滚光、振动光饰、刷光、喷砂、喷丸处理

滚光、振动光饰、刷光、喷砂、喷丸处理
一、滚光、振动光饰
滚光是将零件放入盛有磨料和化学溶液的滚筒中，借滚筒旋转使零件和磨料、零件和零件相互摩擦以达到清理零件表面的过程。

振动光饰是在滚筒滚光基础上发展起来的较先进的光饰方法，它是通过振动电机等带动容器作上下、左右或旋转运动，从而使零件和磨料介质相互摩擦，以达到整平、修饰零件目的的过程。

滚光和振动光饰均可达到清除少量油污和锈，去除毛刺、倒圆棱边、锐角，降低零件表面粗糙度等光饰目的。

其主要特点是产量高，质量稳定，适用于多种形状的金属或非金属零件，特别是小零件。

滚光方法有普通滚光、离心滚光、化学加速离心滚光等，后二者是在前者的基础上发展起来的，均属利用振动原理的高能光饰方法。

振动光饰的方法有：振动擦光、旋转擦光、离心盘擦光、往复式擦光等。

第一种为普通振动光饰方法，后三种属高能光饰方法。

以上振动光饰方法国际上早已广泛、普遍使用，现就国内常使用和已有定型设备的部分方法作简单叙述。

无论是滚光，或是振动光饰，其采用的多为湿法加工，其介质包括磨料，化学促进剂和水。

有时也只用一种磨料作干态加工。

分述各种方法之前，对通用的磨削介质先作一介绍。

二、刷光
刷光是用金属丝、动物毛、天然或人造纤维制成的刷轮或刷子，在刷
光机上或手工对零件表面进行加工的过程。

刷光轮上的弹性金属丝，其端面侧锋具有很好的切刮能力，工作时就是利用这种金属丝侧锋除去金属表面的锈皮、污垢、棱角毛刺等；或对零件基层表面进行装饰性底层加工，如丝纹刷光、缎面修饰等。

刷光可以湿刷，也可以干刷。

刷光不会改变零件的几何形状。

常用的刷轮一般由钢丝、黄铜丝等材料制成。

有时为了特殊的目的，也用其材料。

零件材料较硬时，应选择硬金属丝刷光轮；零件材料较软时，则选用软金属丝或人造纤刷光轮。

刷光轮的旋转速度一般在1200～2800r/min之间。

直径大的刷光轮，应采用较低的转速，硬质材料的零件，应选用较高的转速。

进行湿法刷光时，一般都用水作刷光液，黑色金属的镀前刷光，除用水外，如需去污，则宜采用具有除油功能的清洗剂。

刷光轮的种类很多，决定刷光性能的主要是材料及其形状。

现就刷光轮的几种主要类型及如何根据零件材料、性质、要求选择合适的刷光轮简述如下：
（一）刷光轮的类型
按其制作的材料可分金属丝刷光轮和非金属丝刷光轮两类。

常用金属丝刷光轮的规格及用途，2-1-16所列。

表2-1-16 常用金属丝刷光轮的规格及用途
金属丝类型主要用途
材料规格
黄铜丝很细得到细致的缎面
细得到缎面
中、粗得到粗糙的缎面，进行丝纹刷光
很粗对浸蚀后的铜、黄铜、铸铁表面进行清理
镍-银丝很细使用场合基本上和上相同，但只用于要求用金属丝刷轮处理后仍保持白色的软金属零件的加工
细
中、粗
很粗
钢丝很细，细、
中粗、很粗得到缎面，进行丝纹刷光
丝纹刷光
表面清理，去毛刺
不锈钢丝使用场合和钢丝刷相似，但可防止零件表面变色和生锈，因价格贵很少用
按其制作方法和形状分类，各种类型的刷光轮，如图2-1-6所示。

图2-1-6 各种类型的刷光轮
（a）成组的辐射刷光轮；（b）波形辐射刷光轮；（c）短丝密排辐射刷光轮；（d）杯形刷光轮；（e）普通宽面刷；（f）条形宽面刷。

不同类型刷光轮的特点和用途，如表2-1-17所列。

表2-1-17 不同类型刷光轮的特点和用途
刷光轮类型特点主要用途
成组的辐
射刷光轮用金属丝成组编织而成。

刚性大，切削力强，使用寿命长。

应作动平衡处理用作清除零件表面的锈皮、焊渣、旧漆层等，也用于除去网状传送带网孔中的残留物
波形辐射
刷光轮用呈小波纹状的、较长金属丝编织而成。

刚性小，切削力不大一般污物或浸蚀后的残留浮灰，也用于缎面修饰、丝纹刷光和手工刷平零件表面
短丝密排
辐射刷光轮用较短的金属丝紧密编织而成。

刚性大，切削力强主要用于去毛刺
杯形刷光轮用金属丝编织成杯形用于零件表面一般污物和浸蚀后
残留物的清理，以及去毛刺，也用作丝纹刷光。

还适于便携式电动工具上使用
普通宽面刷用金属丝或猪鬃等编织而成。

应作动平衡处理用作表面清理，主要用于冶金工厂的板材电镀、涂漆等生产线上
条形宽面刷用金属丝或猪鬃等间断编织而成用于用普通宽面刷会
因受力刷光轮不稳定的场合
小型刷光轮用金属丝或猪鬃等编织而成的不同形状的小型刷光轮
用于对内型面的清理或去毛刺
（二）刷光轮和刷光参数的选择
前面介绍了刷光轮的类型及一般使用范围，但在具体加工时，对刷光轮及刷光参数的选择还要视零件的材料、性质和具体的技术指标要求而定。

现以零件的刷光要求进行分述。

1.表面清理清理零件表面的锈皮、焊渣、旧漆层时，需要高的切削力，常选用刚性大的钢丝刷光轮。

同时选用比较高的转速进行干刷清理，其刷轮旋转速度在2000r/min以上。

清除零件表面的一般污物或侵蚀后残留的浮灰时，则选用切削力低的，刚性小的黄铜丝、猪鬃或纤维丝刷光轮。

其旋转速度和压力要适中，一般控制在1800～2000r/min之间。

这种刷光可采用干刷，也可用湿刷，对去浮灰的湿刷，刷光液用自来水即可，如需去污，则采用有除油功能的清洗剂。

2.去毛刺去毛刺需要刷光轮具有相当高的切削力。

对于外表面棱边的毛刺，常采用直径为0.3mm的短丝密排辐射刷光轮，刷光轮的线速度一般为33m/s。

对于圆孔棱边的毛刺常采用杯形刷光轮，其线速度一般为22～33m/s。

对于内螺纹的毛刺，则要用小型刷轮。

3.丝纹刷光丝纹刷光要根据零件材料、形状和装饰要求的不同，选用不同类型和材料的刷光轮。

对于较软的金属材料（铜、黄铜、铝、银等）刷光应选用黄铜丝或镍银丝刷光轮，钢质等硬金属材料则选用钢丝刷光轮。

铝铭牌、面板则常用含细磨料的织物（俗称百洁布）作刷
光工具。

刷光轮的类型则以愈求丝纹纹路选定，比如要得到圆弧形的丝纹，采用环形刷光轮；要求表面呈直线丝纹时，则选用辐射刷光轮。

进行丝纹刷光时，压力不能太大，否则刷丝侧面和零件接触，便产生不了丝纹效果。

丝纹刷光的速度也不宜太大，一般控制在刷光速度范围的中下限，具体因被刷光基材而定。

丝纹刷光可以干刷，也可以湿刷。

当零件表面洁净无锈蚀、油污时，可进行干刷，湿刷时，刷光液采用无腐蚀作用的清洗剂。

4.缎面修饰所谓缎面修饰，就是使用软而细的刷轮，将零件表面刷成无光缎面的加工。

通常使用的是刚性小的波形刷光轮，采用细而软的金属丝，有时也用猪鬃或纤维刷光轮。

刷光速度要小，一般在15～2 5m/s之间。

缎面刷光压力要低，掌握在使金属丝轻轻擦过零件表面，刷痕应均匀一致，要和零件的轮廓线平行。

湿法缎面刷光时，用浮石粉和水作刷光剂。

三、喷砂、喷丸处理
（一）喷砂
喷砂是用机械或净化的压缩空气，将砂流强烈地喷向金属制品表面，利用磨料强力的撞击作用，打掉其上的污垢物，达到清理或修饰目的的过程。

喷砂的主要用途有：
（1）除掉零件表面的锈蚀、焊渣、积碳、旧油漆层和其它干燥了的油污；
（2）除去铸件、锻件或热处理后零件表面的型砂及氧化皮；
（3）除去零件表面的毛刺或方向性磨痕；
（4）降低零件表面的粗糙度，以提高油漆和其它涂层的附着力；（5）使零件呈漫反射的消光状态。

喷砂分干喷砂和湿喷砂两种。

干喷砂加工的表面比较粗糙，湿喷砂的使用和干喷砂相似，但主要用于较精密的加工。

湿喷砂的优点是污染小。

1.干喷砂干喷砂又分机械喷砂和空气压力喷砂两种类型。

每一类型又可分为手工、半自动或连续自动等多种方式。

采用的喷砂机有自流式、离心式、吸入式和压力式等。

生产上常用的是吸入式和压力式。

吸入式设备简单，但效率低，适用于小零件。

压力式主要用于大、中型零件的大批量生产，适用性广，效率高。

国内广泛使用的是手工空气压力喷砂室，适用于各种形状复杂的中、小型零件。

干喷砂常用的砂料是氧化铝砂（含天然和人造两种）、石英砂（二氧化硅）、碳化硅（人造金钢砂）等。

以采用铝钡土（氧化铝砂）为最好。

因其不易粉化，劳动条件好，砂料还可以循环使用。

碳化硅砂虽也有上述优点，但因过于昂贵，很少使用。

国内使用最多的还是石英砂。

它虽易粉化，但有不污染零件的优点。

根据零件材料、表面状态和加工要求来选择砂料粒度和其它工艺条件，可按表2-1-18进行。

表2-1-18 零件、砂粒和压缩空气压力的关系
零件类型石英砂粒尺寸/mm 压缩空气压力/kPa①
厚度＞3mm的大型钢铁件2.5～3.5 250～400
厚度≤3mm的中型钢铁件1.0～2.0 150～250
小型、薄壁零件、黄铜件0.5～1.0 100～150
厚1mm以下的钢铁钣金件0.5以下50～100
铝及铝合金零件0.5以下50～100
①1工业大气压=1kg/cm2=105Pa=100kPa。

2.湿喷砂湿喷砂是在砂料中加入定量的水，使之成为砂水混合物，以减少砂料对零件表面的冲击作用，从而减少金属材料的去除量，使零件表面更光洁。

湿喷砂通常有雾化喷砂、水-气喷砂和水喷砂三种类型，喷砂方式和喷砂机的结构各不相同。

生产上最适用的是水-气喷砂。

各种湿喷砂方式的工作原理和特点见表2-1-19。

表2-1-19 各种湿喷砂机工作原理和特点
种类工作原理特点
雾化喷砂即低压喷砂。

砂料从装有文氏管的压缩空气系统送至喷头，以雾化水-砂流冲击零件表面只有通过改变砂料粒度才能改变被喷
砂表面的粗糙度值
水-气喷砂由泥砂泵以高压将水-砂料经软管输送到喷头，并在喷头通入压缩空气，以喷出的高速水砂流冲击零件表面改变压缩空气压
力，就能改变喷砂表面粗糙度值
水喷砂不使用压缩空气的水砂流喷砂。

水、砂分装，在流向喷嘴前混合后喷向零件表面只能通过改变水压，才能改变喷砂表面的粗糙度值
湿喷砂所用的砂料和干喷砂相同。

湿喷砂的水砂比值，一般控制在7：3为宜。

320～400目的水砂粒中，应加入10%的膨润土作为悬浮剂，防止砂粒沉入贮存箱底。

钢铁件湿喷砂时，水中可加入0.5%碳酸钠和0.5%的重铬酸钠作缓蚀剂。

双层壁的钣金焊接件，因难防腐蚀，不宜采用湿喷砂。

薄截面零件，因湿喷砂工作压力比干喷砂大，水的冲击易使其变形，故也不宜采用湿喷砂。

3.喷砂后零件的处理经喷砂的零件，应尽量减少触摸，并及时进行表面处理，如处理不完，钢铁零件可浸入50g/L的碳酸钠溶液中贮存防锈。

湿喷砂后的钢铁件，应浸入含苯甲酸钠8.66g/L、亚硝酸钠
4.33 g/L的热（＞70℃）防锈溶液中处理。

奥氏体不锈钢和耐热钢喷砂后，应在含HNO3250～300g/L的室温溶液中钝化2h以上，然后用冷流动水清洗，热压缩空气吹干。

4.喷嘴和非喷砂部位的保护喷砂用的喷嘴一般用铸铁和陶瓷材料制成。

喷砂时砂粒和压缩空气的消耗和喷嘴口径、压缩空气压力。

工作时间成正比。

有些零件的特殊部位不允许喷砂，必须进行适当地保护。

比如：曲齿、
内外螺旋齿、花键、大型内外螺纹；鉴别标记；精密尺寸；光表面等。

这些非喷砂表面可采用机械夹具、胶带、纸带、橡胶堵头等保护。

（二）喷丸
喷丸的原理和设备和喷砂相似，只是采用的磨料不同。

它是用钢铁丸、玻璃或陶瓷取代砂子。

喷丸能使零件产生压应力，而且没有含硅的粉尘污染，主要用于：
（1）使零件产生压应力，从而提高零件的疲劳强度和抗应力及抗腐蚀能力；
（2）代替一般冷热成型工艺，可对大型薄壁铝制零件进行成型加工，这样可避免零件表面残留的张应力而形成有利的压应力。

（3）对扭曲的薄壁零件进行校正。

经喷丸后的零件使用温度不能太高，以防消除喷丸产生的压应力，使用温度范围因材料而定，一般钢铁件为260～290℃，铝零件为170℃。

1.丸的种类及性质
（1）铸铁丸质脆而易碎，其硬度为HRC58～65。

使用寿命短，用途不广，主要用于喷丸强度高的场合。

（2）铸钢丸铸钢丸的韧性较好，其硬度一般为HRC40～50，加工硬金属时，可把硬度提高到HRC57～62。

这种丸使用广泛，使用寿命为铸铁丸的几倍。

（3）玻璃丸、陶瓷丸硬度较前两种都低，主要用于不锈钢、钛、铝、镁及其它不允许铁杂质污染的材料。

也可用于钢铁丸喷丸后的二次加工，以除去铁质污染和降低零件的表面粗糙度。

2.喷丸工艺和喷丸强度对要求零件表面产生压应力的喷丸加工，必须保证有足够的覆盖率，即要使未被喷丸加工的表面尽量少。

但由于覆盖率检查比较困难，且难作固定量的判断，故常采用控制喷丸强度的办法，求得所要求的压应力值。

喷丸强度大都以美国SAE标准J442所述的Almen弧高计进行测量。

Almen弧高计测量法：将厚0.8mm、1.3mm或2.4mm的1070冷轧钢（相当于我国的70号碳素钢）标准尺寸的试样固定在专用夹具上，对其一面进行喷丸处理，然后用弧高计测量弯曲了的钢条试样的弧高，所得值即为喷丸强度。

3.喷丸强度和其它喷丸参数的选择喷丸强度决定着喷丸质量，而喷丸强度又受其它多种工艺参数制约。

（1）喷丸尺寸喷丸尺寸越大，冲击能量越大，则喷丸强度也越大，但大喷丸的覆盖率降低，故生产上在能保证产生所需喷丸强度的前提下，应尽量减小喷丸的尺寸。

喷丸尺寸的选择也受零件的形状制约，丸的直径不应超过零件沟槽或内圆半径的一半。

喷丸粒度一般选用6 0～50目之间。

（2）喷丸的硬度当喷丸的硬度大于零件的硬度时，喷丸硬度的变化不影响喷丸强度，反之喷丸硬度值的降低，将使喷丸强度降低。

（3）喷丸速度和喷射角度喷丸速度增高，喷丸强度加大，但速度过高，喷丸的破碎量会增多，用控制压缩空气压力的办法控制喷丸速度，压力的选择见表2-1-18。

喷丸的角度一般选用垂直直角状态，这时喷丸角度最高，强度大，但
如果受零件形状限制必须以小角度喷丸时，则应适当加大喷丸的尺寸和速度。

（4）喷丸的破碎量应经常清除碎丸，保证喷丸的完整率不低于85%。