喷砂喷丸处理
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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。于喷砂加工的表面比较粗糙,湿喷砂的应用与干喷砂相似,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与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(人造金刚砂)等。以采用铝钒土(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。国内应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、砂粒与压缩空气压力的关系
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、水一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一气喷砂。
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
湿喷砂所用的砂料与干喷砂相同。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l0%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4.33g/L的热(>70℃)防锈溶液中处理。奥氏体不
250---300g/L的室温溶液中钝锈钢和耐热钢喷砂后,应在含HN0
3
化2h以上,然后用冷流动水清洗,热压缩空气吹干。
4.喷嘴与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。喷砂时砂粒与压缩空气的消耗与喷嘴口径、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
喷丸的原理和设备与喷砂相似,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.喷丸工艺与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.喷丸强度与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60~50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—l8。
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与速度。
(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%。