铸件表面处理用金属磨料概况

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中 国材 料 科 技 与设 备 （ 双月刊）
铸 件 表 面 处 理 用 金 属 磨 料 概 况
２ ０ １ ４年 ・ 第 ３期
３ ． ２ 磨料 的破碎性 能
磨料 的破碎特性将 直接 影响磨 料费 用 、维 护费用 及清
理效果 。
度 、耐磨性 和耐 腐 蚀 性 ，以有 效 地 提 高 金 属材 料 的疲 劳
准及 其 三 个影 响 因素 ， 最后 提 出优 质 金 属 磨 料 的 四个 标 准 。 关 键 词 ：金 属磨 料 ；表 面 处理 ；硬 度 ；破 碎 性 能 中 图分 类号 ：Ｔ Ｇ３ 文献 标 识 码 ：Ａ 金 属 磨 料 金 属 种 类 较 多 。 南 于 不 同金 属 力 学 性 能 差 异
０ 引 言
喷丸是一种机械方式 的表面处 理＿ Ｔ艺 ，可实现 表面 清 理 、光 洁度 加工 、成 形 、校正 和机 械强化 等多 种功能 。该 方法具有实施方便 、效果 显著 、适 应面广 、消耗低 等多 种 优势 ，在飞机 、坦克 、汽车和各种机械设备 的齿轮 、轴承 、 焊接件 、弹簧 、涡轮盘 、叶片及模 具 、切 削工具 等 的表 面 清理 、提高使用 寿命 和 防腐 能力 方 面发 挥 了重 要 的作用 ， 类似 的工艺还有喷砂和抛丸Ｌ １ ～一 。 “ 喷” 、“ 抛 ”指 的是Ｔ艺方法 ，即利用高速喷射 出的弹 丸材料 ，对Ｔ件表面进行 撞击 ，以提高零件 的 力学性 能和 改变其表 面状态 。其 中 “ 抛” 的动力是 电动机 带动 叶轮体
各种弹丸材料 。
当磨料颗粒以高速运动 冲击工 件表 面时 ，设 备所施 加
给它们的冲击动 能 ，在冲击 瞬间 ，部 分能量 总是 消耗在 磨 料变形上 ，不能完全转移 到被 冲击 工件 的表 面，没有 完成 有效作用 。这些被消耗 的能量 ，在很 大程 度上决 定于 磨料
的硬 度 。
较 大，导致各类金属磨 料在硬度 和塑性 方 面差异较 大 ，最 终 体现在磨 料的清理效果 、清理速度 和使用 寿命 。
各 类 金 属磨 料 的性 质 如表 １ 所示 。
３ 金 属磨 料 的价 值
任何磨料的价值都是 由清理速 度 、清理效 果 和消耗 费 用 （ 包 括磨 料价格 、易 损件 费用及 人 工 费用 组 成 ）决 定 ，
寿命 。
金属磨料则是影响上述表面处理工艺效果的重要 因素 。 优质磨 料应 满足以下 四个标准 ： ａ ． 使用 寿命 长 ；
ｂ ．快 速 清 理 （ 或强化 ） ；
由于化学成分 、生 产工 艺 以及金相 结构 的不 同 ，每一 种磨料 固有 的疲 劳特性 不同 ，这 就决定 了它在 抛喷 丸清 理
设 备 中 的 破 碎 特性 不 同 。
磨料 的破 碎是指在抛 喷丸清 理设备 中，磨 料颗 粒 以极 高 的速度 抛喷出 ，冲击 到工件 表 面上 ，完成 清理 、强化 任 务时 ，磨料本 身受到撞 击消耗 ，同时对 设备 造成磨 损 。通
过 连 续 循 环 和 重 复 冲 击 ， 由大 颗 粒 变 成 小 颗 粒 、 由 小 颗 粒 变 到 更 小 的颗 粒 、最 后 由于 颗 粒 太 小 （ 小于 ０ ． ２ ｍｍ）而 不
１ 磨 料 的种 类
磨料 的种类 ，按材质 可分 为两大 类 ：非金 属磨料 与金
属磨料 。
所谓硬度 ，被定义 为抵 抗变 形 的能力 。硬度 越高 抵抗 变形能力就越大 ，转移 到工件表 面上 的能量百分 数也 就越
大 ，清理 效 果 越 明显 。
一
非 金属 类磨 料代表 有 ：石英 砂 、刚玉 、玻 璃等 。由于 非金属磨料 使用 过程 破碎 率极 高 ，产生 灰尘 多 ，污染 严重 ， 且 效率低 ，除了极少数领 域还在继续 沿用 外 ，大 多数 已逐 步 由金属磨 料代替 。 金属类磨料代表有：不锈钢丸、铸铁丸、铝丸、锌丸、铜 丸、镍丸等。各类金属磨料各有不同的优点 ，适用于不同场合。
效果的关系 。
２ 各 类金 属 磨 料 的性质
表 １ 各 类 金 属 磨 料 的 特 点
ａ ） 硬度 过高 ，破碎
ｂ ） 硬度 过低 ，变彤 ＿
ｃ ） 硬度 适中
圈 １ 磨料硬 度与寿命 和清理表面效 果的关 ］
＊作 者 简 介 ：彭 孜 （ １ ９ ８ ５ ～） ，男 ，硕 士 ，工 程 师 ，主 要 从 事 软 件焊 料 以及 锌 合 金 方 面 的 研 究 工 作 。 Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ：ｚ ｉ ｚ ｉ ０ ７ ２ ５ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｍ ８ ０・ ｈ ｔ ｔ ｐ：／ ／ ， 删． ｃ ｍａ ｓ ｔ ｅ ｑ ． ｃ Ｄ
上 述 三 点 主 要 由 磨 料 的 硬 度 、破 碎 性 能 、尺 寸 三 个 方 面 决定 。
３ ． １ 磨料的硬度
磨 料 的硬 度 影 响 清 理 速 度 和 效 果 。
旋转的离心力 ；“ 喷 ”的动力是高压风或压缩空气 。
“ 丸” 、“ 砂” 即磨料 ，是指喷 、抛等ｌ Ｔ艺方法 中使用的
２ ０ １ ４年 ・ 第 ３ 期
材料综述
中国材料科技与设备 （ 双月刊 ）
铸 件 表 面 处 理 用 金 属磨 料概 况
彭孜 ，李锋 ，董 建光 ，闫鸣
（ 绍兴 市 天 龙锡 材有 限公 司 ，浙 江 绍兴 ３ １ ２ ０ ０ ０ ）
摘要 ：对喷丸 、抛丸表 面清理 、表 面强化用的磨料种类 、硬度 、性质作 了简单描述 ，指 出金 属磨料价 值的三 个衡 量标
般 情 况 下 ，磨 料 理 想 的硬 度 范 围 应 适 中 ，过 硬 易 于
破碎 ，过 软易于变形 。有些高硬度磨料 （ 如铸铁 丸） ，能 够 快速清理 或强化 ，磨料价格 也低 ，但 这些磨 料 易碎 、消耗 高 ，也易造 成抛喷丸设 备 易损件过 早的磨 损 ，增加 维护 费 用 ；相反的 ，另外 一些 低硬 度磨料 ，虽然有 一个 低的 消耗 速率和低的价格 ，但是他 们清 理周期 长 、生 产率低 、浪费 人工和作业时 间 。图 １ 表示 磨料硬 度与 寿命 和清理 表面