浅析吹砂对金属钢件粗糙度的影响

周雁文，郝江华，陈　波

中航飞机股份有限公司西安飞机分公司45厂

浅析吹砂对金属钢件粗糙度的影响

周雁文，郝江华，陈波

中航飞机股份有限公司西安飞机分公司45厂

吹砂广泛应用于热处理前后、表面处理前、焊接等特种工艺前的清理工序，本文着重分析如何优化吹砂工艺参数、改进吹砂金属钢件状态从而降低零件表面粗糙度。

吹砂；不锈钢15-5PH；手工操作；粗糙度

1.前言

吹砂在飞机制造业上应用广泛，主要用于某些不易采用常规前处理方法的材料和零件，如对氢脆非常敏感的高强度钢；在水溶液中极易腐蚀的钢制件等。吹砂有较大的切削量，对于很薄的金属件、螺纹不易采用喷砂处理，经过吹砂处理后可以得到比较均匀、细致的麻面，对镀层、磷化膜和油漆层都有很好的附着力。

在生产中吹砂的粗糙度与零件的质量有直接关系，如常用零件的表面处理，需吹砂或金相砂纸打磨处理的零件，为了保证零件的镀后外观要求，需使用至少240目砂子吹砂或金相砂纸对零件处理；反之，低氢脆电镀镉钛的零件在电镀前用80目以下的砂子和砂纸对零件表面进行处理，增大粗糙度，可保证零件的结合力。本文重点研究需吹砂的零件，如何使用吹砂参数确保最低粗糙度。

2.吹砂综述

2.1吹砂原理

吹砂是以压缩空气为动力形成高速喷射束，将喷料等高速喷射到需处理工件表面，使工件外表面的外表发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善。

2.2影响吹砂的因素

通过研究，吹砂质量取决于零件材料、空气压力、喷嘴直径、砂料粒度、砂子介质等因素。而本文研究在吹砂设备、试样材料（15-5PH）、吹砂介质（金刚石）已定的条件下，着重研究零件材料状态、空气压力、砂料粒度、吹砂距离，确保粗糙度满足所需的条件。

3.吹砂参数优化

3.1提高砂子目数

通过不同参数的吹砂，则零件（材料：15-5PH）表面的质量状态不一致（见图1），该状态明显粗糙度不一致，两个试样在吹砂前的粗糙度均为0.2μm，（1）为使用180目金刚砂砂子吹砂后的试样为1.7μm，（2）为使用80目金刚砂砂子吹砂后的试样为3.5μm，从而提高砂子目数可降低粗糙度。

3.2优化吹砂距离

吹砂过程中，距离远近不一，零件试样粗糙度值不稳定，数值变化较大，由最初的吹砂距离80-300mm，优化至200-300mm，可有效降低粗糙度。

3.3固定吹砂压力参数

严格控制吹砂压力，采用下限，可降低粗糙度，在本文中对钢件采用的吹砂压力参数控制在0.27MPa～0.40Mpa，推荐吹砂压力采用0.35Mpa。

3.4改变试样材料状态

试样材料为15-5PH，通过热处理提高至H900，强度达到HRC40以上，对热处理试样和未热处理试样按240目、0.35Mpa砂子进行吹砂，其未热处理试样粗糙度为1.37μm，热处理试样为1.10μm，则提高硬度可降低粗糙度。

图1　参数不同零件表面状态不一致（X20倍）

总之，通过上述参数的优化，针对15-5PH的试样，吹砂距离采用250mm，吹砂压力参数采用0.35Mpa，采用不同的吹砂介质目数、不热处理、热处理（强度超过HRC40）可得到表1的粗糙度值。

表1　对试样15-5PH不同处理方式测得粗糙度

4.总结

通过该次试验为了降低吹砂试样粗糙度按下述方法执行：

（1）提高试样硬度；

（2）提高吹砂介质目数；

（3）降低风压；

（4）调整吹砂距离。

［1］章葆澄.《电镀工艺学》航空高等学校第一教材委员会制订.1992.05（3）

周雁文（1981-），男，山西山阴人，工程师，本科，中航飞机股份有限公司西安飞机分公司45厂，研究方向：金属腐蚀与防护；

郝江华（1984-），男，陕西洛南人，工程师，本科，中航飞机股份有限公司西安飞机分公司45厂，研究方向：金属腐蚀与防护；

陈波（1978-），男，陕西礼泉人，工程师，本科，中航飞机股份有限公司西安飞机分公司45厂，研究方向：金属腐蚀与防护。