锻件抛丸处理的解决方案

文/孙新华，何乃军·青岛新东机械有限公司

锻件抛丸处理的解决方案

文/孙新华，何乃军·青岛新东机械有限公司

随着锻造工艺的发展，对锻件的精度和复杂程度要求都越来越高。在对其进行抛丸处理时，为达到更好的处理效果，需要提供更加合理、高效的抛丸解决方案。另外国家对工厂操作安全问题、环保问题的要求日益严格，传统粗放式抛丸清理机问题日益突出，也需要提供更加安全、环保的抛丸解决方案。

抛丸机在锻造工序中的应用

在冷锻制作工序中，抛丸机一般用于原材料去除氧化皮和热处理后的坯料去除热处理氧化皮的工艺中，常用的抛丸机有滚筒式抛丸机和履带式抛丸机，进行批量化处理。

在热、温锻制作工序中，抛丸机一般用于原材料去除氧化皮和除锈，坯料切断后去除氧化皮和少量的飞边毛刺，以及模锻热处理后去除热处理氧化皮。原材料清理时常用棒材抛丸机；坯料清理时常用履带式或滚筒式抛丸机，进行批量处理；锻件成形后的清理要根据工件的形状和材质来选择合适的抛丸机型号。

锻件抛丸处理的作用

抛丸处理可以去除附着在原材料上的氧化皮、铁锈等，可以更方便的检测其表面缺陷，为精密锻造提供具有良好表面质量的坯体；抛丸处理还可以去除锻件热处理后的氧化皮，并使锻件表面产生加工硬化，有利于提高锻件的抗疲劳能力。对经过淬火或调质处理的锻件，在使用大粒度的钢丸抛丸时，加工硬化效果更为显著，硬度可提高30%～40%，硬化层厚度可达0.3～0.5mm。

抛丸效果的影响因素

锻造制品去除氧化皮一般要求覆盖率与除锈率均达到95%～98%，为了更好更快地达到这个要求，需要对锻件处理前的表面状态、处理后的加工工序、处理后的表面粗糙度等内容进行事先的了解。并且选用合适的投射条件、合适的投射材料等内容。当抛丸投射速度过快、钢丸太大、太硬时，就会增加钢丸的破碎率，造成钢丸的浪费；而且工件表面的粗糙度也会变大，影响工件表面质量。

当抛丸投射速度过慢、钢丸太小、太软时，会导致氧化皮不能很快被去除，又会浪费能源。所以选择恰当的投射速度、投射材料、投射材料硬度才能进行效率最高的抛丸处理。

抛丸机的常见问题及解决方案

客户在抛丸机使用过程总会遇到各种问题，青岛新东机械有限公司（以下简称“青岛新东”）在长期的抛丸机设计、制造过程中，将问题点进行归纳总结，并进行一一对应设计。

怕磕碰、硬度较低的锻件

图1工件是一款精锻齿轮，齿部硬度160HB～190HB。抛丸要求表面氧化皮清理干净，覆盖率≥98%，齿部不能受破坏。采取的对策是设计专用工装，将怕磕碰工件吊挂后进行抛丸处理；调整钢丸的投射速度、钢丸颗粒和钢丸的硬度，以达到最合理的投射密度。对此工件进行多次实验测试后，选择达到最理想的清理效果的配置方案。图2是抛丸5分钟时的处理效果。整个齿轮表面氧化皮清理干净，并且齿部无变形。

图1 处理前的精锻齿轮

图2 抛丸后的精锻齿轮

生产效率要求高的锻件

曲轴是发动机中最重要的部件之一，曲轴抛丸常用抛丸机有履带式和吊钩式；其中履带式抛丸机在处理曲轴时会有磕碰伤，而且曲轴的单件重量大，设备的故障率也较高。国产吊钩式抛丸机需要人工吊挂曲轴，劳动强度大，不能实现自动化作业。针对这种情况，青岛新东开发了SNM0ZB曲轴专用抛丸机，设备有3个工位，互成120°，1个工位上料，1个工位抛丸处理，1个工位下料；可每6秒处理1件曲轴，效率高。

设备还可以配合机械手工作，两台设备配两台机械手，具体布置图如图3所示，这样可以实现整条生产线的自动化作业。此设备现已在国内多家汽车企业投入使用，进行曲轴的抛丸处理。

抛丸过程中漏丸问题

漏丸是抛丸机最常见的问题，不但会导致钢丸浪费，而且对操作安全造成危害。青岛新东对抛丸机的密封问题历来重视，设计的目标就是达到抛丸过程的零漏丸。以履带式抛丸机为例，清理室门关闭时插入清理室底板，门部周边密封采用迷宫式结构，可以有效地阻止灰尘和钢丸的外漏。

粉尘污染问题

清理机除尘器的除尘效果不好时，会导致抛丸室冒灰，严重污染工作环境，危害工人健康。政府对环境保护的要求渐渐提高，对工业企业的粉尘排放要求也越来越严格。对此，青岛新东采用脉冲反吹滤袋式和脉冲反吹滤筒式除尘器，过滤面积大，过滤效果好，排放浓度优于国家标准。

采用高压风机，更好地保证清理室内的换气，保证设备无粉尘外漏；先进的分离器设计理念，利用清理室内的废气对钢丸进行分离，提高了风机的利用效率。

青岛新东除尘设备的粉尘排放浓度优于国家标准，当风机排出口通过室内排放时还可以采用2级除尘方式。

噪声污染问题

清理设备的噪声严重危害操作工人的健康，抛丸清理机的噪声主要发生在抛丸部和风机部。青岛新东采用的进口Y-30抛丸器，运行平稳，整体振动在100μm以下，运行噪声在85dB以下。而且还可以在设备抛丸器部安装隔声室，能更有效地降低噪声值。

图3 SNMZB曲轴专用抛丸机布置图

风机部的噪声降低，有两个措施。一是在风机的出风口处加消声器，二是在风机部加隔声室。图4是抛丸器部加隔声室的设备照片。

图4 抛丸器部位加装隔声室

设备火灾安全保护

抛丸清理机的防火、防爆，在以前抛丸机的设计制作中一直没有得到足够的重视。在大多数情况下，由于大家不了解粉尘的危险性而造成错误性理解，结果酿成了悲剧。铁粉属于二级易燃固体，当粉末粒度很小时，表面活性非常活跃，非常容易燃烧。投射材料越小，产生的粉尘越细，就越易燃；而且有些工件含油，产生的粉末更有易燃性。

为了最大可能地预防火灾发生，青岛新东进行了专门的研究。着火的三要素：可燃物、氧气、火源。不过要去除大气中氧气很困难，所以去除可燃物或火源就成了基本对策。青岛新东的防火对策：

(1）在易燃粉末中混入惰性粉末，降低粉末的可燃性；

(2）隔绝设备火源隐患，采用连续排尘装置，防止灰尘在设备内部堆积；

(3）安装火灾预警装置，安装高压二氧化碳自动灭火装置，检测火情并迅速灭火。

青岛新东设备防火对策实例如图5所示。

结束语

抛丸机正向更合理、更高效、更安全、更环保的方向发展。只有在这四方面同时进步，才能给客户提供最好的抛丸处理解决方案。

图5 新东设备防火对策实例