金属表面处理—喷丸抛丸喷砂

一、喷丸

喷丸使用高压风机或压缩空气作动力,将～2.5mm直径的弹丸喷射出去,冲击金属表面;广泛应用于金属表面的消光、去氧化皮；提高零件机械强度、抗疲劳性、耐磨性和耐腐蚀性；消除铸、锻、焊件的残余应力等;

1、表面清理功能

用喷丸进行表面处理,打击力大,清理效果明显,动力消耗大;一般喷丸用来消除厚度不小于2～6mm的或不要求保持准确尺寸及轮廓的中型、大型金属制品以及铸、锻件上的氧化皮、铁锈、型砂及旧漆膜,是表面涂镀覆前段一种清理方法;

原理：当钢丸打击到工件表面无论是喷丸或抛丸使金属基材发生变形,由于Fe3O4和Fe2O3没有塑性,破碎后剥离,而油膜与基材一同变形,所以对有油污的工件,喷丸无法彻底清除油污;

2、喷丸强化功能

原理：当钢丸撞击金属零件表面上,宛如一个微型棒锤敲打表面,捶出小压痕或凹陷;为了形成凹陷,金属表层必定会产生拉伸;表层下,压缩的晶粒试图将表面恢复到原来形状,从而产生一个高度压缩力作用下的半球;无数凹陷重叠形成均匀的残余应力层;最终,零件在压应力层保护下,极大程度地改善了抗疲劳强度;

如：将高速弹丸喷射到弹簧表面,使弹簧表层发生塑性变形,形成一定而形成一定厚度的强化层,强化层内形成较高的残余应力,由于弹簧表面压应力的存在,当弹簧承受载荷时可以抵消一部分抗应力,从而提高弹簧的疲劳强度;

喷丸强化分为一般喷丸和应力喷丸;一般处理时,钢板在自由状态下,用高速钢丸打击钢板的表面,使其表面产生预压应力,以减少工作中钢板表面的拉应力;应力喷丸是将钢板

在一定的作用力下预先弯曲,然后进行喷丸处理;

3、喷丸使用的丸的种类：铸钢丸、铸铁丸、玻璃丸

铸钢丸,硬度一般为40～50HRC,加工硬金属时,可把硬度提高到57～62HRC;铸钢丸的韧性较好,使用广泛,其使用寿命为铸铁丸的几倍;

喷丸粒度一般在～1.2mm为宜,喷丸强度要求越高,粒度相对加大;

4、表面清洁质量

⑴、Sa1—手工刷除清理级或清扫级

Sa1级处理的技术标准：工件表面应不可见油污、油脂、残留氧化皮、锈斑和残留油漆等污物；处理后表面上出现大量分别均匀的金属斑点;

⑵、Sa2—商品清理级或工业级

Sa2级处理的技术标准：工件表面应不可见油腻、污垢、氧化皮、锈皮、油漆、氧化物、腐蚀物和其它外来物质疵点除外,但疵点限定为不超过每平米表面的33%,可包括：轻微阴影；少量因疵点、锈蚀引起的轻微脱色；氧化皮及油漆疵点;如果工件原表面有凹痕,则轻微的锈蚀和油漆还会残留在凹痕底部;

⑶、—近白清理级或出白级

级是工业上普遍使用的并可以作为验收技术要求及标准的级别;

级处理的技术标准：同Sa2要求前半部一样,但疵点限定为不超过每平方米表面的5%,可包括：轻微暗影；少量因疵点、锈蚀引起的轻微脱色；氧化皮及油漆疵点;

⑷、Sa3—白色清理级或白色级

Sa3级是工业上的最高处理级别,清理后的钢材表面呈完全一致的银灰色,有一定的表面粗糙度以提高图层的附着能力;

Sa3级处理的技术标准：与级一样但5%的阴影、疵点、锈蚀等都不得存在了;

喷丸处理的工件表面为金属本色,但是由于表面为球状面,光线部分被折射,工件最终成亚光效果一般30分钟左右;

喷丸处理后,工件表面被微量而不破坏,表面件有所增加;

5、表面粗糙度

⑴、表面粗糙度的作用：

①、使涂层与工件表面实际结合面积增加,提高涂层结合力

②、涂层在固化过程中会产生很多内应力,粗糙度的存在可以消除涂层中的应力集中,

防止涂层开裂

③、表面粗糙度的存在可以支撑一部分涂料的重量,有利于消除流挂现象,对于垂直涂

装的表面,作用尤为明显;

⑵、影响粗糙度的因素：

①、磨料的粒度、硬度、颗粒形状

②、工作本身材质的硬度

③、压缩空气的压力及稳定性

④、喷嘴与工件表面间的距离和夹角

⑶、与表面粗糙度相关的几个问题：

①、清理时间与表面粗糙度大小几乎无关

②、喷嘴与表面之间的夹角会影响表面粗糙度,但在45o～90o之间变化不是很明显

③、用大颗粒磨料清理表面可以提高工作效率,但会使表面粗糙度偏高;研究表明,粒

度大于 1.2mm的磨料造成的粗糙度值偏高;用小粒度磨料对粗糙度偏高的表面重

新清理一遍可以使表面粗糙度降低到规定值;

二、抛丸

抛丸利用高速旋转的飞轮,利用离心力将直径为～3.0mm的弹丸抛向工件的表面；使表面达到一定的粗糙度；或者改善工件的焊接拉应力为压应力,提高工件使用寿命;

与喷丸相比,喷射动力不同,但效果基本相同；同样的,抛丸也无法彻底清理油污;

特点：

①、抛丸较喷丸效率高,经济适用,易控制效率和成本；

②、不如喷丸灵活、精细；

③、抛丸抛射会有死角,一般使用与形面单一的工件批量加工;

三、喷砂

喷砂采用压缩空气为动力,以形成高度喷射束将喷料铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂高速喷射到工件表面,由于磨料对工作表面的冲击和切削作用,使工件表面获得一定的清洁度和粗糙度;

1、表面处理功能

原理：喷砂与喷丸都是使用高压风或压缩空气作为动力,将喷料吹出去冲击工件表面达到清理效果;但选择的介质不同,喷砂介质对表面有切削作用；喷砂处理后,工件表面污物被清除掉,工件表面被微量破坏,表面积大幅增加,从而增加与工件与涂/镀层的结合强度;

喷砂表面处理应用范围：

⑴、工件涂镀、工件粘接前处理

⑵、铸造件毛面、热处理后工件的清理与抛光：去氧化皮、油污等残留物；抛光工件表面,提高光洁度,使工件露出均匀一致的金属本色

⑶、机加工工件毛刺清理：喷砂能清理工件表面的微小毛刺；且能在工件表面交界处打出很小的圆角

⑷、改善零件的机械性能：经喷砂后,在零件表面产生均匀细微的凹凸面,使润滑油得到存储,从而改善润滑条件

⑸、光饰作用：喷砂能实现工件表面不同的反光或亚光,如不锈钢工件、塑胶、玉器的打磨

2、喷砂形成的表面压应力较喷丸、抛丸要小的多;