喷砂三者的区别与联系

抛丸、喷丸、喷砂三者的区别与联系
大家都知道，铸件出来后，一般会进行喷丸或喷砂处理，就是常说的shot penning and shot blast
喷丸效率高，但会有死角，而喷砂比较灵活，但动力消耗大。

喷砂使用高压风作动力，而抛丸一般为高速旋转的飞轮将钢砂高速抛射出去。

喷丸得到的铸件表面质量没有喷砂地好，但比喷砂经济。

而且能够去除一些铸件难以清理的粘砂，而喷砂不行。

喷砂和喷丸是两种不同的表面硬化工艺，喷砂处理过的硬度比喷丸的低，所使用的工具也是不同的了！
喷砂喷丸根本就是两种喷射介质的差别，当然效果也有差别
喷砂比较精细，容易控制精度和平面度
喷丸比较经济实用，容易控制效率和成本，可以控制铁丸的直径来控制喷射效果
一、喷丸清理的特点
1、可以任意使用金属或非金属弹丸，以适应清理工件表面的不同要求；
2、清理的灵活性大，容易清理复杂工件的内、外表面和管件的内壁，并且不受场地限制，可将设备安置在特大型工件附近；
3、设备结构较简单，整机投资少，易损件少，维修费用低；
4、必须配备大功率的空压站，在清理效果相同的条件下，消耗的能量较大；
5、清理表面易有湿气，容易再生锈；
6、清理效率低，操作人员多，劳动强度大。

二、抛丸清理的特点
1、清理效率高，费用低，操作人员少，容易实现机械化，适用于大批量生产；
2、不用压缩空气加速弹丸，因而不必设置功率大的空压站，被清理的表面也无湿气；
3、灵活性差，受场地限制，清理工件时有些盲目性，在工件表面易产生清理不到的死角；
4、设备结构较复杂，易损件多，特别是叶片等零件磨损快，维修工时多，费用高；
5、一般情况不能使用轻而细小的弹丸。

三、喷丸清理与抛丸清理的性能和效果比较
项目单位抛丸喷丸喷砂
单个喷嘴抛丸量 Kg/min 60~1250 48~60 30
弹丸速度 m/s 60~100 40~50
单位抛丸量所需功率比 1 8 30
达到同样清理效果的耗电量 KW*h/100m2 12.5 267 37.5
清理效率40~150 15 6~10
达到同样清理效果所耗工时之比 1 16 6
丸料消耗量之比≤120
成本之比 1 10 4.1
环境粉尘浓度 mg/m2 4.2~3.7 200~300
四、关于喷丸清理的喷嘴规格与压缩空气和磨料消耗相互关系
喷嘴
/mm 工作压力/MPa 项目
0.48 0.56 0.59 0.62 0.66 0.70
5 0.93 1.02 1.10 1.1
6 1.22 1.2
7 压缩空气m3*min-1
88.9 98 103 88.9 109.3 119.8 磨料Kg*h-1
3.62 3.99
4.18 4.37 4.46 4.92 清理效率m2*h-1
6.4 1.73 1.93 2.01 2.09 2.18 2.29 压缩空气m3*min-1
160.6 185 194.1 203.2 215.5 227 磨料Kg*h-1
6.60
7.62 7.99
8.36 8.82
9.29 清理效率m2*h-1
8 2.86 3.20 3.40 3.57 3.71 3.88 压缩空气m3*min-1
274 305 318.9 335.7 349.3 363 磨料Kg*h-1
11.24 12.6 13.1 13.75 14.30 15 清理效率m2*h-1
9.5 4.05 4.56 4.73 4.90 5.21 5.55 压缩空气m3*min-1
392 436 456 477 499 522 磨料Kg*h-1
16.1 17.8 18.7 19.5 20.4 21.4 清理效率m2*h-1
11.1 5.50 6.14 6.45 6.79 6.96 7.19 压缩空气m3*min-1
533 596 626 657 687 719 磨料Kg*h-1
21.8 24.3 25.6 26.9 28.2 29.5 清理效率m2*h-1
12.7 7.13 7.93 8.35 8.75 9.14 9.57 压缩空气m3*min-1
686 762 802 842 873 907 磨料Kg*h-1
28.1 31.2 32.9 34.5 35.8 37.2 清理效率m2*h-1
五、磨料速度与清理效率的比较
工作压力MPa 磨料速度m*s-1 相对清理效率%
0.7 187.7 100
0.67 178.7 93
0.63 163.1 85
0.60 147.5 78
0.56 120.7 70
0.53 93.9 63
0.49 84.9 55
注：1、喷丸清理的工作压力一般不应低于0.53MPa；
2、采用大喉径长文丘里型喷嘴。

六、关于喷嘴
1、直桶形喷嘴
直桶形喷嘴结构简单，其内部结构只有收缩段和平直段两部分。

这种形式的喷嘴无法克服进口端存在的涡流现象，压力损失大，磨料出口速度在0.7MPa的压力条件下不足100m/s。

2、文丘里形喷嘴
文丘里形喷嘴在结构上分成收缩段、平直段和扩散段三部分，制作难度显著增加。

文丘里形喷嘴的气体动力学性能远优于直桶形喷嘴，涡流现象明显改善或不复存在，压力损失大幅度降低，在相同压力条件，磨料的出口速度可增加一倍以上，接近于声音的传播速度，磨料颗料所具有的动能大幅
度提高，打击工件表面的能力大大增强了，这是文丘里形喷嘴工作效率提高的主要原因之一。

直桶形喷嘴和文丘里形喷嘴使用性能的一个很大区别在于磨料的发散均匀性，文丘里形喷嘴喷出的磨料在发散区域内分布很均匀，而直桶形喷嘴喷出的磨料有很大一部分集中在发散区域的中心部位，喷嘴在工件表面上的有效清理宽度窄，文丘里形喷嘴在工件表面上的有效清理宽度要大得多，而且有效清理区域内的磨料作用力的一致，磨料得到充分利用，工作效率提高就是必然的结果了。

据资料介绍，文丘里喷嘴与直桶形喷嘴相比，工作效率可提高15%~40%，磨料消耗可降低20%。

3、双文丘里形喷嘴
双文丘里形喷嘴有前后两个喷嘴，二者之间有间隔，在间隔处的四周有几个小孔。

在这种一大一小、一前一后的喷嘴布置形式中，由于高速气流的作用，产生一个足够大的负压，将周围的空气吸入到喷嘴内，使喷出的空气量大于进入喷嘴的压缩空气，磨料的出口速度又有提高。

另外，双文丘里形喷嘴的出口端直径比普通的文丘里形喷嘴大一些，磨料流的发散面要比普通文丘里形喷嘴大35%，清理效率自然要比普通文丘里形喷嘴更高。

双文丘里喷嘴使用时反冲力较小，操作省时省力，理论高速工作压力为0.42MPa，比其他喷嘴均低。

4、大进口直径的文丘里形喷嘴
普通文丘里形喷嘴的进口直径是1英寸，现在出现了一种进口端直径为1.25英寸的文丘里喷嘴，试验表明，在0.69MPa的压力条件下，大进口端的文丘里喷嘴出口速度可达到201m/s，比普通文丘里喷嘴提高12.5%。

6、方孔喷嘴
目前国外研制出一种进口端与出口端都成正方形的喷嘴，各方面试验表明，该喷嘴比文丘里形喷嘴的工作效率更高，经济性更好。

七、喷丸质量的评定
1、清理质量等级
a、最彻底清理级（Sa3）
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涂层的附着能力；
b、很彻底的清理等级（Sa2.5）
清理后的钢材表面上不存在油脂、污垢、氧化皮、锈、腐蚀生成物、氧化物和其他杂质，允许存在由于清理不彻底而出现的阴影和色差，但每平方英寸上至少要有95%以上的表面达到最彻底清理级的水平，其余部分仅出现轻度的阴影和色差；
c、较彻底清理级
清理后的钢材表面上不存在油脂、污垢、锈皮和其他杂质，氧化皮、锈和旧漆被清除，允许存在由于锈和氧化皮清除不彻底而出现的轻度阴影和色差，其面积在每平方英寸上不超过33%；如果钢材表面已经发生点蚀，蚀点深处允许有少量的锈和旧漆存在；
d、非彻底清理级
表面经全面清理，油脂、污垢、松动的氧化皮和松动的漆皮被清除，与基材结全牢固、不能用非常锋利的铲刀清除的氧化皮、锈、油漆和涂层允许在清理后残留在表面上。

表面上出现大量分布均匀的金属的斑点。

2、表面粗糙度
表面粗糙度和表面清洁度是同时产生的，确定适当的表面粗糙度与确定正确的清洁度要求同样重要。

表面粗糙度的作用
1）使涂层与工件表面间的实际结合面积增加，有利于提高涂层结合力；
2）涂层在固化过程中会产生很大的内应力，粗糙度的存在可以有效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承一部分涂料的质量，有利于消除流挂现象，对于垂直涂装的表面，作用尤为明显。

影响粗糙度的因素如下：
1）磨料的粒度、硬度、颗粒形状；
2）工件本身材质的硬度；
3）压缩空气的压力及稳定性；
4）喷嘴与工件表面间的距离及喷嘴与工件表面的夹角。

与表面粗糙度相关的几个问题：
1）清理时间的长短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45度与90度之间变化不是很明显；
3）用大颗粒磨料清理难以清理的表面可以提高工作效率，但会使用表面粗糙度偏高，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粗糙度降低到规定要求。

噴丸在表面产生比喷砂更大的压应力
抛丸是利用高速旋转的叶轮把小钢丸或者小铁丸抛掷出去高速撞击零件表面，故可以除去零件表面的氧化层。

同时钢丸或铁丸高速撞击零件表面，造成零件表面的晶格扭曲变形，使表面硬度增高，是对零件表面进行清理的一种方法，抛丸常用来铸件表面的清理或者对零件表面进行强化处理。

一般抛丸用于规则形状等，几个抛头上下左右一起，效率高，污染小。

修、造船业，抛丸、喷砂是普遍使用的。

但是无论是抛丸还是喷砂，都是使用压缩空气的形式。

当然并不是抛丸就非用高速旋转的叶轮不可。

在修、造船业一般来说，抛丸（小钢丸）多用在钢板预处理（涂装前除锈）；喷砂（修、造船业用的是矿砂）多用在成型的船舶或者分段，作用是把钢板上的旧油漆和锈除掉，重新涂装。

在修、造船业，抛丸、喷砂的主要作用是增加钢板涂装油漆的附着力。

其实铸造件清理不只是用抛丸，对于大件一般先进行滚筒清砂，就是把铸造件的冒口切除后放在滚筒内滚，由零件在滚筒内互相碰撞，把表面的砂大部分先清掉再进行抛丸或喷丸的。

抛丸丸子大小是1.5mm。

研究表明，就破坏而言，金属材料表面存在拉应力时比压应力要容易的多，表面呈压应力时，材料的疲劳寿命大大提高，因此，对于轴类等容易疲劳断裂的部件通常采用喷丸形成表面压应力，提高产品寿命，此外，金属金属材料对拉伸很敏感，这就是材料的拉伸强度比压缩强度低的多的原因，这也是金属材料一般用拉伸强度（屈服，抗拉）表示材料性能的原因。

我们日常乘坐的汽车的钢板的工作面就是用喷丸来强化的，可以显著的提高材料的抗疲劳强度。

抛丸是用电机带动叶轮体旋转,靠离心力的作用,将直径在0.2~3.0的丸子(有铸丸\切丸\不锈钢丸等)抛向工件的表面,使工件的表面达到一定的粗造度,使工件变的美观,或着改变工件的焊接拉应力为压应力,提高工件的使用寿命.几乎用于机械的大多数领域,修造船\汽车零部件\飞机部件\枪炮坦克表面\桥梁\钢结构\玻璃\钢板\管道\等等.喷砂(丸)是用压缩空气作为动力将直径在40~120目的砂或0.1~2.0左右的丸喷向工件的表面,使工件达到同样的效果.丸粒的大小不同,达到的处理效果就不一样.重点提出:喷丸同样能起到强化的作用.现在国内的设备走进了一个误区,认为只有抛丸才能达到强化的目的.美国\日本的企业用于强化的是抛喷丸并用的!各有各的优势.比如象齿轮这样的工件,抛丸的出丸角度无法改变,只能用变频改变初速度.但它处理的量大,速度快,而喷丸则正好于之相反,抛丸的效果就没有喷丸的效果好
喷砂是利用压缩空气把石英砂高速吹出去对零件表面进行清理的一种方法。

工厂里也叫吹砂，不仅去锈，还可以顺带除油，对涂装来说非常有用。

常用于零件表面除锈；对零件表面修饰（市场卖的小型的湿式喷砂机就是这个用途，砂粒通常是刚玉，介质是水）；在钢结构中，应用高强螺栓进行联接是一种比较先进的方法，由于高强联接是利用结合面之间的摩擦来传力的，所以对结合表面的质量要求很高，这时必须用喷砂对结合表面进行处理。

喷沙用于形状复杂，易于用手工除锈，效率不高，现场环境不好，除锈不均匀。

一般的喷砂机都有各种规格的喷砂枪，只要不是特别小的箱体，都可以把枪放进去打干净。

压力容器的配套产品—封头采用喷砂方式清除工件表面的氧化皮，石英砂的直径为1.5mm～3.5mm.
有一种加工就是利用水作载体，带动金刚砂来加工零件的，就是一种喷砂。

抛丸与喷砂都能对工件起到清整去污的目的，目的为下序作准备，即要保证下道工序的粗糙度要求，也有的为了要表面的一致性，喷丸对工件有强化作用，喷砂就不明显了。

一般喷丸为小钢球，喷砂为石英砂。

按不同要求，分目数。

精密铸造几乎天天都在用喷砂、抛丸。

补充：
1.抛丸和喷砂都是表面处理,但不是说只有铸件才抛丸
2.喷砂主要功能是表面除锈,除氧化皮等,比如热处理后的零件,而抛丸的作用和功能就较多:不但除锈,除表面氧化皮,还提高表面粗糙度,去除零件机加工毛刺,消除零件内应力,减少热处理后零件变形,提高零件表面耐磨,受压能力等
3.用于喷丸的工艺有很多,例如:铸件,锻件,机加工后零件表处,零件热处理后表处等
4.喷砂主要是人工操作,而抛丸自动化和半自动化的多
5.抛丸所用的钢丸和铁丸其实并不是真正意义上的丸,准确的说它是小钢丝或小钢棍,只是使用了一段时间后才看起来象丸子的,所谓喷砂的砂说穿了,也就是河砂而已,和建筑用的没有什么两样,只是喷砂用的经过筛制,含泥少,颗粒大小规格而已。

当然有的行业也有不同，如船舶行业的抛丸用的是真正的钢丸、喷砂用的是金属矿砂（不是河砂-石英砂）。

再补充（有些重复，有些冲突）：
1,丸与砂
丸一般是球形一类没有棱角的颗粒.如钢丝切丸等;
砂是指有棱角的砂粒,如棕刚玉、白刚玉、河砂等。

2，喷与抛
喷是以压缩空气作为动力将砂料或丸料喷到材料表面，达到清除和一定的粗糙度。

抛是将丸料以高速旋转时产生的离心力的方法，冲击材料表面，达到清除和一定的粗糙度。