可用于齒輪、小型鑄造件等強化拋丸作業

用于穩定桿、連桿等強化拋丸處理

用于曲軸、連桿等強化拋丸作業

用于彈簧、小型圓鋼件拋丸強化處理

彈簧、齒輪、鑄造件拋丸強化作業

用于鋼結構、焊接件、大型型材強化拋丸

可以根據客戶的具體拋丸強化要求、拋丸強化產能、拋丸強化技術要求等，設計合理的強化拋丸設備、拋丸強化工藝、具體拋丸施工方案，提供標準等拋丸強化一體化技能培訓。

參照國際噴丸、拋丸強化標準設計強化拋丸機，拋丸強化效果可達到進出口表面強化技術標準。

專業拋丸強化設備制造商，為您提供全面經濟的強化拋丸設備解決方案，歡迎咨詢了解。

為風電發電機組齒輪、機械工程設備齒輪、核電工業齒輪、工業機器人傳動齒輪、汽車動力齒輪等提供拋丸強化加工，參照齒輪行業強化技術要求，嚴格拋丸強化工藝規范、提高齒輪表面拋丸強化檢測標準，建立全面的拋丸強化流程系統，可追蹤所有拋丸強化加工工序和技術參數。

齒輪拋丸強化原理，是利用拋丸器帶動鋼丸做離心運動，然后高速射出，轟擊齒輪表面，壓出均勻凹坑，引入表面殘余壓應力，延長齒輪抗疲勞壽命，同時提高齒輪表面耐磨損性能、以及硬度等，達到齒輪拋丸強化目的。

齒輪經過拋丸強化，可有效延長抗疲勞壽命、齒輪表面硬度提高，抗磨損性能提高，式齒輪使用壽命得到有效延長，提高了齒輪使用經濟效益，在社會經濟發展、工業進步上，具有深遠影響。

部分齒輪拋丸強化機和設備

齒輪拋丸強化機主要有吊鉤式齒輪拋丸強化機、多工位旋轉臺式齒輪拋丸強化機、以及大型車臺式齒輪拋丸強化機、輥道式齒輪拋丸強化機等。

齒輪拋丸強化后表面檢測

• 殘余應力檢測（X晶體衍射儀）
• 表面覆蓋率檢測（覆蓋率檢測儀）
• 表面拋丸強度檢測（弧高測量儀）
• 表面耐磨性能檢測
• 表面硬度檢測

齒輪拋丸強化工藝

我們將根據客戶齒輪等具體尺寸、規格、形態種類，以及拋丸強化技術要求，來設計專業的、高效節能的齒輪拋丸強化工藝技術流程，并實驗驗證拋丸強化技術可行性，最終使用于齒輪表面的強化拋丸加工。

專業齒輪拋丸強化加工服務廠家，歡迎來廠參觀考察，我們將竭誠為您服務！

汽車板簧的拋丸強化工藝一般有兩種方式 :一是自由拋丸，即板簧在受拋丸的過程中，處于自由狀態;二是應力拋丸，即將板簧在拋丸前預先加壓，并保持在加壓狀態下拋丸，拋丸后再將板簧從加壓狀態釋放，使得板簧受拋面得到更大的表面壓應力。對于拋丸強化程度要求不高的板簧，通常采用 自由拋丸。而近年來 ，隨著對汽車質量要求的提高，許多車型(如高級大客車的少片簧 、重載車的變截面簧等 )
對板簧拋丸的表面后壓應力提出了更高的要求，自由拋丸已不能滿足要求，應力拋丸是一種較為理想?的方式。

由于汽車板簧生產效率要求較高，所以對應力 拋丸強化工序要求連續生產，因此對應力拋丸強化 設備的自動化和可靠性要求比較高。之前國內此類生產線依靠進 口，國內拋丸設備生產企業僅可以研 制拋丸機部分，不能組成自動生產線。基于此，研發 了應力拋丸強化生產線，此項研發填補了國內空白。

1 生產線技術要求

1.1 設 計 要 求

拋 丸 弧 高 值 : >I 0 .3 5 C ;

生 產 線 生 產 率 :180件 /h。

1.2 工藝和電氣控制要求

1.2.1 工 藝 要 求

人工或機械將需拋丸強化的工件(板簧 )放到位 于返回輥道上料工位的工裝上，工裝與工件通過加 壓機上的加壓油缸將工件壓成彎曲狀，撥叉架構將 工件固定于工裝上。上料橫移輥道將工件送到上料輥道上,然后進入拋丸機對板簧進行拋丸強化。
拋丸強化后的工件與工裝一起由卸料橫移輥道輸送到卸料加壓機中,在該加壓機中將工件與工裝分離,人工取出強化完的工件,而空工裝則由返回輥道送到上料壓機,準備下一個工作循環。

1.2.2控制要求

采用PLC及人機界面組成工業計算機系統。分自動與手動兩種控制方式,以自動為主,應力拋丸強化時應為自動。應可模擬顯示生產線工作過程,準確及時顯示并記錄生產線各個部位發生的故障,便于運行監控和檢修。板簧下壓深度調整由位移傳感器控制,控制精度應達到0.5%。為保證工作流暢,應在上料和卸料壓力機部位加上手動控制部分,目的是上料和卸料壓力機在工作時,如發生小故障可用手動來加以解決,解決后返回自動狀態,不至于影響全線的工作狀態。

2 生產線的開發

2.1 技術關鍵及解決方案

為解決重復定位精度，加壓機油缸安裝有位移 傳感器，加壓過程中，位于板簧兩端耳部的兩油缸活 塞伸縮行程 自動精確控制 ，確保重復定位精度達到?0.01m m 。專用板簧夾具結構設計成可伸縮式，確保滿足 自動夾緊、松開的要求 ，并可滿足不同規格板簧的夾緊要求 (如 圖 1)。

程序軟件開發采用組態王等軟件二次開發 ，保證計算機 自動控制整機運行過程達到適用 、可靠 、穩?定 、迅 捷 的 要 求 。

因生產線結構復雜 、運行要求可靠性高 ，所 以設計過程圖中采用了三維設計軟件進行機構和結構設計，在設計階段進行模擬裝配驗證，有效地減少了結構干涉和尺寸設計錯誤 。圖 2為用三維設計 軟件設計的壓力機三維裝配圖。

2.2 生產線結構和運行

2 .2 .1 主 要 組 成

應力拋丸強化生產線主要由拋丸室、前后輔室、主 機 輥 道 、上 料 輥 道 、卸 料 輥 道 、返 回 輥 道 、上 料 壓 機、卸料壓機、上卸料輥道、上卸料橫移輥道、拋丸 器 、彈丸循環系統 、液壓系統 、氣動系統 、除塵系統 、 電氣控制系統等幾部分組成(見圖 3及圖 4)。

2.2.2 生產線運行概述

2.2.2.1 主機(拋丸強化 )部分 主機部分控

制 著 分 離 器 、提 升 機 、左 右 螺 旋 輸 送?器 、拋 丸 器 、閘 門 、?上 料 輥 道 、卸 料 輥?道 、 主 機 輥 道 、返回 輥 道 等 部 分 。操 作 臺 安 裝 有 MP1 人 機 界 面 ，將 工 況 選 擇旋鈕旋 至手 動 位 置 ，設 備 處 于 手 動位置 。此時主 機 為 調 整 狀 態 ，控制部分由人機界面擔當，可以減少按鈕數量。

打開人機界面翻至控制界面，按動相應按鈕 ，啟 動主機相應部位。顯示主機相應部位的運行狀況。

人機界面在控制系統 中主要有三個方面功能 : 1人機界面在主機手動工作時可以進行主機各個系 統的手動操作 ，如提升機 、分離器、螺旋輸送器 、拋丸 器 、閘門、主機輥道 、上卸料輥道 、返 回輥道 ;2人機 界面可以直觀地反映設備的各個部位所發生的故 障，并顯示故障的部位名稱，可以在不同的界面用走 馬燈字幕顯示;3人機界面可以在生產線流程圖中顯示工件到達的具體位置，以便更好地反映設備的運行狀況。

當 設 備 手 動 控 制 部 分 全 部 啟 動 后 ， 將 工 況 選 擇旋鈕旋至自動位置，按動自動按鈕，主機可順序啟動 。

2.2.2.2 上料壓力機部分

上料壓力機系統安裝有按鈕控制盒 ，分手動和 自動兩種工作狀態。上料壓力機所要控制的動作 比 較多 ，包括壓力機上的安全 門升降 、主軸升降、兩側 軸升降、壓力機內輥道升降和運行 、上料輥道升降和運行、工件裝卸。尤其是工件裝卸比較復雜，工件動 作沿 四方形路線做 前進一橫移一后退一后退 (起 點 )。由于很多信 號 是 起 點 終 點 重 復 使 用 ，信 號 干 擾 問題 十分突 出。在程 序設計 時進行 了特殊處理 ，克 服信號干擾，?手動只是在調整及設備故障時應急使用，不能作為正常工作時使用。如果使用手動功能會嚴重影 響工件清理效率。

壓力機兩側軸運行距離由位移傳感器調整。調 整時將設置按到所需調整的傳感器上，旋動調整旋 鈕，將左右軸調至所需位置，鎖定旋鈕 即可。調整精?度 可 達 到 0 .5 % 。

2.2.2.3 生產線全自動運行

?自動操作時關鍵是六個T位信號的準確返回，尤以上料壓力機工位、卸料輥道工位、卸料壓力機工?位最為重要。 上料壓力機工位到位后上料壓力機可以工作 ，并使卸料壓力機內輥道不能升起 ，卸完料的 工裝不能送 。卸料輥道工位到位后卸料安全門降?下 ，卸 料 輥 道 停 止工作 ，卸 料 橫 移 升 起 ，將 工 件 送 至?卸料壓力機T_位。卸料壓力機工位到位后卸料壓力?機工作將一廠件卸下。工件離開卸料壓力機工位到達 卸料工位 ，卸料輥道恢 復工作 。如果卸 料輥道工 位不 能復位，此時主機輥道運行將自動停止，以免工件撞?車。待卸料輥 道工位 復位后 主機輥道 自動運行 。

2.2.2.4 自由拋丸設置

為充分發揮設備的使用性能 ，該生產線增加 了 自 由 拋 丸工況 ，工件 不 需 要 上 卸 料 壓 力 機 的 工 作 ，只需要 件通過拋 丸機后 直接完 成工件 強化過 程

2.2.2.5 系統運行安全設置

該系統上、卸料壓力機必須有工件在且安全門關 到位后才 能工作 。上料壓 力機有工件 時 ，卸料 壓力 機不能將工裝送出。卸料輥道工位有工件 ，卸料壓力 機也有工件時 ，卸料安全門不能下降 ，待卸料壓力機 工件送出至卸料工位 ，卸料壓力機 內輥道降到位后， 卸料輥道工位的工件才能送至卸料壓力機工位。卸 料輥道工位與卸料壓力機工位、卸料輥道工位與工 件出到位這兩組工位組合中有任意一組同時有工件 則主機輥道運行停止。

2.2.3 電氣控制系統

設備主回路采用 3~380V、50Hz供電，控制回路采 用 由 控 制 變 壓 器 輸 出 的 單 相 220V 供 電 。工 件 清 理 過 程 由 PLC 與 MP1組 成 的 計 算 機 系 統 控 制 。 PLC 采 用 了 日本 歐 姆 龍 公 司 的 CQM ]H一51，MP1人 機 界 面 采用 了臺灣維倫公司的產品。常規低壓電氣器件采 用了TCL公司生產的系列產品。

控制系統分為上料系統 、卸料系統 、主機系統三?大部分。三部分均可手動與自動控制，并自成系統， 互不干涉。這主要是考慮到各個部分 自動失靈時系 統仍能工作。上料系統與卸料系統各有單獨控制箱， 主機 由操作 臺控制電氣系統主要 由上料壓力機控制 、卸料壓力機 控 制 、主 機 控 制 、液 壓 系 統 控 制 、吹 丸 風 機 控 制 、除 塵 系統控制等部分組成。考慮到盡可能減少 PLC控制 點數，液壓、吹丸風機、除塵系統這三部分采用手動 控 制 ，但 是 它 們 啟 動 后 各 有 回 傳 信 號 進 入 P L C 。 上 料 壓力機 、卸料壓力機 、主機控制是應力拋丸清理機的主要部分 。

2.3 研制中出現的問題及解決措施

為提高生產率 ，在橫移輥道上各增加 了兩個工 裝，但是在橫移輥道上同時有三個工裝的情況下如 何保證位置成為一個難點。如果控制不當或工裝撞 在一起 ，或工裝不能準確進入下一個位置 ，就會使全 線無法正常工作。經過多次試驗后 ，確定由橫移下降信號隨機定位 ，橫移輥道上 的工裝 ，無須定位控制 ， 因而解決了這一難題 。

在調試過程 中發現 ，壓力機兩側軸下壓到位 同 時停止后偶爾有爬行現象，這樣就會影響板簧反彎 位置。通過試驗，采取兩軸先后運行的方法解決了這?一?現象。

卸料橫移輥道上有三個工裝，它的下降信號由 卸料壓力機上的接近開關控制。在運行過程中，有時 工裝會發生偏移 ，三個工裝就會撞在一起 ，無法正常 工作。后來在卸料橫移輥道上加裝工裝導向裝置，確 保工裝準確到位 。

3 結束語

應力拋丸生產線的研制成功 ，為汽車板簧行業提供了一種先進可靠的工藝裝備，也解決了應力拋 丸的一些關鍵技術問題。由于設置 了自由拋丸程序 ， 不僅適合于應力拋丸工藝，也適合于自由拋丸工藝。

該生產線通過用戶使用驗證，工藝效果明顯，運行可 靠，值得推廣。

我司專業生產板簧拋丸強化線，有案列展示，技術可靠，經驗豐富，歡迎了解。

1,拋丸處理成本的構成

(1)廠房、設備等固定資產折舊拋丸處理生產需要投入廠房、拋丸清理設備、起重運輸設備等固定資產。這些固定資產作為企業的投資,分攤到生產的成本中,一般是按照一定的年限進行折舊。
廠房的折舊年限一般是20年,而機械設備的折舊是10年。一旦投入建成,即使這些廠房和設備不使用,從財務上來講其價值也在逐年減少,故廠房、設備不生產也必須計算折舊費用。

拋丸處理需要進行折舊的還有車間通風除塵設備、搬運車輛、吊具等。不同的固定資產折舊年限是不一樣的,可根據國家相關標準確定折舊年限。
計算出每年的折舊費用,再根據每年的工作天數或工作小時數,就可以計算出平均每天或每小時的折舊費用。

(2)能耗拋丸清理設備中,拋丸器、丸料提升機、螺旋輸送機,以及分離、除塵、電動門、照月輸送等系統都是電動的,設備一旦使用,就會有電能消耗。拋丸處理設備大小不一樣,其設備消耗的功率也不一樣,小的幾十千瓦,大的則幾百千瓦。因此,不同設備的運行成本就不一樣。
另外、拋丸設備運行及后續的歐掃會用到壓縮空氣。壓縮空氣的消耗最終也是折算到空壓機的耗電功率上。當然,一臺空壓機或一個空壓站所生產的壓縮空氣不一定都用于拋丸生產。

(3)輔料消耗拋丸生產的主要輔料是彈丸。
常用的彈丸有鋼絲切丸、鑄鋼丸、合金丸等,不同彈丸價格不一樣,不同規格的鋼絲切丸價格也不一樣。當然,不同工件對彈丸的要求也是不一樣的,因為不同的彈丸拋丸的效果不一樣。在拋丸生產中,彈丸可以通過丸料提升機、螺旋輸送機、分離系統等實現循環使用,但會不斷磨損,最終成為粉末。
彈丸的消耗不僅和設備有關,還和實際生產有關,因為不同的設備拋丸器數量不一樣,室體大小不一樣,生產中拋打工件的面積也不一樣。對一臺拋丸設備而言,其所安裝的拋丸器數量是一定的因此單位時間所拋射出的彈丸量是一定的。但是,由于拋丸生產工件外形尺寸、結構特征不一樣,拋射出的彈丸消耗量也不一樣。另外,由于一些設備管理不到位,存在拋丸器彈丸供應不足,出現一套拋丸設備中部分拋丸器她射量比額定量小的情況。當然,這種情況的存在,肯定會出現局部拋丸質量問題。拋丸生產中,由于一些工件先進行了機械加工,因此在拋丸時需要對螺紋孔、精加工表面、銷孔等進行屏蔽保護,防止被打壞。為了屏蔽保護這些螺紋孔、精加工表面等,需要采用必要的材料或工裝。常用的屏蔽保護工裝有磁力橡膠板、橡膠塞等,雖然磁力橡膠板、橡膠塞等可以循環使用,但隨著使用次數的增加,在彈丸的拋射下會變薄變短,最終失去作用。同樣的屏藏保護工裝用于不同的位置壽命是不一樣的,因為拋丸室內不同拋射區彈丸拋射的角度、距離不一樣,拋打的力量不一樣,拋射的彈丸數量也不一樣,因此磨損不一樣。

(4)人工成本拋丸生產過程中工件的搬運吊裝、吹掃,設備的操作、彈丸的補加等都是需要人工操作的,只是生產線白動化程度不一樣,用人數量或人工的勞動強度不同而已。除了人工工資,人工費用還包括各種社保基金、勞保用品等。

(5)設備維修費用拋丸設備在使用過程中不可避免地會出現故障,一些零部件本身就是易損件,因此需要進行維修和更換零部件,即產生了設備維修費用。維修費用包括兩部分,一部分是人工費用,另一部分是維修更換零部件費用,以及維修過程使用到的工具、能耗、輔料等費用,比如對拋丸器的更換,拋丸器本身需要成本,對于大修過程的焊接,就會用到焊機、焊絲、氣體等設備或輔料,還會消耗電能。

2.影響成本的因素

(1)設備購買價格地丸設備由于規格、型號的不同,生產能力和應用范圍不同,價格也存在巨大的差異,即使規格型號相同的地丸處理設備,由于具體的構成,配置等不同,其價格也不盡相同。
對于確定的地丸設備,折舊年限是一定的,每年或每天的折舊費用也是一定的,顯然,設備采購的價格越低,每年的折舊費用也越低,反之則越高。
設備的折舊費用越高,分攤到生產產品上的成本也就越高。因此,設備購買價格是影響拋丸處理或本的主要因素。當然,如果設備價格很低,該影響就相對較小,如果設備價格很高,該影響就相對較大。

(2)生產負荷設備在折舊期內每天的折舊費用是相同的,顯然,設備每天生產產品的數量越多,其生產產品單件分攤的成本就越低,否則越高。因此,要使拋丸產品分攤的設備成本最低,就要使設備滿負荷地生產,使每天的產出最大化。

(3)吊裝工藝拋丸處理的工件進入拋丸室的方式有懸掛輸送式,也有地面輸送式。對于大型結構件的拋丸設備,由于懸掛輸送武吊具可以沿空中輸送軌道循環,效率大大提高,因此使用較多。每一組空中輸送吊具的設計承重是一定的,但是在實際生產中,工件的尺寸、重量各不相同,不可能每一件重量都與吊具承重相同或相近。
如果每一組吊具每次都只掛一個工件,肯定會存在尺寸、重量較小的工件,使得吊具的承載能力存在剩余,而且拋丸過程存在彈丸“空地”現象,一方面使設備的拋丸處理能力下降,另一方面是成本的浪費。當然,如果從工藝上進行改善,使每一組吊具每一次吊掛的工件總重量都與設計的承重相同或相近,整體外形也正好符合或接近設計的拋射范圍,產能就會大大增加,相應的是成本降低。

(4)人工工資不同地區的經濟發展程度不一樣,工資水平也不一樣。同一地區不同企業的工資水平也不一樣。一個企業的工資水平不僅由地域決定,還由企業本身的薪酬制度決定。對企業而言令工工資越多,成本也就越高。

(5)輔料選用輔料價格不同,其性能也不同,拋丸處理效果不一樣,耐用程度也不一樣,消耗也不同,根據相關研究表明,在白口鑄鐵丸、脫聯退火等鐵丸,鑄鋼丸、鋼絲切丸四種丸料中,價格最低的是自口鑄鐵丸,綜合效果評價最差的也是白口鑄鐵丸,鑄鋼丸雖然價格最責,但綜合裝果評介最好,鋼絲切丸的價格和綜合效果評價都居于中間。

(6)拋丸處理工件的材質不同材質或相同材面的熱處理狀態不同,其表面硬度是不一樣的,被拋打工件表面硬度不一樣,彈丸的擬耗也就不一樣。表面硬度低的工件,彈丸的磨報相對小,壽命相對較長。彈丸拋打到硬度較高的工件上,磨揚量會加大,彈丸壽命縮短。彈丸壽命短,意味著彈丸肖耗量大,生產的成本就高,反之成本就低。

3.拋丸處理成本的控制

低成本永遠是企業的追求,在銷售價格一定的情況下,成本越低利潤率就越高,成本的降低可以使得銷售價格具有調整空間,從而使得產品更具有市場競爭力。生產成本是產品成本的重要組成部分,對產品的總體成本具有很大的影響。拋丸處理作為機械企業中常用的生產工序,其成本必然影響到產品的整體成本。另外,拋丸處理設備投資大能耗高,對生產成本有明顯的影響。因此,控制或降低拋丸處理工序的成本對于企業而言是必要的。

(1)選擇經濟適用的設備

很多企業的拋丸處理設備都是非標設備,根據企業生產的具體產品定制,尤其是大型的拋丸設備,每一個企業都不一樣。由于是非標設備,造價一般較高。設備一旦好買,折舊成本是不可避免的,因此在采購拋丸處理設備時,應合理選型并且在性能滿足的前提下盡可能低價采購,具體可從以下兩個方面做工作。
一是對設備合理選型,使所選設備生產能力與生產產品和規模吻合,避免產能浪費。在設備選型前,應列出需進行拋丸處理的工件明細,明細中應包括工件的生產綱領、重量、外形尺寸等信息。根據工件最大尺寸確定設備的室體尺寸,根據工件最大重量確定輸送系統及吊具的承載重量,再根據生產綱領確定生產節拍。通過式的拋丸設備一般包括前后輔室、拋丸室及吹灰室,室體尺寸越大,設備消耗的材料越多,價格就越高。輸送系統及吊具的承載重量越大,對支架強度增加,需要的起重設備也越大,這都會使設備成本增加。設備生產能力達不到生產綱領,產能不足,意味著將來還需要增加設備或部分工件將外協生產。但是,設備生產能力超過生產綱領,則意味著設備存在著產能浪費,將來設備會存在部分閑置。當然,在考慮設備的尺寸、承重、綱領時,應對企業未來一定時期內的產品有所考慮和兼顧。
二是設備采購通過公開招標,降低價格,非標設備一套設備就需要進行一次專門的計算和設計,單臺組織生產,因此設計和生產成本都較高.因比,設備生產企業在設備報價時,對利潤率的要求會比大規模生產的標準設備高出很多,設備價格也會很高。要想降低設備采購價格,可以選擇多個設備生產企業來進行公開投標,根據投標設備的性
能、價格、服務等進行選擇。由于是非標設備,M置可能千差萬別,為了使招標價格具有可比性、招標文件中應對各個技術參數進行明確,對設備構成進行界定,對各種配置進行限定。

(2)發揮最大產能

設備折舊費用一定,要使生產產品單件成本降低,就要使單件分攤的設備折舊成本降低。要降低分攤成本,唯一的辦法就是讓設備盡可能多地生產,使設備產能發揮到最大,設備的產量實現最大。
地丸處理設備具有較大的柔性,同一拋丸設備通過吊具的設計以及吊掛的組合可實現不同的產能。因此,根據企業生產的工件,在不超過懸掛輸送承載的前提下,可以通過吊具的改善來增加吊掛工件的數量或通過不同尺寸、外形工件進行組合吊掛,使每一掛工件的數量或拋丸處理的面積達到最大化,從而提高效率和產量。當然,通過提高作業效率,還可減少用工數量,從而降低人工成本。

(3)彈丸混合使用

為提高地丸效果,降低丸料成本,可以根據實際生產情況將不同的彈丸混在一起使用。彈丸的混用包括不同種類的彈丸混合使用和不同規格的彈丸混合使用,如鋼絲切丸和錢鋼丸混合使用,既能提高拋丸的效果,又能降低丸料的使用成本。
據研究,拋丸處理時粗大的彈丸太多時,由于單位體積或重量的彈丸顆粒少,以致工件的表面有地方清理不到,正常的彈丸比例,彈丸會均勻地分后在工件表面,細的彈丸比例高,單位體積或重量的彈丸顆粒多,則會在工件的表面形成一個“保護層” ,而且彈丸內含有很多粉塵,這部分屬于無效彈丸,降低了地射效率,要達到同樣的清理效果,只能降低工件的處理速度。因此,將不同直徑的丸料混用能提高效率并降低成本。

(4)其他方面

除了設備采購、產能發揮和輔料選用幾個方面外,一些小的細節對于拋丸處理成本的降低也不容忽視。比如,工件上殘留彈丸的清理也會影響到生產成本。一些工件存在腔體結構,在地丸過程中,大量彈丸會殘留在工件腔體中。如果這些彈丸不清理出來,就會隨工件轉走一方面使得彈丸不能循環使用,另一方面還會影響到下一工序。再如,通過合理調整生產節拍,使T序間等待時間減少或消除,設備有效作業延長或最大化,也能夠降低成本的分攤。

4.結語

用干涂裝前處理的拋丸和用于表面強化或其他用途的拋丸要求是不一樣的,因此拋丸處理的成本會不一樣。即便是同一用途的拋丸,設備規格型號、吊掛方式、丸料選用不一樣,會造成生產成本的不同。因此,對于拋丸處理,要控制好成本,首先要選購適合企業產品與產量的設備,降低固定成本的分攤;選擇合適的丸料,降低輔料消耗;通過組合吊具吊掛,使產能發揮到最大。

鋼丸和鋼砂合 適的配 比可使鋼 管表 面的獲得 100% 的除銹覆蓋率和滿足涂 層要求的錨紋深度及錨紋形狀 ，諸多學者認為磨料混合 比例達到不變時，被處理工件表面的錨紋及清潔度將處于穩定狀態。 磨料使用過程中，彈丸的磨損使其直徑不斷減小 ，但由于不斷在添加彈丸 ，磨料使用一段時間達到平衡后，磨料的粒度分 布基本保持不變，磨料的個數在增加。鋼丸、鋼砂在使用過程中，由于磨料不斷的處于破碎，磨圓的過程中，鋼丸、鋼砂的粒徑逐漸在變小，鋼丸與鋼砂的比例一直處于變化 中。本文探討了鋼丸與鋼砂在使用過程 中的比例變化情況和獲得 良好的表面處理效果 的合適比例。

一、實驗部分

1.1 磨料性能
磨料由江蘇世紀銘豐科技提供，鋼丸S460，鋼砂G18，其參數如表 1。

鋼管由沙市鋼管廠提供，鋼管材質X70及X65，鋼管表面銹蝕等級 A 、 B 級 。鋼管外壁拋丸清理機為江蘇世紀銘豐提供 ，型號HQGW14B，拋丸輪直徑500mm，拋丸輪轉速480r/min，拋射速度69-70m/s。

1.2 實驗方法

第一次按4:1的比例將鋼丸、鋼砂加入拋丸機內 ，磨料循環使用 ，每隔一段時間，從拋丸機內取等質量的磨料 ，分離 出圓形鋼丸和棱角鋼砂 ，稱取二者的質量 比。每次取樣 時，通過錨紋測試儀 ，灰 塵度 比照表和除銹等級對照表檢測鋼管表面的錨紋 深度 ，灰塵度級別和鋼管表面除銹等級。

磨料損耗除破碎外 ，主要為外溢流失 ，每 隔一 段時間 ，按損失情況向拋丸機 內添加新磨料。拋丸清理機平均清理速度在 8.25平米/min。

二、實驗結果與討論

2.1 磨料的比例變化規律

鋼丸與鋼砂各自在磨料中所占的比例如圖1所示 ，隨著清理時間的增加 ，鋼丸所 占比例先下降 ， 后略有上升 ，最后下降。磨料清理40h后 ，鋼丸的比 例 下 降 至 0.36。 鋼砂所占比例先緩慢上升 ， 然后略有下降 ， 最后上升 ， 磨 料 清 理 40h后 達 到 了 43% 。 產 生這一變化規律的主要原 因是 由于磨料在清理鋼管 表面時，受到 了拋丸輪葉片 出口處的壓力 ，被壓裂 或切削;在沖擊鋼管表面時 ，因吸收沖擊能量而破 裂或被鋼管表面銹塵的微切削 ，磨料 的粒徑和形狀 發生變化 ，鋼丸破裂成鋼砂 ，鋼砂磨去棱角形成鋼 丸 。 磨 料 清 理 23 h后 ， 清 理 面 積 達 到 11385 平米， 才 有 部分磨料粒徑降低至19um，此后粒徑低于19um的 磨料比例呈上升趨勢。磨料清理40h后 ，粒徑小于 19Ium的僅增長為20%左右 (見圖1)。

2.2 磨料比例對鋼管表面拋丸質量的影響

鋼管防腐過程 中，涂層與鋼管表面的緊密結合 是鋼管有效 防腐蝕 的首要條件之一 ，此時要求涂層界面與鋼管界面距離盡可能小 ，低于5A;涂層與鋼 管 表面 的接觸 面積則越 大越好 。通過拋 丸處理 的方 法除去鋼管表面的銹跡和灰塵 ，使鋼管表 面布滿高 低不平 彈痕 ，從而形成有波峰波谷的粗糙表面 ，即 形成錨紋 。鋼管表面除銹等級 、灰塵度級別 、錨紋 深度經拋丸處理達到規定 的要求 ，使鋼管表面與涂 層界面的接觸面積增大 ，充分接觸 ，涂層更容易潤 濕鋼管表面閉。當鋼管表面處理的平均速度8.25 平米/m in 時 ， 隨著磨料中鋼丸 、 鋼砂的比例變化 ， 鋼 管表面的清理質量明顯變化。

2.3 磨料組成比例對除銹等級和錨紋的影響

拋丸清理磨料 中的小粒徑磨料 占的比重多 ，鋼 管表面的覆蓋率就高 ，但單粒磨料的沖擊力小 ，小粒徑 的磨料所 占比重少 ，鋼管表 面的覆蓋率就低 ， 但單個磨料的沖擊力就大。當降低鋼管表面處理速 度時，也可增加鋼管表面的覆蓋率 。下面幾組照片 圖2到圖6說 明了磨料 比例變化時的鋼管表面形貌的 變 化 。 圖 2 為 磨 料 中 鋼 丸 占 0 .9 ， 鋼 砂 占 0 .1 時 ， 鋼 管 表面清理后 的形貌圖 ，可以看到非常明顯的圓形彈 痕 ， 鋼 管 表 面 覆 蓋 率 沒 有 達 到 10 0% ， 部 分 銹 跡 未 清 除 。 參 照 國 際 標 準 IS08501—1鋼 材 表 面 清 潔 度 標 準 ， 除 銹 等 級 僅 可 歸 為 Sal級 。 圖 中 也 可 以 觀 察 到 彈 痕 形 狀 呈 波 浪 形 ， 此 時 平 均 錨 紋 深 度 112 in， 錨 紋 深 度 分 布 范 圍 在 70~ 134pm之 間 。 當 與 涂 層 結 合 時，這種錨紋形貌就難以起到 “咬合”涂料的機械 作用。

當鋼丸所占比例為0.8,鋼砂所占比例增加至0.2時,鋼管表面清理后的形貌如圖3所示。彈痕仍然很明顯,鋼管表面的覆蓋率仍沒有達到100%,但是大部分氧化皮,銹跡被全部清除,整體顏色呈現暗灰色。此時除銹等級達到5a2級。彈痕形貌仍然呈波浪形,錨紋深度將較大,平均為119um,分布范圍在44-1224um之間。此時鋼管表面處理效果仍不能達到與涂層緊密結合的要求。

當鋼丸所占比例降低至0.4,鋼砂比例增加至0.4,粒徑小于194m的磨料增加至20%左右時,鋼管表面清理后形貌如圖4所示。圖中沒有圓形彈痕,鋼管表面覆蓋率達到了100%,但是表面仍然存在小面積的微銹塵覆蓋區域,雖然呈灰色,但是沒有完全露出金屬的本色。此時除銹等級S2.5級,平均錨紋深度為90 um,分布范圍在42~98um之間。
圖5顯示了鋼丸比例下降至0.1時,鋼管表面清理后的形貌,鋼管露出了金屬本色,除銹等級達到了Sa2.5級,即近白色金屬等級,此時的錨紋深度分布在55- 110um之間。小粒徑磨料的增加使錨紋深度略有增加。從圖2至圖5的組圖可以看出,隨比例的變化,表面凹坑直徑減小,覆蓋率逐漸增加,除銹等級逐漸提高,錨紋深度趨向穩定。

圖6為鋼管整體形貌，磨料中粒徑低于19um的比例 占60%左右 ，鋼管表面除銹等級顯著提高達到近 白 色金屬級 。鋼丸、鋼砂在使用一段時間后 的最佳 比例為0.1:0.3，粒徑小于l9 um磨料比例達60%。

2.4 磨料組成對錨紋深度的影響

鋼管經磨料清理后 ，表面會出現細微 的波峰和波谷 ，涂料會深入到波谷的底部 ，而波峰會咬住涂 層 ，形成錨或者機械齒 ，這就是涂層與鋼管表面錨 紋的機械作用。錨紋一方面是指錨紋的深度 ，一方面是指錨紋的輪廓形狀 ，有尖角形和弧形等 。鋼管表面處理中，對錨紋的輪廓形狀并不重視 ，但對錨 紋深度卻有要求III。呈尖角形的錨紋可與涂層間形成機械作用力 ，但是太尖銳的錨紋卻是點蝕的誘因。

這也是選用混合磨料處理鋼管表面的原因。大 、小 粒徑和不同形狀磨料的混合使用 ，使鋼管表面的錨紋深度與形貌均能達到涂層 的要求 。依據本文前面 磨料 比例 與鋼管形貌 的分析 ，可 以看到粒徑小 于 19 m以下的磨料的增加使得錨紋深度逐漸下降 (如 圖 7所 示 ) ， 但 比 例 增 加 至 60% 時 ， 錨 紋 深 度 卻 略有提高。圖7中，錨紋深度下降至90 m左右，需要粒徑小于19 m的磨料的比例增加至20%以上。

3 .結論

除銹等級 、錨紋深度、灰塵度級別在比例鋼丸 0 .1 ，鋼砂 0 .3 ， 800 目以下 0 .6 時達到最佳狀態 ， 此時即使拋丸清理速度高達 8.25m 2/m in時 ，鋼管清理質量 保持良好 。小粒徑磨料對鋼管表面處理質量的影響較大。如何 添加鋼丸。鋼砂保持這一 比例不再變化 ，需要進一步的試驗。

拋丸（噴丸）強化：

金屬零件在使用過程中，會發生金屬疲勞斷裂的現象，尤其在承載循環載荷（交變載荷）的情況下，金屬極易產生這種由于金屬疲勞而導致的拉應力，拉應力會導致金屬產生裂紋，裂紋在金屬繼續使用（承載交變載荷）過程中，不斷延展、擴大，達到一定程度會導致金屬斷裂；

為了解決金屬疲勞斷裂的問題，延長金屬壽命，我們需要在金屬表面產生壓應力覆蓋成層、表面冷作硬化層，其可以有效抑制金屬疲勞的發生，紡織金屬裂紋擴散，有效延長產品的使用壽命，這就需要我們引入拋丸強化、噴丸強化工藝；

拋丸和噴丸工藝，即是通過拋丸器或者強力壓縮空氣，將噴拋丸介質（常見鋼丸、不銹鋼丸、霧化不銹鋼丸等），高速拋射到金屬零件表面，強大的沖擊威力，使介質可以在金屬表面壓出一個個凹坑，凹坑的深度取決于拋丸、噴丸的強度，由于大量大介質全面覆蓋金屬表面，使其表面壓出均勻覆蓋的一層凹坑（或者稱為皮膚），壓出的凹坑，會在金屬表面引入大量殘余壓應力，形成冷作硬化層，而壓應力能有效抵消金屬表面疲勞產生的拉應力，而且冷作硬化的金屬表面抗交變載荷能力強，當金屬表面產生疲勞拉應力時，拋丸、噴丸處理后的壓應力會抵消拉應力，使其不會累積，最終導致發生裂紋而斷裂，在單元位置引入的表面壓應力存量完全消耗掉前，這個位置不會發生裂紋和斷裂，這樣就可以，抵充相當一部分的金屬疲勞拉應力，延緩金屬發生裂紋和斷裂的時間，達到增強金屬使用壽命的目的。

彈簧失效機理：

目前常用的彈簧有壓縮彈簧、懸架彈簧、板簧等，它們在實際使用過程中，都存在不斷承載循環應力交變的情況，根據金屬疲勞斷裂原理，我們知道，這種情況下，彈簧所使用的金屬是一定要發生疲勞斷裂的，同時我們可以發現，引入殘余壓應力，對于LSFM/TSFM模式的疲勞斷裂抗力是沒有任何影響的，但引入噴丸強化作業，確實對此兩種斷裂形成了抗力，這就是“彈簧的組織結構強化機制”，發揮了作用，但斷裂的機理和方式，我們可以按彈簧種類來分別判斷：

1.板簧（鋼板彈簧）

板簧其實是一塊具有彈性韌度的鋼板，其主載荷為固定座和托載間的垂直載荷，盡管也有其他方位的載荷，比如慣性載荷，但由于其他載荷交變循環次數遠小于垂直，而且板簧在這些載荷方向上的厚度足夠，所以使用壽命內，發生疲勞斷裂的可能性小，但也需要考慮，板簧主要是變循環載荷下表面不斷產生拉應力累積，導致裂紋，左后變形和斷裂；

2.圓簧（壓縮彈簧、懸架彈簧）

這類彈簧使用圓柱鋼螺旋成中空圓柱體形，由于其旋轉成型時是按一定角度來成型的，在使用過程中，彈簧在沿著固定底座和其托載的物體這兩點形成的直線方向，不斷承受著載荷忽大忽小的連續循環變化，也就是我們所說的循環交變載荷，但不同于板簧，載荷傳遞到圓簧所使用的圓柱鋼上時，由于圓柱鋼旋轉方向和載荷方向不可能是90度角，也不可能是180度角，那么載荷給彈簧鋼帶來就不會是單獨的切向應力，也不是單獨的拉應力，載荷會被分解為一部分切應力、一部分拉應力，也就是說，彈簧圓鋼，承載兩個方向的交變載荷，就會發生兩個方向的疲勞斷裂；

除了金屬拉應力導致的金屬疲勞斷裂外，我們發現LSFM/TSFM模式的疲勞斷裂跟表面應力變化無關，這種斷裂失效屬于組織結構上的失效。

彈簧拋丸強化、噴丸強化：

我們已經知道板簧、壓縮彈簧、懸架彈簧的失效機理，其實都是彈簧金屬在各個方位承載的交變、循環載荷，導致彈簧在不同方向發生的應力拉伸進而疲勞斷裂，而對彈簧拋丸強化、噴丸強化，引入表面殘余壓應力足以應對部主要的疲勞拉應力，抵消彈簧在交變載荷中產生的拉引力，延長彈簧壽命，增加經濟效益；

同時對于LSFM/TSFM模式的疲勞斷裂，彈簧拋丸強化、和彈簧噴丸強化中產生的“彈簧組織結構”強化機理，能有效預防，延緩此類疲勞發生；

綜上所述，彈簧拋丸強化、彈簧噴丸強化，其強化機理為兩方面，其一，引入表面殘余壓應力；其二，組織結構強化。

彈簧拋丸強化、噴丸強化設備：

確認了彈簧拋丸強化，彈簧噴丸強化在抑制彈簧疲勞、延長彈簧壽命的有效性，我們就需要進一步為彈簧的拋丸強化、噴丸強化，準備拋丸、噴丸設備，我們接下來將介紹幾款用于彈簧表面強化的彈簧強化機：履帶式拋丸機、連續彈簧強化機、滾筒拋丸機。

彈簧拋丸強化、彈簧噴丸強化介質：

有了彈簧強化機，就必須采購拋丸、噴丸用的介質，作為動能傳遞媒介（或者壓應力媒介），拋丸、噴丸的介質選擇，需要參考彈簧的尺寸和應用環境下必須達到的強化強度，如果彈簧尺寸小，為了達到有效的覆蓋率，也不傷害到彈簧，我們必須選擇規格小的拋丸介質，如板簧，噴丸介質尺寸可適當放大，以達到較高的噴丸強度；

噴丸、拋丸介質的材質我們一般選擇鋼丸（鋼丸質量大，價格便宜），不銹鋼丸（如不銹鋼彈簧、拋丸強度要求高的彈簧），霧化不銹鋼丸（可用于小型彈簧，噴丸強度要求相對不強的彈簧）；

我們可依據以上要求選擇噴丸、拋丸介質。

彈簧強化代工和設備、工藝提供：

我們聯合上海交通大學殘余應力分析和噴丸強化實驗室，中航工業集團航空材料研究研究院，不斷試驗和探討彈簧失效機理，研發噴丸強化，拋丸強化在彈簧強化方面的應用機制和工藝，為廣大客戶提供金屬強化前沿技術，在技術和經濟兼顧的情況下，為客戶提供合適的彈簧拋丸強化、噴丸強化代工服務，為客戶提供性價優勢明顯的彈簧噴丸設備、彈簧拋丸強化設備，并推薦實際檢驗、優化過的成熟彈簧噴丸強化、彈簧拋丸強化工藝技術。

專業、執著、誠信、周到，您的微笑就是我們的追求，歡迎垂詢！

噴丸強化是通過高速運動的彈丸，沖擊金屬部件表面，當沖擊力大于金屬屈服應力時，金屬表面發生凹坑狀塑性形變，由于凹陷部位金屬具有塑性，有抗拒變形，恢復原狀的應力，而金屬表面變形后金屬表面層結構內發生組織擠壓，使壓應力增加，這樣實現噴丸強化。

工件殘余應力分析：

一般工件經由鑄造、鍛壓、擠壓、沖裁等一系類制造和機加工處理后，會在金屬工件的表面殘留有拉應力，而拉應力在金屬部件日后的使用中，會猶豫交變載荷的作用，不斷累積，當拉應力達到金屬結構能夠承受的極限，就會發生應力疲勞斷裂；

拉應力主要來自于部件加工后的殘留，和使用中發生的累積，而且多數拉應力疲勞導致的裂紋和裂紋延展，多發生于金屬表面，為了預防金屬的殘余拉應力疲勞斷裂，我們需要對金屬表面作強化處理，其中效果比較好，而且成本低，效率高的主要是噴丸和拋丸強化。

噴丸強化引入殘余壓應力：

為了消除金屬工件表面殘余拉應力，同時抵消金屬工件日后不斷累積的拉應力，我們可以通過噴丸強化、或者拋丸強化，在金屬表面引入殘余壓應力，在噴丸強化初始，彈丸沖擊金屬表面引入的殘余壓應力，會和金屬表面原有殘余拉應力中和，隨著噴丸錢花作業的繼續，壓應力的不斷引入，金屬殘余拉應力被中和消失，殘余壓應力不斷累積，最終，在金屬工件表面形成大量均勻覆蓋的殘余壓應力層。

工件金屬表面殘余拉應力去除：

噴丸強化后，金屬表面的殘余的拉應力層已經被去除，金屬表面累積有大量殘余壓應力，當工件安裝使用后，由于承載了交變載荷，金屬內部和表面不斷產生了新的拉應力，并累積，但是當產生的新的金屬工件殘余拉應力傳遞到金屬表面壓應力層時，會發生應力中和抵消，即消耗部分殘余壓應力，去除殘余拉應力，使得拉應力無法累積，這樣就有效預防了金屬部件因為拉應力疲勞斷裂；

當金屬部件表面噴丸強化引入的殘余壓應力存量消耗殆盡，那么金屬部件的在使用中產生的拉應力會繼續累積，如不采取有效措施，最終仍會導致金屬發生拉應力疲勞斷裂，所以噴丸和拋丸強化只能通過引入一定存量的壓應力來抵消和抑制拉應力，而無法消除應力來源；

由于無法消除拉應力來源，所以要想長久，不斷去除金屬表面的拉應力，保持足夠殘余壓應力，我們就需要對工件二次噴丸強化，或者拋丸強化，將噴丸強化和拋丸強化，保持金屬表面殘余應力的平衡作為長效機制。

噴丸強化和拋丸強化設備：

1.噴丸機，噴丸強化采用的是壓縮空氣作為動力來源，其彈丸噴射方向好調節，基本可以做到垂直于金屬部件表面，能很好的壓出凹坑，引入殘余壓應力，所以理論上噴丸機、數控噴丸機、噴丸機器人等一系類噴丸設備是比較理想的去處殘余拉應力的處理工具；

但是由于壓縮空氣作為動力，其能量轉化率低，壓縮空氣消耗量大，動力也難以達到很大（壓縮空氣難以讓大彈丸具有足夠大速度），所以，對于表面硬度大的金屬部件，噴丸機，難以達到強化效果，同時相對于大量連續處理的工件，噴丸的能量轉化率低，使其不具有經濟性，此時，噴丸強化的準確性優勢可能被抵消；

2.拋丸機，拋丸機由于采用拋丸器作為動力來源，拋丸角度相對固定，那么當彈丸拋射到金屬表面時，未必是垂直的，我們需要將沖擊力沿著垂直于工件表面和平行于工件表面作分解，由于沖擊力分散了，沖擊力轉化率也就低了，但是拋丸器和拋丸之間能量轉化高，在一定程度上可以彌補，所以大批量的金屬表面強化，和沖擊力要求高的金屬表面應力強化，適合選擇拋丸機。

噴丸和拋丸在去除殘余應力方面的應用：

金屬拉應力主要產生于承載循環交變應力的部件，所以曲軸、齒輪、汽車傳動軸等一系類產品，以及板簧、壓縮彈簧都會發生來應力殘余導致的疲勞斷裂，這些部件均需要進行噴丸強化，或者拋丸強化，對于一些噴丸強度極高，噴丸覆蓋要求極為精密的產品，如發電機轉子，航空發動機葉片，我們需要特殊的噴丸強化工藝，比如采取激光噴丸技術等。

殘余應力處理代工：

我們從事多年噴丸機、拋丸機等殘余應力處理設備生產，經驗豐富，產品成熟，價格低廉，同時我們承接殘余應力處理代工服務，軍工品質，值得信任。

懸鏈式拋丸機的介紹：

懸鏈式拋丸機，是通過鏈條構成圓形閉環循環送料出料系統，通過固定載具，將工件固定，然后通過吊鉤，將載具和工件懸吊，然后電機驅動兩條運動，將工件移入拋丸清理室，拋丸器拋射彈丸，對工件進行拋丸清理和表面強化處理，處理完成后，鏈條運行，會將工件帶出拋丸室，在成品段卸下成品；

根據通過方式和工件固定方式，我們可分為連續通過式拋丸機、步進通過式拋丸機和懸鏈積放式拋丸機。但整體工作流程相差不大。

懸鏈式拋丸機應用范圍：

可以實現定點裝載和卸載工件，可以用于方便懸掛和積放的零部件的拋丸處理，工件單懸掛重量在2000KG左右，如發動機缸體缸蓋、電動機蓋、各類齒輪、水泵殼體等工件。

懸鏈式拋丸機特點：

• 能夠在靜態下，定點裝載和卸載工件、能快速自動輸送工件到頂點位置，拋丸過程中可以自動旋轉，顯示360度角拋丸
• 采用PLC智能電器控制系統，可對懸梁速度無級調速、也可以步進定點傳送
• 拋丸處理量大、效率高，單位工件處理人工占用量小

懸鏈通過式拋丸技術方案提供商，為您提供全套懸鏈式拋丸清理解決方案，歡迎來廠參觀考察。