簡析軌道車輛轉向架拋丸質量的主要影響因素

孟輝 王雪

【摘 要】 軌道車輛轉向架涂裝前要進行拋丸前處理，以獲得良好的表面清潔度和一定的表面粗糙度，從而提高涂料與底材的結合力。本文從拋丸前初始狀態(tài)和工藝參數等方面進行分析，總結出對拋丸質量產生不利影響的因素。軌道客車轉向架一般均采用碳鋼材質，因此，本文針對鋼材及鋼制件拋丸進行論述。

【關鍵詞】 軌道 轉向架 拋丸質量

1 拋丸技術要求

1.1 清潔度要求

清潔度是指經過拋丸處理后的表面的潔凈程度。鋼材拋丸的技術要求一般執(zhí)行國標GB 8923《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》，標準中規(guī)定了拋丸清潔度的四個等級，分別是Sa1級、Sa2級、Sa2 1/2級和Sa3級，其中Sa3級的清潔度要求最高。而對于軌道車輛轉向架涂裝前的拋丸預處理，清潔度要求達到該標準中的Sa2 1/2級或Sa3級，具體要求是：在不放大的情況下觀察時，表面無可見的油、脂和污物，并且沒有氧化皮、鐵銹、涂層和外來雜質，表面均有均勻的金屬光澤。

1.2 粗糙度要求

粗糙度是表面粗糙程度的簡稱，一般常用的是平均表面粗糙度，以Ra表示，單位是微米。國家標準中并沒有統一的對粗糙度的規(guī)定，一般按照行業(yè)特性制定標準，對于軌道車輛轉向架涂裝前的拋丸預處理，粗糙度要求為6.3微米≤Ra≤12.5微米。

2 拋丸質量的影響因素

2.1 拋丸前初始狀態(tài)的影響

拋丸前初始狀態(tài)的影響主要是鋼材銹蝕程度和帶有油脂。通過試驗進行研究，選定工藝參數為：采取粒度0.6毫米的鑄鋼丸，拋丸時間10分鐘，拋丸一遍。

2.1.1 鋼材銹蝕程度

銹蝕程度按照GB 8923中的規(guī)定分為四個銹蝕等級，從輕到重依次為A級、B級、C級和D級。通過試驗發(fā)現，當銹蝕等級為A級或B級時，拋丸后清潔度能夠達到Sa3級，并呈現均勻的金屬光澤，粗糙度實測在7微米-9.5微米范圍內；當銹蝕程度為C級時，拋丸后清潔度能夠達到Sa2 1/2級，表面有暗斑，粗糙度實測在7微米-9.5微米范圍內；當銹蝕程度為D級時，拋丸后清潔度僅能夠達到Sa2級，表面暗淡無光，粗糙度實測在8.5微米-12.5微米范圍內。因此，可以判定當鋼材初始的銹蝕程度越嚴重時，拋丸后的清潔度越差，且粗糙度有增大的趨勢，不利于拋丸質量。

2.1.2 油脂的影響

同樣銹蝕程度為A級或B級的構架，當其表面帶有油脂時，拋丸后發(fā)現：清潔度能夠達到Sa2 1/2級但不能達到Sa3級，表面整體發(fā)黑，粗糙度實測在7微米-9.5微米范圍內。分析其原因主要是油脂在拋丸過程中通過鋼丸不斷循環(huán)拋射被分散，但不能被去除，最終形成的結果是鋼丸和構架表面均包裹一層薄薄油膜。同時，由于油脂均有粘附性，易吸塵，而在拋丸過程中不可避免的會產生大量灰塵，因此構架整體發(fā)黑實際上是由于優(yōu)質的存在是其表面吸附了一層灰塵的緣故。同理，拋丸銹蝕程度為C級或D級的構架，同樣存在此問題。由此得出，拋丸前構架表面殘留的油脂對拋丸質量不利。

2.2 工藝參數的影響

2.2.1 丸料粒度的影響

選取銹蝕程度D級的構架試驗，當使用粒度1.5毫米鑄鋼丸拋丸時，拋丸后清潔度能夠達到Sa2 1/2級，表面有暗斑，粗糙度實測在20微米-30微米范圍內，與使用粒度0.6毫米鑄鋼丸拋丸時的結果相比較發(fā)現，清潔度提高，但粗糙度相應加大。而選取銹蝕程度A級、B級和C級的構架試驗，當使用粒度1.5毫米鑄鋼丸拋丸時得到的清潔度與使用粒度0.6毫米鑄鋼丸拋丸時得到的清潔度基本一致，均能達到Sa2 1/2級或者Sa3級，但粗糙度均加大至20微米-30微米。

粗糙度加大帶來的結果會使后續(xù)涂裝的防腐能力下降，因為粗糙度加大意味著形成粗糙度的凹陷加深，在同等涂層厚度的情況下，凹陷內部涂層更厚，凹陷邊緣的涂層更薄，涂層薄的部位防腐能力下降，容易發(fā)生銹蝕。由此可知，使用大粒徑鋼丸拋丸時，除去銹蝕嚴重的D級底材可提高一定清潔度外，其他A級、B級、C級三個等級清潔度均無提高，但粗糙度數值均會隨著鋼丸粒徑的加大二變大，對后續(xù)的涂裝不利，但可以增加涂層厚度來改善。

2.2.2 拋丸總量的影響

拋丸總量指的是構架受到的鋼丸拋射的總質量，這里用M表示。

M=m×t×n

t= t=l÷v

所以有，M=m×l×n÷v

其中：

m——單位時間拋丸量，在拋丸機已知的情況下，m為定值，這里作為常量；

l——拋丸段的長度，在拋丸機已知的情況下，l也為定值，這里作為常量；

v——拋丸段的通過速率；

t——拋丸段的通過時間；

n——拋丸遍數。

因此，可分析得知：拋丸總量M與拋丸次數n成正比，拋丸次數越多拋丸量越大；拋丸總量M與拋丸段的通過速率v成反比，通過速率越慢拋丸量越大。經試驗驗證，當提高總拋丸量時，清潔度將會得到提高，金屬光澤會更為明顯，尤其是初始狀態(tài)銹蝕更為嚴重的D級鋼材，通過多次拋丸清潔度會提升至Sa2 1/2級甚至Sa3級。同時，隨著拋丸總量的增加，粗糙度的數值由逐漸變大的趨勢，但變化幅度不大，經實地測量，在采用粒度0.6毫米的鑄鋼丸拋丸條件下，連續(xù)拋丸30次的構架粗糙度在10微米-12微米，雖然有所增加但仍在技術要求范圍內，總的變化趨勢不大。由此可以得出，增加總拋丸量對拋丸質量有利。但增加總拋丸量的同時，無論是增加拋丸次數還是減慢通過速率，均會是生產效率降低，尤其增加拋丸次數同樣增加了構架上、下件和運轉次數，對生產效率影響很大，也會使能源消耗成倍增長。

3 結語

綜上所述，對于軌道車輛轉向架的拋丸，影響其拋丸質量的不會是單一因素，在實際工藝設計和生產中，應根據實際情況在各個因素間作出取舍，在保證拋丸質量的同時，也應考慮生產效率，綜合能源消耗等實際問題。