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拋丸機

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淺談對鋁壓鑄件表面的拋丸清理

發(fā)表時間:2016-01-27 16:33:24

淺談對鋁壓鑄件表面的拋丸清理

 隨著汽車、摩托車、航空航天、儀器儀表等行業(yè)的發(fā)展,鋁合金件以種種優(yōu)勢,其應用逐漸擴大,同時對鋁合金件的表面質(zhì)量也提出了更高的要求。在1997年首屆中國國際壓鑄展覽會上,眾多壓鑄件生產(chǎn)廠家及公司對如何提高表面質(zhì)量產(chǎn)生濃厚興趣,并提出迫切要求。

1、拋丸清理工藝的特點

對鋁合金壓鑄件進行拋丸清理后,可達到如下效果。

 (1)拋丸清理生產(chǎn)率高。由于采用新型的拋丸器以110~260 kg/min的拋射量,拋射速度為50~75 m/s的彈丸拋向工件,在幾分鐘之內(nèi)便可完成清理。對于批量較大或尺寸較大的工件可采用多個拋丸器同時拋丸。

 (2)對零件表面起到清理、增色、光飾作用。經(jīng)過拋丸處理后,可去除工件表面的附著物、薄邊、飛翅、斑漬,消除劃痕,使工件呈現(xiàn)基體本色。

 (3)消除表面應力集中。零件在冷卻過程中,由于壁厚不均,冷卻速度不一致,導致表面產(chǎn)生應力集中。經(jīng)拋丸清理后,可改善表面組織結(jié)構(gòu),消除表面應力(拉應力)集中,提高疲勞強度,并使表面硬度略有提高。

 (4)增加表面美感。由于拋射的彈丸為球形丸,拋射到工件上產(chǎn)生細小凹孔,呈球面狀,猶如凹面鏡一般,在光線照射下,如繁星閃爍,令人賞心悅目。

 (5)提高表面噴涂附著力。拋丸清理后粗糙度可達Ra1.6~6.3 μm,表面積大大增加,同時消除了表面污物,因此對表面噴漆或其它涂料時,其附著力大大增強。

 (6)工藝簡單,投資節(jié)省。由于采用干式拋丸,并配備除塵系統(tǒng),因此拋丸清理后即可轉(zhuǎn)入下道工序,省卻了液體噴砂后沖洗干燥所需的裝置費用。

2、鋁合金件與黑色金屬件所用拋丸清理設備的區(qū)別

 鋁合金件(有色金屬件)與黑色金屬件使用的拋丸清理設備從結(jié)構(gòu)上來看基本一樣,工作原理也趨于一致。但由于通常鋁合金件尺寸不大,重量較輕,清理時使用的彈丸粒度小,產(chǎn)生的鋁粉容易爆炸等特點,因此,與黑色金屬件使用的拋丸清理設備亦有如下區(qū)別。

 (1)工件承載裝置的承載能力不需很大。因為相同體積下,鋁合金件的重量僅為鋼鐵件的1/3左右。

 (2)分離器的過濾風速應降低。由于采用φ0.2~φ0.6 mm的彈丸,風速過高易被吸走,通常風速選取2~3 m/s即可(清理黑色金屬件時,分離器的風速一般為4~5 m/s)。同時分離板頂點的坐標位置亦相應變化,即變更分離板上的可調(diào)整板。

 (3)彈丸的拋射速度有所變化。由于鋁合金件硬度不高,要達到規(guī)定的表面粗糙度要求,在既定彈丸粒度和彈丸材質(zhì)的條件下,彈丸的拋射速度需要通過實驗才能確定。但往往比黑色金屬件拋丸清理時選擇的拋射速度要低。

 (4)除塵系統(tǒng)應設防爆裝置。鋁合金件在拋丸清理時產(chǎn)生鋁粉,而鋁粉為導電性易燃易爆粉塵,應特別注意。按其物理性質(zhì),鋁粉為ⅢA級,引燃溫度分在T組(>270 ℃),高溫表面沉積粉塵(5 mm厚)的引燃溫度為320 ℃,云狀粉塵的引燃溫度為590 ℃,爆炸下限濃度為37~50 g/m3。鋁粉爆炸是一種連鎖反應,即塵云在火源引發(fā)下,產(chǎn)生原始小火球,靠粉塵燃燒的熱量維持火球溫度,當火球的表面溫度達到粉塵的自然點以上時,連鎖反應得以建立,火球不斷擴大而形成爆炸。所以控制設備表面溫度,就成了防止鋁粉爆炸發(fā)生的一個突出問題。因此拋丸清理設備不應放在熱處理爐、熔化爐等溫度較高或有明火產(chǎn)生的裝置附近,而應放在車間陰涼通風處。除塵器最好放在車間外面或車間靠墻一側(cè),為防萬一,在除塵器的頂部和除塵管道上應設置防爆自動開啟窗口。為安全起見,所有電機、風機、電控元件均應采取防爆型。 

3、鋁合金件所用拋丸清理設備的類型及特點

 由于鋁合金件形狀、尺寸、重量、表面清理要求不同,因此所選用的拋丸清理設備也不一致。目前使用的設備主要有以下幾種。

3.1吊鉤式拋丸清理機

 吊鉤作為零件的承載裝置,一般以吊重500 kg和1 000 kg兩種為主。工作時需制吊具,將工件掛于吊具上,然后將整個吊具掛在吊鉤上。吊鉤進入拋丸室,并由自轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動吊鉤回轉(zhuǎn),同時帶動吊具及吊具上所有的零件回轉(zhuǎn),邊回轉(zhuǎn)邊拋丸清理,因此所有零件的上下四周表面均可一次清理完畢。然后吊鉤移出拋丸室體,將工件卸下,完成一次工作循環(huán)。該機型大中型、中小批量生產(chǎn),如汽車、摩托車的缸體、缸蓋,變速箱、離合器殼體,排氣管,鋁輪轂等。

3.2轉(zhuǎn)臺式拋丸清理機

 轉(zhuǎn)臺作為工件承載裝置,按轉(zhuǎn)臺直徑可分為φ1 200 mm,φ1 600 mm,φ1 800 mm,φ2 500 mm等。該種清理機有的配一臺拋丸器,有的配二臺或多臺拋丸器,并且有的進行連續(xù)式工作,有的進行間歇式工作,這依自身需要而定。其工作原理是:將工件置于轉(zhuǎn)臺上(工件之間有距離,不接觸,不碰撞),轉(zhuǎn)臺帶工件進入拋射區(qū)而進行拋丸清理,當轉(zhuǎn)到放件位置時,可將工件取下。因此該種類型最適合有一面不需清理的工件,否則應將工件再翻轉(zhuǎn)一次清理。目前此種機型有Q3512,Q3525D,Q361等。

3.3帶式通過拋丸清理機

 傳送帶作為工件的承載體,傳送帶又分為鋼絲網(wǎng)帶和耐磨橡膠帶兩種方式。拋丸室的一端為裝件工位,另一端為卸件工位。工作時,在裝件工位將零件置于傳送帶上,傳送帶緩緩連續(xù)進入拋丸室進行拋丸清理,接著送到卸件工位將工件取下。此機特點是:連續(xù)進行工作,無任何碰撞,中小件均適合,生產(chǎn)批量大。目前該機型有ZJ186等。

3.4橡膠履帶式拋丸清理機

 用橡膠履帶形成的凹腔作為工件承載體。工作時,履帶轉(zhuǎn)動,帶動凹腔內(nèi)的工件翻滾,因此零件的內(nèi)外表面均能獲得較好的清理效果。該種機型分為手動和自動裝卸料方式,最適合于大批量小型零件的拋丸清理。由于采用橡膠履帶,減輕了工件與履帶的撞擊和劃痕,并且占地面積小,操作極為方便,從而為眾多廠家采用。目前該機型有Q326C,QR3210等。

3.5吊鏈步進/連續(xù)式

 以懸掛鏈作為工件承載裝置。懸掛鏈可進行連續(xù)式或步進式工作,吊鉤吊重以300 kg和500kg居多。其工作原理是將工件置于多個吊鉤上,吊鉤依次進入拋丸室進行拋丸清理,清理時工件在吊鉤自轉(zhuǎn)裝置的作用下轉(zhuǎn)動,清理好的工件移出室并卸下,再裝上待清理工件。依次循環(huán)進行。該機型由于采用懸掛鏈作為運載裝置,因此可與壓鑄工部、清理工部、修整工部、檢測工部及噴涂工部等成線使用,最適合大中型零件的成批生產(chǎn)。目前該機型有ZJ438,ZJ485,ZJ583,ZJ585等。

4、使用的彈丸

 鋁合金件拋丸清理所用的彈丸一般有三種:鋁合金丸、不銹鋼丸和特種合金鋼丸。

4.1鋁合金丸

 常用的有球形鋁合金件沒有任何污染,自始至終能得到良好的表面粗糙度和光亮度。其缺點是:用鋁丸清理時,產(chǎn)生的鋁粉較多,容易引起粉塵爆炸。因此在西歐一些國家很少采用,國內(nèi)使用單位也很少。

4.2不銹鋼丸

 常用的有進口的球形不銹鋼丸和國產(chǎn)的不銹鋼絲切斷丸。其優(yōu)點是:該種鋼丸密度較鋁丸大2倍多,因此拋丸速度適當降低仍可達到理想的清理效果,對工件自始至終無任何污染,使用壽命比鋁丸高得多。其缺點是:價格非常昂貴,進口不銹鋼球形丸的價格一般為6~7萬元/t,一般廠家使用不起。

4.3特種合金鋼丸

 此丸是一種以含鉻、錳、鉬、鎳為主的合金球形鋼丸,粒度從0.3~1.5 mm。其優(yōu)點是:合金鋼丸具有不銹鋼丸部分特性,硬度和強度較高,不易破碎和生銹,使用壽命長,價格低廉。正常使用時清理效果可與不銹鋼丸相媲美。因此為國內(nèi)眾多廠家所采用。其缺點是:此種合金鋼丸需退火處理,退火后表面帶有一層薄的氧化皮,剛使用時,清理后的鋁件表面光澤暗淡。但使用幾小時后,表面氧化皮即可脫落,以后使用效果最佳。因此開始使用時,最好先對鋁廢件進行拋丸清理,然后再對合格件進行拋丸清理。

 鋁合金件的拋丸清理是提高零件表面質(zhì)量最有效的途徑之一,它的獨特工藝特點必將得到進一步推廣和應用,并隨著壓鑄技術的發(fā)展,適合于特殊復雜鋁鑄件表現(xiàn)清理的專用拋丸清理設備也不斷相應推出。