浅谈对铝压铸件表面的抛丸清理

 随着汽车、摩托车、航空航天、仪器仪表等行业的发展，铝合金件以种种优势，其应用逐渐扩大，同时对铝合金件的表面质量也提出了更高的要求。在1997年首届中国国际压铸展览会上，众多压铸件生产厂家及公司对如何提高表面质量产生浓厚兴趣，并提出迫切要求。

1、抛丸清理工艺的特点

对铝合金压铸件进行抛丸清理后，可达到如下效果。

 (1)抛丸清理生产率高。由于采用新型的抛丸器以110～260 kg/min的抛射量，抛射速度为50～75 m/s的弹丸抛向工件，在几分钟之内便可完成清理。对于批量较大或尺寸较大的工件可采用多个抛丸器同时抛丸。

 (2)对零件表面起到清理、增色、光饰作用。经过抛丸处理后，可去除工件表面的附着物、薄边、飞翅、斑渍，消除划痕，使工件呈现基体本色。

 (3)消除表面应力集中。零件在冷却过程中，由于壁厚不均，冷却速度不一致，导致表面产生应力集中。经抛丸清理后，可改善表面组织结构，消除表面应力(拉应力)集中，提高疲劳强度，并使表面硬度略有提高。

 (4)增加表面美感。由于抛射的弹丸为球形丸，抛射到工件上产生细小凹孔，呈球面状，犹如凹面镜一般，在光线照射下，如繁星闪烁，令人赏心悦目。

 (5)提高表面喷涂附着力。抛丸清理后粗糙度可达Ra1.6～6.3 μm,表面积大大增加，同时消除了表面污物，因此对表面喷漆或其它涂料时，其附着力大大增强。

 (6)工艺简单，投资节省。由于采用干式抛丸，并配备除尘系统，因此抛丸清理后即可转入下道工序，省却了液体喷砂后冲洗干燥所需的装置费用。

2、铝合金件与黑色金属件所用抛丸清理设备的区别

 铝合金件(有色金属件)与黑色金属件使用的抛丸清理设备从结构上来看基本一样，工作原理也趋于一致。但由于通常铝合金件尺寸不大，重量较轻，清理时使用的弹丸粒度小，产生的铝粉容易爆炸等特点，因此，与黑色金属件使用的抛丸清理设备亦有如下区别。

 (1)工件承载装置的承载能力不需很大。因为相同体积下，铝合金件的重量仅为钢铁件的1/3左右。

 (2)分离器的过滤风速应降低。由于采用φ0.2～φ0.6 mm的弹丸，风速过高易被吸走，通常风速选取2～3 m/s即可(清理黑色金属件时，分离器的风速一般为4～5 m/s)。同时分离板顶点的坐标位置亦相应变化，即变更分离板上的可调整板。

 (3)弹丸的抛射速度有所变化。由于铝合金件硬度不高，要达到规定的表面粗糙度要求，在既定弹丸粒度和弹丸材质的条件下，弹丸的抛射速度需要通过实验才能确定。但往往比黑色金属件抛丸清理时选择的抛射速度要低。

 (4)除尘系统应设防爆装置。铝合金件在抛丸清理时产生铝粉，而铝粉为导电性易燃易爆粉尘，应特别注意。按其物理性质，铝粉为ⅢA级，引燃温度分在T组(>270 ℃)，高温表面沉积粉尘(5 mm厚)的引燃温度为320 ℃,云状粉尘的引燃温度为590 ℃,爆炸下限浓度为37～50 g/m3。铝粉爆炸是一种连锁反应，即尘云在火源引发下，产生原始小火球，靠粉尘燃烧的热量维持火球温度，当火球的表面温度达到粉尘的自然点以上时，连锁反应得以建立，火球不断扩大而形成爆炸。所以控制设备表面温度，就成了防止铝粉爆炸发生的一个突出问题。因此抛丸清理设备不应放在热处理炉、熔化炉等温度较高或有明火产生的装置附近，而应放在车间阴凉通风处。除尘器最好放在车间外面或车间靠墙一侧，为防万一，在除尘器的顶部和除尘管道上应设置防爆自动开启窗口。为安全起见，所有电机、风机、电控元件均应采取防爆型。 

3、铝合金件所用抛丸清理设备的类型及特点

 由于铝合金件形状、尺寸、重量、表面清理要求不同，因此所选用的抛丸清理设备也不一致。目前使用的设备主要有以下几种。

3.1吊钩式抛丸清理机

 吊钩作为零件的承载装置，一般以吊重500 kg和1 000 kg两种为主。工作时需制吊具，将工件挂于吊具上，然后将整个吊具挂在吊钩上。吊钩进入抛丸室，并由自转机构带动吊钩回转，同时带动吊具及吊具上所有的零件回转，边回转边抛丸清理，因此所有零件的上下四周表面均可一次清理完毕。然后吊钩移出抛丸室体，将工件卸下，完成一次工作循环。该机型大中型、中小批量生产，如汽车、摩托车的缸体、缸盖，变速箱、离合器壳体，排气管，铝轮毂等。

3.2转台式抛丸清理机

 转台作为工件承载装置，按转台直径可分为φ1 200 mm,φ1 600 mm,φ1 800 mm,φ2 500 mm等。该种清理机有的配一台抛丸器，有的配二台或多台抛丸器，并且有的进行连续式工作，有的进行间歇式工作，这依自身需要而定。其工作原理是：将工件置于转台上(工件之间有距离，不接触，不碰撞)，转台带工件进入抛射区而进行抛丸清理，当转到放件位置时，可将工件取下。因此该种类型最适合有一面不需清理的工件，否则应将工件再翻转一次清理。目前此种机型有Q3512，Q3525D，Q361等。

3.3带式通过抛丸清理机

 传送带作为工件的承载体，传送带又分为钢丝网带和耐磨橡胶带两种方式。抛丸室的一端为装件工位，另一端为卸件工位。工作时，在装件工位将零件置于传送带上，传送带缓缓连续进入抛丸室进行抛丸清理，接着送到卸件工位将工件取下。此机特点是：连续进行工作，无任何碰撞，中小件均适合，生产批量大。目前该机型有ZJ186等。

3.4橡胶履带式抛丸清理机

 用橡胶履带形成的凹腔作为工件承载体。工作时，履带转动，带动凹腔内的工件翻滚，因此零件的内外表面均能获得较好的清理效果。该种机型分为手动和自动装卸料方式，最适合于大批量小型零件的抛丸清理。由于采用橡胶履带，减轻了工件与履带的撞击和划痕，并且占地面积小，操作极为方便，从而为众多厂家采用。目前该机型有Q326C，QR3210等。

3.5吊链步进/连续式

 以悬挂链作为工件承载装置。悬挂链可进行连续式或步进式工作，吊钩吊重以300 kg和500kg居多。其工作原理是将工件置于多个吊钩上，吊钩依次进入抛丸室进行抛丸清理，清理时工件在吊钩自转装置的作用下转动，清理好的工件移出室并卸下，再装上待清理工件。依次循环进行。该机型由于采用悬挂链作为运载装置，因此可与压铸工部、清理工部、修整工部、检测工部及喷涂工部等成线使用，最适合大中型零件的成批生产。目前该机型有ZJ438，ZJ485，ZJ583，ZJ585等。

4、使用的弹丸

 铝合金件抛丸清理所用的弹丸一般有三种：铝合金丸、不锈钢丸和特种合金钢丸。

4.1铝合金丸

 常用的有球形铝合金件没有任何污染，自始至终能得到良好的表面粗糙度和光亮度。其缺点是：用铝丸清理时，产生的铝粉较多，容易引起粉尘爆炸。因此在西欧一些国家很少采用，国内使用单位也很少。

4.2不锈钢丸

 常用的有进口的球形不锈钢丸和国产的不锈钢丝切断丸。其优点是：该种钢丸密度较铝丸大2倍多，因此抛丸速度适当降低仍可达到理想的清理效果，对工件自始至终无任何污染，使用寿命比铝丸高得多。其缺点是：价格非常昂贵，进口不锈钢球形丸的价格一般为6～7万元/t，一般厂家使用不起。

4.3特种合金钢丸

 此丸是一种以含铬、锰、钼、镍为主的合金球形钢丸，粒度从0.3～1.5 mm。其优点是：合金钢丸具有不锈钢丸部分特性，硬度和强度较高，不易破碎和生锈，使用寿命长，价格低廉。正常使用时清理效果可与不锈钢丸相媲美。因此为国内众多厂家所采用。其缺点是：此种合金钢丸需退火处理，退火后表面带有一层薄的氧化皮，刚使用时，清理后的铝件表面光泽暗淡。但使用几小时后，表面氧化皮即可脱落，以后使用效果最佳。因此开始使用时，最好先对铝废件进行抛丸清理，然后再对合格件进行抛丸清理。

 铝合金件的抛丸清理是提高零件表面质量最有效的途径之一，它的独特工艺特点必将得到进一步推广和应用，并随着压铸技术的发展，适合于特殊复杂铝铸件表现清理的专用抛丸清理设备也不断相应推出。