產率高。

 (2)對零件表面起到清理、增色、光飾作用。經過拋丸處理后,可去除工件表面的附著物、薄邊、飛翅等缺陷。

 (3)消除表面應力集中,形成壓應力,提高疲勞強度。

 (4)增加表面美感。

 (5)提高表面涂裝附著力。


1.4 噴丸噴嘴及拋丸葉輪結構

1.4.1 噴丸噴嘴

噴丸噴嘴有直桶形和文丘里形兩種。

 文丘里型噴嘴的氣體動力學性能遠優(yōu)于直桶形噴嘴,渦流現(xiàn)象明顯改善或不復存在,壓力損失大幅度降低,在相同壓力條件,丸粒的出口速度可增加一倍以上,接近于聲音的傳播速度,丸粒所具有的動能大幅度提高,打擊工件表面的動能大大增強了,這是文丘里型噴嘴工作效率提高的主要原因之一。

    直桶形噴嘴和文丘里型噴嘴使用性能的一個很大區(qū)別在于丸粒的發(fā)散均勻性,文丘里形噴嘴噴出的丸粒在發(fā)散區(qū)域內分布很均勻,而直桶形噴嘴噴出的丸粒有很大一部分集中在發(fā)散區(qū)域的中心部位,噴嘴在工件表面上的有效清理寬度窄,文丘里形噴嘴在工件表面上的有效清理寬度要大得多,而且有效清理區(qū)域內的磨料作用力的一致,磨料得到充分利用,工作效率提高就是必然的結果了。
    據資料介紹,文丘里型噴嘴與直桶形噴嘴相比,工作效率可提高15%~40%,丸粒消耗可降低20%。

1.4.2 拋丸葉輪

    為拋丸葉輪常見形式。

1.5 清理質量等級

  1.5.1  拋丸清理

    噴丸和拋丸對工件表面的作用有以清理為目的的,有以強化為目的的。拋丸一般由拋丸機實現(xiàn),由于丸粒由葉輪高速旋轉將丸粒甩出,所以受機械結構限制,丸粒速度受到限制,多以清理為目的的,清理質量等級用清潔度表示,國際標準有兩種:

    一種是美國85年制訂“SSPC-”;第二種是瑞典76年制訂的“Sa-”,它分為四個等級分別為Sa1、Sa2、Sa2.5、Sa3,為國際慣常通用標準,詳細介紹如下:

    Sa1級——相當于美國SSPC—SP7級。采用一般簡單的手工刷除、砂布打磨方法,這是四種清潔度中度最低的一級,對涂層的保護僅僅略好于未采用處理的工件。Sa1級處理的技術標準:工件表面應不可見油污、油脂、殘留氧化皮、銹斑、和殘留油漆等污物。Sa1級也叫做手工刷除清理級。(或清掃級)
    Sa2級——相當于美國SSPC—SP6級。這最一般的要求,但對于涂層的保護要比手工刷除清理要提高許多。Sa2級處理的技術標準:工件表面應不可見油膩、污垢、氧化皮、銹皮、油漆、氧化物、腐蝕物、和其它外來物質(疵點除外),但疵點限定為不超過每平方米表面的33%,可包括輕微陰影;少量因疵點、銹蝕引起的輕微脫色;氧化皮及油漆疵點。如果工件原表面有凹痕,則輕微的銹蝕和油漆還會殘留在凹痕底部。Sa2級也叫商品清理級(或工業(yè)級)。
    Sa2.5級——是工業(yè)上普遍使用的并可以作為驗收技術要求及標準的級別。Sa2.5級也叫近白清理級(近白級或出白級)。Sa2.5級處理的技術標準:同Sa2要求前半部一樣,但疵點限定為不超過每平方米表面的5%,可包括輕微暗影;少量因疵點、銹蝕引起的輕微脫色;氧化皮及油漆疵點。
    Sa3級——相當于美國SSPC—SP5級,是工業(yè)上的最高處理級別,也叫做白色清理級(或白色級)。Sa3級處理的技術標準:與Sa2.5級一樣但5%的陰影、疵點、銹蝕等都不得存在了。

1.5.2 噴丸強化

    由高速氣流噴射驅動丸粒,可以達到很高的速度。一般由噴丸裝置實現(xiàn),如前述的直桶型噴嘴或文丘里型噴嘴。

   通過選擇一定直徑的丸粒和速度擊打工件表面,會使工件表面產生塑性變形,從而在工件表面產生壓應力,提高零件的抗疲勞性能。其質量控制標準常用表面積增加率來衡量。工件被高速丸粒擊打后產生的塑性變形,表現(xiàn)為表面上密密麻麻的凹坑,凹坑曲面面積比原來平面面積增大,其增大比率,就是評價強化的指標。

1.5.3  表面粗糙度


 噴丸和拋丸使工件表面形成一定的表面粗糙度。表面粗糙度和表面清潔度是同時產生的,確定適當?shù)谋砻娲植诙扰c確定正確的清潔度要求同樣重要。表面粗糙度的作用如下:

(1)使涂裝料的涂層與工件表面間的實際結合面積增加,有利于提高涂層結合力。

(2)涂層在固化過程中會產生很大的內應力,粗糙度的存在可以有效消除涂層中的應力集中,防止涂層開裂。

(3)表面粗糙度的存在可以支撐一部分涂料的質量,有利于消除流掛現(xiàn)象,對于垂直涂裝的表面,作用尤為明顯。

    影響粗糙度的因素如下:

    1)磨料的粒度、硬度、顆粒形狀;

    2)工件本身材質的硬度;

    3)壓縮空氣的壓力及穩(wěn)定性;

    4)噴嘴與工件表面間的距離及噴嘴與工件表面的夾角。

與表面粗糙度相關的幾個問題:

    1)清理時間的長短與表面粗糙度大小幾乎無關。

    2)噴嘴與表面之間的夾角會影響表面粗糙度,但在45°與90°之間變化不是很明顯。

    3)用大顆粒丸粒清理難以清理的表面可以提高工作效率,但會使用表面粗糙度偏高,研究表明,粒度大于1.2mm的丸粒造成的粗糙度值偏高。用小粒度磨料對粗糙度偏高的表面重新清理一遍可以使粗糙度降低到規(guī)定要求。

二、噴砂

2.1 什么是噴砂

    與噴丸一樣,采用壓縮空氣為動力,以形成高速噴射束將砂料(銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海南砂)高速噴射到需要處理的工件表面的表面處理工藝。


2.2 噴砂的作用

    噴砂使工件表面狀態(tài)發(fā)生變化,獲得一定的清潔度和不同的粗糙度,使工件表面的機械性能得到改善,增加涂裝料的涂層附著力,延長涂膜的耐久性,也有利于涂料的流平和裝飾,有時也是化學熱處理使工件表面活化的一種方法。用在玻璃制品上,可以用于玻璃表面毛化,或進行美術雕刻。許多鋁合金的表面清理,也使用噴砂工藝。


2.3 噴砂的作用

2.3.1 工件涂鍍、工件粘接前處理噴砂能把工件表面的銹皮等一切污物清除,并在工件表面建立起十分重要的基礎圖式(即通常所謂的毛面),而且可以通過調換不同粒度的砂料,大大提高工件與涂料、鍍層的結合力;蚴拐辰蛹辰痈喂,質量更好。

2.3.2 對鑄造件毛面、熱處理后工件的清理與拋光,能除去鑄鍛件、熱處理件表面的一切污物(如氧化皮、油污等殘留物),并可提高工件的光潔度,能使工件露出均勻一致的金屬本色,使工件外表更美觀。

2.3.3 機加工件毛刺清理與表面美化噴砂能清理工件表面的微小毛刺,并使工件表面更加平整,消除了毛刺的危害,提高了工件的檔次。并且噴砂能在工件表面交界處打出很小的圓角,使工件顯得更加美觀、更加精密。

2.3.4 改善零件的機械性能,機械零件經噴砂后,能在零件表面產生均勻細微的凹凸面,使?jié)櫥偷玫酱鎯Γ瑥亩節(jié)櫥瑮l件改善,并減少噪聲提高機械使用壽命。

2.3.5 光飾作用。對于某些特殊用途工件,噴砂可隨意實現(xiàn)不同的反光或啞光。如不銹鋼工件、塑膠的打磨,玉器的磨光,木制家具表面亞光化,磨砂玻璃表面的花紋圖案,以及布料表面的毛化加工等。

2.4 噴砂機械

    噴砂機是磨料射流應用最廣泛的產品,噴砂機一般分為干噴砂機和液體噴砂機兩大類,干噴砂機又可分為吸入式和壓入式兩類。

2.4.1 吸入式干噴砂機

1)一般組成

    一個完整的吸入式干噴砂機一般由六個系統(tǒng)組成,即結構系統(tǒng)、介質動力系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。
    2)工作原理
    吸入式干噴砂機是以壓縮空氣為動力,通過氣流的高速運動在噴槍內形成的負壓,將磨料通過輸砂管吸入噴槍并經噴嘴射出,噴射到被加工表面,達到預期的加工目的。在吸入式干噴砂機中,壓縮空氣既是供料動力,又是加速動力。
2.4.2 壓入式干噴砂機
    1)一般組成
    一個完整的壓入式干噴砂機工作單元一般由四個系統(tǒng)組成,即壓力罐、介質動力系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。
    2)壓入式干噴砂機的工作原理。
    壓入式干噴砂機是以壓縮空氣為動力,通過壓縮空氣在壓力罐內建立的工作壓力,將磨料通過出砂閥壓入輸砂管并經噴嘴射出,噴射到被加工表面達到預期的加工目。在壓入式干噴砂機中,壓縮空氣既是供料動力,又是加速動力。
2.4.3 液體噴砂機

液體噴砂機相對于干式噴砂機來說,最大的特點就是很好地控制了噴砂加工過程中粉塵污染,改善了噴砂操作的工作環(huán)境。

    1)一般組成
一個完整的液體噴砂機一般由五個系統(tǒng)組成,即結構系統(tǒng)、介質動力系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。
    2)工作原理
    液體噴砂機是以磨液泵作為磨液的供料動力,通過磨液泵將攪拌均勻的磨液(磨料和水的混合液)輸送到噴槍內。壓縮空氣作為磨液的加速動力,通過輸氣管進入噴槍,在噴槍內,壓縮空氣對進入噴槍的磨液加速,并經噴嘴射出,噴射到被加工表面達到預期的加工目的。在液體噴砂機中,磨液泵為供料動力,壓縮空氣為加速動力。




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