淺談對鋁壓鑄件表面的拋丸清理

 隨著汽車、摩托車、航空航天、儀器儀表等行業(yè)的發(fā)展，鋁合金件以種種優(yōu)勢，其應(yīng)用逐漸擴(kuò)大，同時對鋁合金件的表面質(zhì)量也提出了更高的要求。在1997年首屆中國國際壓鑄展覽會上，眾多壓鑄件生產(chǎn)廠家及公司對如何提高表面質(zhì)量產(chǎn)生濃厚興趣，并提出迫切要求。

1、拋丸清理工藝的特點

對鋁合金壓鑄件進(jìn)行拋丸清理后，可達(dá)到如下效果。

 (1)拋丸清理生產(chǎn)率高。由于采用新型的拋丸器以110～260 kg/min的拋射量，拋射速度為50～75 m/s的彈丸拋向工件，在幾分鐘之內(nèi)便可完成清理。對于批量較大或尺寸較大的工件可采用多個拋丸器同時拋丸。

 (2)對零件表面起到清理、增色、光飾作用。經(jīng)過拋丸處理后，可去除工件表面的附著物、薄邊、飛翅、斑漬，消除劃痕，使工件呈現(xiàn)基體本色。

 (3)消除表面應(yīng)力集中。零件在冷卻過程中，由于壁厚不均，冷卻速度不一致，導(dǎo)致表面產(chǎn)生應(yīng)力集中。經(jīng)拋丸清理后，可改善表面組織結(jié)構(gòu)，消除表面應(yīng)力(拉應(yīng)力)集中，提高疲勞強(qiáng)度，并使表面硬度略有提高。

 (4)增加表面美感。由于拋射的彈丸為球形丸，拋射到工件上產(chǎn)生細(xì)小凹孔，呈球面狀，猶如凹面鏡一般，在光線照射下，如繁星閃爍，令人賞心悅目。

 (5)提高表面噴涂附著力。拋丸清理后粗糙度可達(dá)Ra1.6～6.3 μm,表面積大大增加，同時消除了表面污物，因此對表面噴漆或其它涂料時，其附著力大大增強(qiáng)。

 (6)工藝簡單，投資節(jié)省。由于采用干式拋丸，并配備除塵系統(tǒng)，因此拋丸清理后即可轉(zhuǎn)入下道工序，省卻了液體噴砂后沖洗干燥所需的裝置費用。

2、鋁合金件與黑色金屬件所用拋丸清理設(shè)備的區(qū)別

 鋁合金件(有色金屬件)與黑色金屬件使用的拋丸清理設(shè)備從結(jié)構(gòu)上來看基本一樣，工作原理也趨于一致。但由于通常鋁合金件尺寸不大，重量較輕，清理時使用的彈丸粒度小，產(chǎn)生的鋁粉容易爆炸等特點，因此，與黑色金屬件使用的拋丸清理設(shè)備亦有如下區(qū)別。

 (1)工件承載裝置的承載能力不需很大。因為相同體積下，鋁合金件的重量僅為鋼鐵件的1/3左右。

 (2)分離器的過濾風(fēng)速應(yīng)降低。由于采用φ0.2～φ0.6 mm的彈丸，風(fēng)速過高易被吸走，通常風(fēng)速選取2～3 m/s即可(清理黑色金屬件時，分離器的風(fēng)速一般為4～5 m/s)。同時分離板頂點的坐標(biāo)位置亦相應(yīng)變化，即變更分離板上的可調(diào)整板。

 (3)彈丸的拋射速度有所變化。由于鋁合金件硬度不高，要達(dá)到規(guī)定的表面粗糙度要求，在既定彈丸粒度和彈丸材質(zhì)的條件下，彈丸的拋射速度需要通過實驗才能確定。但往往比黑色金屬件拋丸清理時選擇的拋射速度要低。

 (4)除塵系統(tǒng)應(yīng)設(shè)防爆裝置。鋁合金件在拋丸清理時產(chǎn)生鋁粉，而鋁粉為導(dǎo)電性易燃易爆粉塵，應(yīng)特別注意。按其物理性質(zhì)，鋁粉為ⅢA級，引燃溫度分在T組(>270 ℃)，高溫表面沉積粉塵(5 mm厚)的引燃溫度為320 ℃,云狀粉塵的引燃溫度為590 ℃,爆炸下限濃度為37～50 g/m3。鋁粉爆炸是一種連鎖反應(yīng)，即塵云在火源引發(fā)下，產(chǎn)生原始小火球，靠粉塵燃燒的熱量維持火球溫度，當(dāng)火球的表面溫度達(dá)到粉塵的自然點以上時，連鎖反應(yīng)得以建立，火球不斷擴(kuò)大而形成爆炸。所以控制設(shè)備表面溫度，就成了防止鋁粉爆炸發(fā)生的一個突出問題。因此拋丸清理設(shè)備不應(yīng)放在熱處理爐、熔化爐等溫度較高或有明火產(chǎn)生的裝置附近，而應(yīng)放在車間陰涼通風(fēng)處。除塵器最好放在車間外面或車間靠墻一側(cè)，為防萬一，在除塵器的頂部和除塵管道上應(yīng)設(shè)置防爆自動開啟窗口。為安全起見，所有電機(jī)、風(fēng)機(jī)、電控元件均應(yīng)采取防爆型。 

3、鋁合金件所用拋丸清理設(shè)備的類型及特點

 由于鋁合金件形狀、尺寸、重量、表面清理要求不同，因此所選用的拋丸清理設(shè)備也不一致。目前使用的設(shè)備主要有以下幾種。

3.1吊鉤式拋丸清理機(jī)

 吊鉤作為零件的承載裝置，一般以吊重500 kg和1 000 kg兩種為主。工作時需制吊具，將工件掛于吊具上，然后將整個吊具掛在吊鉤上。吊鉤進(jìn)入拋丸室，并由自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動吊鉤回轉(zhuǎn)，同時帶動吊具及吊具上所有的零件回轉(zhuǎn)，邊回轉(zhuǎn)邊拋丸清理，因此所有零件的上下四周表面均可一次清理完畢。然后吊鉤移出拋丸室體，將工件卸下，完成一次工作循環(huán)。該機(jī)型大中型、中小批量生產(chǎn)，如汽車、摩托車的缸體、缸蓋，變速箱、離合器殼體，排氣管，鋁輪轂等。

3.2轉(zhuǎn)臺式拋丸清理機(jī)

 轉(zhuǎn)臺作為工件承載裝置，按轉(zhuǎn)臺直徑可分為φ1 200 mm,φ1 600 mm,φ1 800 mm,φ2 500 mm等。該種清理機(jī)有的配一臺拋丸器，有的配二臺或多臺拋丸器，并且有的進(jìn)行連續(xù)式工作，有的進(jìn)行間歇式工作，這依自身需要而定。其工作原理是：將工件置于轉(zhuǎn)臺上(工件之間有距離，不接觸，不碰撞)，轉(zhuǎn)臺帶工件進(jìn)入拋射區(qū)而進(jìn)行拋丸清理，當(dāng)轉(zhuǎn)到放件位置時，可將工件取下。因此該種類型最適合有一面不需清理的工件，否則應(yīng)將工件再翻轉(zhuǎn)一次清理。目前此種機(jī)型有Q3512，Q3525D，Q361等。

3.3帶式通過拋丸清理機(jī)

 傳送帶作為工件的承載體，傳送帶又分為鋼絲網(wǎng)帶和耐磨橡膠帶兩種方式。拋丸室的一端為裝件工位，另一端為卸件工位。工作時，在裝件工位將零件置于傳送帶上，傳送帶緩緩連續(xù)進(jìn)入拋丸室進(jìn)行拋丸清理，接著送到卸件工位將工件取下。此機(jī)特點是：連續(xù)進(jìn)行工作，無任何碰撞，中小件均適合，生產(chǎn)批量大。目前該機(jī)型有ZJ186等。

3.4橡膠履帶式拋丸清理機(jī)

 用橡膠履帶形成的凹腔作為工件承載體。工作時，履帶轉(zhuǎn)動，帶動凹腔內(nèi)的工件翻滾，因此零件的內(nèi)外表面均能獲得較好的清理效果。該種機(jī)型分為手動和自動裝卸料方式，最適合于大批量小型零件的拋丸清理。由于采用橡膠履帶，減輕了工件與履帶的撞擊和劃痕，并且占地面積小，操作極為方便，從而為眾多廠家采用。目前該機(jī)型有Q326C，QR3210等。

3.5吊鏈步進(jìn)/連續(xù)式

 以懸掛鏈作為工件承載裝置。懸掛鏈可進(jìn)行連續(xù)式或步進(jìn)式工作，吊鉤吊重以300 kg和500kg居多。其工作原理是將工件置于多個吊鉤上，吊鉤依次進(jìn)入拋丸室進(jìn)行拋丸清理，清理時工件在吊鉤自轉(zhuǎn)裝置的作用下轉(zhuǎn)動，清理好的工件移出室并卸下，再裝上待清理工件。依次循環(huán)進(jìn)行。該機(jī)型由于采用懸掛鏈作為運載裝置，因此可與壓鑄工部、清理工部、修整工部、檢測工部及噴涂工部等成線使用，最適合大中型零件的成批生產(chǎn)。目前該機(jī)型有ZJ438，ZJ485，ZJ583，ZJ585等。

4、使用的彈丸

 鋁合金件拋丸清理所用的彈丸一般有三種：鋁合金丸、不銹鋼丸和特種合金鋼丸。

4.1鋁合金丸

 常用的有球形鋁合金件沒有任何污染，自始至終能得到良好的表面粗糙度和光亮度。其缺點是：用鋁丸清理時，產(chǎn)生的鋁粉較多，容易引起粉塵爆炸。因此在西歐一些國家很少采用，國內(nèi)使用單位也很少。

4.2不銹鋼丸

 常用的有進(jìn)口的球形不銹鋼丸和國產(chǎn)的不銹鋼絲切斷丸。其優(yōu)點是：該種鋼丸密度較鋁丸大2倍多，因此拋丸速度適當(dāng)降低仍可達(dá)到理想的清理效果，對工件自始至終無任何污染，使用壽命比鋁丸高得多。其缺點是：價格非常昂貴，進(jìn)口不銹鋼球形丸的價格一般為6～7萬元/t，一般廠家使用不起。

4.3特種合金鋼丸

 此丸是一種以含鉻、錳、鉬、鎳為主的合金球形鋼丸，粒度從0.3～1.5 mm。其優(yōu)點是：合金鋼丸具有不銹鋼丸部分特性，硬度和強(qiáng)度較高，不易破碎和生銹，使用壽命長，價格低廉。正常使用時清理效果可與不銹鋼丸相媲美。因此為國內(nèi)眾多廠家所采用。其缺點是：此種合金鋼丸需退火處理，退火后表面帶有一層薄的氧化皮，剛使用時，清理后的鋁件表面光澤暗淡。但使用幾小時后，表面氧化皮即可脫落，以后使用效果最佳。因此開始使用時，最好先對鋁廢件進(jìn)行拋丸清理，然后再對合格件進(jìn)行拋丸清理。

 鋁合金件的拋丸清理是提高零件表面質(zhì)量最有效的途徑之一，它的獨特工藝特點必將得到進(jìn)一步推廣和應(yīng)用，并隨著壓鑄技術(shù)的發(fā)展，適合于特殊復(fù)雜鋁鑄件表現(xiàn)清理的專用拋丸清理設(shè)備也不斷相應(yīng)推出。