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抛丸、噴丸、噴砂等表面處理工藝簡介抛丸(pāo wán) 英文名：shot blast 抛丸是一種機械方面的表面處理工藝的名稱，類似的工藝還有噴砂和噴丸。抛丸的原理是用電動機帶動葉輪體旋轉(直接帶動或用V型皮帶傳動)，靠離心力的作用，將直徑約在0.2～3.0的彈丸(有鑄鋼丸、鋼絲切丸、不鏽鋼丸等不同類型)抛向工件的表面，使工件的表面達到一定的粗造度，使工件變得美觀，或者改變工件的焊接拉應力爲壓應力，提高工件的使用壽命。通過提高工件表面的粗糙度，也提高了工件後續噴漆的漆膜附著力。抛丸這種工藝幾乎用于機械的大多數領域，如修造船、汽車零部件、飛機部件、槍炮坦克表面、橋梁、鋼結構、玻璃、鋼板型材、管道內外壁防腐甚至道路表面等等行業。 抛丸的原理 抛丸機是靠葉輪高速旋轉，將在葉輪中心的磨料，經過調流塊(Regulator)及葉輪推動器(Impeller)預加速，送入葉片區再將磨料高速抛出，速度可超過100m/s，由于抛丸覆蓋範圍較大，所以不需利用氣壓，能源效益遠高于噴槍。葉輪是抛丸機的心髒，由電動馬達直接或間接驅動，每家葉輪生産商均有獨特的設計，主要分爲單碟和雙碟葉輪。 每片葉輪可裝上4至8塊葉片。單碟葉輪較輕及設計成弧形葉片；雙碟式葉輪較重，但較易裝卸葉片及准確控制抛出磨料。葉片的形狀有直身或弧形設計，直身葉片設計簡單，可獨立裝卸，雖然這種葉片設計可清理的範圍(見下文)較小和抛出速度較低，但由于成本低，因此較爲普遍。弧形葉片較難裝卸和成本較高，但可清理的範圍較大及抛出速度較高。 另外，葉輪在抛丸室的擺放位置亦很重要，如覆蓋範圍、與工件距離、工件移動範圍、受磨料二次反彈或其它葉輪的相互覆蓋範圍、保養更換的方便性等。經驗顯示傾斜的葉輪對工件覆蓋較好，而數個小功率葉輪較一個大功率葉輪在運作時會較靈活和效果更佳。抛丸工藝損耗性很高，其中包括葉輪和內襯鋼板等會較易磨損，因此它們的壽命對生産工序很重要。高鉻鑄鋼葉輪如使用48HRC硬度的鋼砂，壽命約爲800小時，鋼丸則爲1500小時。加硬了的葉輪壽命可達4000小時。 噴丸（penwan）英文名：shot blasting 定義：利用高速丸流的沖擊作用清理和強化基體表面的過程。 所屬學科：機械工程（一級學科）；表面工程（二級學科）；一般表面工程名詞（三級學科） 本內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公布 喷丸shot peening 。用喷丸进行表面处理，打击力大，清理效果明显。但喷丸对薄板工件的处理，容易使工件变形，且钢丸打击到工件表面（无论抛丸或喷丸）使金属基材产生变形，由于Fe3O4和Fe2O3没有塑性，破碎后剥离，而油膜与基材一同变形，所以对带有油污的工件，抛丸、喷丸无法彻底清除油污。在现有的工件表面处理方法中，清理效果较好的还数喷砂清理。喷砂适用于工件表面要求较高的清理。但是我国目前通用喷砂设备中多由铰龙、刮板、斗式提升机等原始笨重输砂机械组成。 用戶需要施建一個深地坑及做防水層來裝置機械，建設費用高，維修工 TB-SN1200D幹式噴丸機 作量及维修费用很大，喷砂过程中产生大量的灰尘无法清除，严重影响操作工人的健康并污染环境。 噴丸處理是工廠廣泛采用的一種表面強化工藝，其設備簡單、成本低廉，不受工件形狀和位置限制，操作方便，但工作環境較差。噴丸廣泛用于提高零件機械強度以及耐磨性、抗疲勞和耐腐蝕性等。還可用于表面消光、去氧化皮和消除鑄、鍛、焊件的殘余應力等。 與抛丸的區別 噴丸使用高壓風或壓縮空氣作動力，而抛丸一般爲高速旋轉的飛輪將鋼砂高速抛射出去。抛丸效率高，但會有死角，而噴丸比較靈活，但動力消耗大。 兩種工藝雖噴射動力和方式不同，但都是高速沖擊工件爲目的,其效果也基本相同,相比而言,噴丸比較精細，容易控制精度,但效率不及抛丸之高,適形狀複雜的小型工件,抛丸比較經濟實用，容易控制效率和成本，可以控制丸料的粒度來控制噴射效果,但會有死角,適合于形面單一的工件批量加工. 兩種工藝的選用主要取決工件的形狀和加工效率. 與噴砂的區別 噴丸與噴砂都是使用高壓風或壓縮空氣作動力,將其高速的吹出去沖擊工件表面達到清理效果,但選擇的介質不同,效果也不相同. 噴砂與噴丸對比 喷砂处理后,工件表面污物被清除掉,工件表面被微量破坏,表面积大幅增加,从而增加了工件与涂/镀层的结合强度. 經過噴砂處理的工件表面爲金屬本色,但是由于表面爲毛糙面,光線被折射掉,故沒有金屬光澤,爲發暗表面. 噴丸處理後,工件表面汙物被清除掉,工件表面被微量而不被破壞,表面積有所增加.由于加工過程中,工件表面沒有被破壞,加工時産生的多余能量就會引會工件基體的表面強化. 經過噴砂處理的工件表面也爲金屬本色,但是由于表面爲球狀面,光線部分被折射掉,故工件加工爲亞光效果. 丸的種類 鑄鋼丸 其硬度一般为40~50HRC，加工硬金属时，可把硬度提高到57~62HRC。鑄鋼丸的韧性较好，使用广泛，其使用寿命为鑄鐵丸的几倍。 鑄鐵丸 其硬度爲58~65HRC，質脆而易于破碎。壽命短，使用不廣。主要用于需噴丸強度高的場合。 玻璃丸 硬度较前两者低，主要用于不锈钢、钛、铝、镁及其它不允许铁质污染的材料，也可在钢铁丸喷丸后作第二次加工之用，以除去铁质污染和降低零件的表面粗糙度。 所以说，丸的分类总共有3大类：鑄鋼丸 鑄鐵丸 玻璃丸 特別說明： 噴丸用玻璃丸和其他用途的玻璃丸是兩個不同的概念。 噴丸玻璃丸的特點是它的硬度最低不小于6—7莫氏而且有一定的韌性，成圓率最低不小于90%。而道路反光玻璃丸對硬度無要求，一般普通玻璃作原材料即可，成圓率要求最低75%。 兩種價格差別很大，但外觀卻相差無幾，如果將普通玻璃丸用于噴丸加工，貌似成本較低，而在噴丸加工時破碎率較高，且加工強度較高的工件時幾乎是一次破碎，相比之下，總成本反而提高了許多。 噴丸設備 1、 可以任意使用金属或非金属弹丸，以适应清理工件表面的不同要求； 2、 清理的灵活性大，容易清理复杂工件的内、外表面和管件的内壁，并且不受场地限制，可将设备安置在特大型工件附近； 3、 设备结构较简单，整机投资少，易损件少，维修费用低； 4、 必须配备大功率的空压站，在清理效果相同的条件下，消耗的能量较大； 5、 清理表面易有湿气，容易再生锈； 6、 清理效率低，操作人员多，劳动强度大。 清理質量等級 a、最徹底清理級（Sa3） 清理後的鋼材表面呈完全一致的銀灰色，有一定的表面粗糙度以提高塗層的附著能力； b、很徹底的清理等級（Sa2.5） 清理後的鋼材表面上不存在油脂、汙垢、氧化皮、鏽、腐蝕生成物、氧化物和其他雜質，允許存在由于清理不徹底而出現的陰影和色差，但每平方英寸上至少要有95%以上的表面達到最徹底清理級的水平，其余部分僅出現輕度的陰影和色差； c、較徹底清理級 清理後的鋼材表面上不存在油脂、汙垢、鏽皮和其他雜質，氧化皮、鏽和舊漆被清除，允許存在由于鏽和氧化皮清除不徹底而出現的輕度陰影和色差，其面積在每平方英寸上不超過33%；如果鋼材表面已經發生點蝕，蝕點深處允許有少量的鏽和舊漆存在； d、非徹底清理級 表面經全面清理，油脂、汙垢、松動的氧化皮和松動的漆皮被清除，與基材結全牢固、不能用非常鋒利的鏟刀清除的氧化皮、鏽、油漆和塗層允許在清理後殘留在表面上。表面上出現大量分布均勻的金屬的斑點。 表面粗糙度 表面粗糙度和表面清潔度是同時産生的，確定適當的表面粗糙度與確定正確的清潔度要求同樣重要。 表面粗糙度的作用 1） 使涂层与工件表面间的实际结合面积增加，有利于提高涂层结合力； 2）塗層在固化過程中會産生很大的內應力，粗糙度的存在可以有效消除塗層中的應力集中，防止塗層開裂； 3）表面粗糙度的存在可以支承一部分塗料的質量，有利于消除流挂現象，對于垂直塗裝的表面，作用尤爲明顯。 影響粗糙度的因素如下： 1）磨料的粒度、硬度、顆粒形狀； 2）工件本身材質的硬度； 3）壓縮空氣的壓力及穩定性； 4）噴嘴與工件表面間的距離及噴嘴與工件表面的夾角。 與表面粗糙度相關的幾個問題： 1）清理時間的長短與表面粗糙度大小幾乎無關； 2） 喷嘴与表面之间的夹角会影响表面粗糙度，但在45度与90度之间变化不是很明显； 3）用大顆粒磨料清理難以清理的表面可以提高工作效率，但會使用表面粗糙度偏高，研究表明，粒度大于1.2mm的磨料造成的粗糙度值偏高。用小粒度磨料對粗糙度偏高的表面重新清理一遍可以使粗糙度降低到規定要求。 噴丸在表面産生比噴砂更大的壓應力。 喷砂（pensha）英文名称：sand blasting 定義：利用高速砂流的沖擊作用清理和粗化基體表面的過程。 所屬學科：機械工程（一級學科）；表面工程（二級學科）；一般表面工程名詞（三級學科） 本內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公布 噴砂原理 喷砂是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料（铜矿砂、石英砂、金刚砂 、铁砂、海南砂）高速喷射到需要处理的工件表面，使工件表面的外表面的外表或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的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，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。 噴砂的主要應用範圍 （一）工件塗鍍、工件粘接前處理噴砂能把工件表面的鏽皮等一切汙物清除，並在工件表面建立起十分重要的基礎圖式（即通常所謂的毛面），而且可以通過調換不同粒度的磨料，比如飛展磨料磨具的磨料達到不同程度的粗糙度，大大提高工件與塗料、鍍料的結合力。或使粘接件粘接更牢固，質量更好。 （二）鑄造件毛面、熱處理後工件的清理與抛光噴砂能清理鑄鍛件、熱處理後工件表面的一切汙物（如氧化皮、油汙等殘留物），並將工件表面抛光提高工件的光潔度，能使工件露出均勻一致的金屬本色，使工件外表更美觀，好看。 （三）機加工件毛刺清理與表面美化噴砂能清理工件表面的微小毛刺，並使工件表面更加平整，消除了毛刺的危害，提高了工件的檔次。並且噴砂能在工件表面交界處打出很小的圓角，使工件顯得更加美觀、更加精密。 （四）改善零件的機械性能機械零件經噴砂後，能在零件表面産生均勻細微的凹凸面，使潤滑油得到存儲，從而使潤滑條件改善，並減少噪聲提高機械使用壽命。 （五）光飾作用對于某些特殊用途工件，噴砂可隨意實現不同的反光或亞光。如不鏽鋼工件、塑膠的打磨，玉器的磨光，木制家具表面亞光化，磨砂玻璃表面的花紋圖案，以及布料表面的毛化加工等。 噴砂的工藝流程 1 喷砂工艺前处理阶段 工艺前处理阶段是指对于工件在被喷涂、喷镀保护层之前，工件表面均应进行的处理。 噴砂工藝前處理質量好壞，影響著塗層的附著力、外觀、塗層的耐潮濕及耐腐蝕等方面。前處理工作做的不好，鏽蝕仍會在塗層下繼續蔓延，使塗層成片脫落。經過認真清理的表面和一般簡單清理的工件，用暴曬法進行塗層比較，壽命可相差4-5倍。表面清理的方法很多，但被接受普遍的方法是：溶劑清理，酸洗，手動工具，動力工具。 2 喷砂工艺阶段 噴砂工藝是采用壓縮空氣爲動力形成高速噴射束，將噴料等高速噴射到需處理工件表面，使工件外表面的外表發生變化，由于磨料對工件表面的沖擊和切削作用，使工件表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，使工件表面的機械性能得到改善。 噴砂機的分類 噴砂機是磨料射流的中應用比較廣泛的産品，噴砂機一般分爲幹噴砂機和液體噴砂機兩大類，幹噴砂機又可分爲吸入式和壓入式兩類。 吸入式幹噴砂機 1．一般組成 一个完整的吸入式幹噴砂機一般由六个系统组成，即结构系统、介质动力系统、管路系统、除尘系统、控制系统和辅助系统。 2. 工作原理 吸入式幹噴砂機是以压缩空气为动力，通过气流的高速运动在喷枪内形成的负压，将磨料通过输砂管。 吸入喷枪并经喷嘴射出，喷射到被加工表面，达到预期的加工目。在吸入式幹噴砂機中，压缩空气既是供。 壓入式幹噴砂機 1．一般組成 一个完整的壓入式幹噴砂機工作单元一般由四个系统组成，即压力罐、介质动力系统、管路系统、控制系统。 2．壓入式幹噴砂機的工作原理。 壓入式幹噴砂機是以压缩空气为动力，通过压缩空气在压力罐内建立的工作压力，将磨料通过出砂阀。 压入输砂管并经喷嘴射出，喷射到被加工表面达到预期的加工目。在壓入式幹噴砂機中，压缩空气既是供。 噴砂工作時應注意的事項 1、工作前必須穿戴好防護用品，不准赤裸膀臂工作。工作時不得少于兩人。 2、儲氣罐、壓力表、安全閥要定期校驗。儲氣罐兩周排放一次灰塵，砂罐裏的過濾器每月檢查一次。 3、檢查通風管及噴砂機門是否密封。工作前五分鍾，須開動通風除塵設備，通風除塵設備失效時， 禁止 喷砂机工作。 4、壓縮空氣閥要緩慢打開，氣壓不准超過0.8MPa。 5、噴砂粒度應與工作要求相適應，一般在十至二十號之間適用，砂子應保持幹燥。 6、噴砂機工作時，禁止無關人員接近。清掃和調整運轉部位時，應停機進行。 7、不准用壓縮空氣吹身上灰塵或開玩笑。 8、工作完後，通風除塵設備應繼續運轉五分鍾再關閉，以排出室內灰塵，保持場地清潔。 9、發生人身、設備事故，應保持現場，並報告有關部門。 液體噴砂機 液體噴砂機相对于干式喷砂机来说，特点就是很好地控制了喷砂加工过程中粉尘污染，改善了喷砂操作的工作环境。 1．一般組成 一个完整的液體噴砂機一般由五个系统组成，即结构系统、介质动力系统、管路系统、控制系统和辅助系统。 2．工作原理 液體噴砂機是以磨液泵作为磨液的供料动力，通过磨液泵将搅拌均匀的磨液（磨料和水的混合液）输送到喷枪内。压缩空气作为磨液的加速动力，通过输气管进入喷枪，在喷枪内，压缩空气对进入喷枪的磨液加速，并经喷嘴射出，喷射到被加工表面达到预期的加工目的。在液體噴砂機中，磨液泵为供料动力，压缩空气为加速动力。 清理等級 清潔度，代表性國際標准有兩種：一種是美國85年制訂“SSPC-”；第二種是瑞典76年制訂的“Sa-”，它分爲四個等級分別爲Sa1、Sa2、Sa2.5、Sa3，爲國際慣常通用標准，詳細介紹如下： Sa1級——相當于美國SSPC—SP7級。采用一般簡單的手工刷除、砂布打磨方法，這是四種清潔度中度一級，對塗層的保護僅僅略好于未采用處理的工件。Sa1級處理的技術標准：工件表面應不可見油汙、油脂、殘留氧化皮、鏽斑、和殘留油漆等汙物。Sa1級也叫做手工刷除清理級。（或清掃級） Sa2級——相當于美國SSPC—SP6級。采用噴砂清理方法，這是噴砂處理中較 低的一級，即一般的要求，但對于塗層的保護要比手工刷除清理要提高許多。Sa2級處理的技術標准：工件表面應不可見油膩、汙垢、氧化皮、鏽皮、油漆、氧化物、腐蝕物、和其它外來物質（疵點除外），但疵點限定爲不超過每平方米表面的33%，可包括輕微陰影；少量因疵點、鏽蝕引起的輕微脫色；氧化皮及油漆疵點。如果工件原表面有凹痕，則輕微的鏽蝕和油漆還會殘留在凹痕底部。Sa2級也叫商品清理級（或工業級）。 Sa2.5級——是工業上普遍使用的並可以作爲驗收技術要求及標准的級別。Sa2.5級也叫近白清理級（近白級或出白級）。Sa2.5級處理的技術標准：同Sa2要求前半部一樣，但疵點限定爲不超過每平方米表面的5%，可包括輕微暗影；少量因疵點、鏽蝕引起的輕微脫色；氧化皮及油漆疵點。 Sa3級——級相當于美國SSPC—SP5級，是工業上的最高處理級別，也叫做白色清理級（或白色級）。Sa3級處理的技術標准：與Sa2.5級一樣但5%的陰影、疵點、鏽蝕等都不得存在了。 噴砂原料 噴砂：金銀幣鑄造技術術語。即在金銀幣的生産模具上用各種大小不同型號的金屬砂粒，將圖案部分噴成極爲細致的磨砂面，在生産金銀幣時，圖案部分即出現一層漂亮的銀色，增加了立體感和層次感。 精制石英砂 噴砂（指金屬表面除鏽或鍍在金屬表面）用石英砂,普通石英砂，精制石英砂：硬度大,除鏽效果好,理化指標如下. SiO2≥88—99.8％ Fe2O3≤0.1—0.005％,耐火度1450---1800℃，外观颗粒均匀，常用粒度为1-3MM和0.1-0.3MM,纯白色。粒度范围大多在5—220目，可按用户要求粒度生产。主要用途：冶金，墨碳化硅，玻璃及玻璃制品，搪瓷，铸钢，水过滤，泡花碱，化工，喷砂等行业。 噴砂安全操作規程 1、工作前必須穿戴好防護用品，不准赤裸膀臂工作。工作時不得少于兩人。 2、儲氣罐、壓力表、安全閥要定期校驗。儲氣罐兩周排放一次灰塵，沙罐裏的過濾器每月檢查一次。 3、檢查通風管及噴砂機門是否密封。工作前五分鍾，須開動通風除塵設備，通風除塵設備失效時，禁止噴砂機工作。 4、壓縮空氣閥要緩慢打開，氣壓不准超過0.8MPa。 5、噴砂粒度應與工作要求相適應，一般在十至二十號之間適用，砂子應保持幹燥。 6、噴砂機工作時，禁止無關人員靠近。清掃和調整運轉部位時，應停機進行。 7、不准用壓縮空氣吹身上灰塵或開玩笑。 8、工作完後，通風除塵設備應繼續運轉五分鍾再關閉，以排出室內灰塵，保持場地清潔。 9、發生人身、設備事故，應保持現場，並報告有關部門。 零件處理前後對比
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