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，眾多壓鑄件生產廠家及公司對如何提高表面質量產生濃厚興趣，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，導致表面產生應力集中。經拋丸清理后，可改善表面組織結構，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，因此拋丸清理后即可轉入下道工序，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構上來看基本一樣，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)除塵系統應設防爆裝置。鋁合金件在拋丸清理時產生鋁粉，而鋁粉為導電性易燃易爆粉塵，應特別注意。按其物理性質，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，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，并由自轉機構帶動吊鉤回轉，同時帶動吊具及吊具上所有的零件回轉，邊回轉邊拋丸清理，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，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轉臺式拋丸清理機

 轉臺作為工件承載裝置，按轉臺直徑可分為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：將工件置于轉臺上(工件之間有距離，不接觸，不碰撞)，轉臺帶工件進入拋射區(qū)而進行拋丸清理，當轉到放件位置時，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，履帶轉動，帶動凹腔內的工件翻滾，因此零件的內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裝置的作用下轉動，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。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清理的專用拋丸清理設備也不斷相應推出。