車體拋丸除銹試驗探究

王靜　楊振祥　郭振興

摘 要：文章基于目前車體拋丸除銹生產線只能依靠工人經驗選取影響參數的問題，以除銹質量為評價指標，對C70型敞車車體下側面進行拋丸除銹試驗探究。通過試驗分析，提出在丸料中混合一定比例鋼絲切丸的丸料選擇方案，確定3mm/min的牽引速度，并給出以放慢牽引速度的途徑來提高除銹質量的思路。

關鍵詞：拋丸除銹；丸料；牽引速度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.005

在車輛維修段站，車體表面的除銹處理是首先要完成的工藝流程。目前除銹工藝主要有噴砂除銹[1]、拋丸除銹、超高壓純水射流除銹[2]和高壓水噴丸除銹[3]等。拋丸除銹以其優良的除銹性能、較高的丸料再生回收利用率和低維修費用的優點在鐵路車輛維修站段得到廣泛應用。相關研究與生產實踐表明拋丸除銹質量的優劣與很多參數相關。艾菊蘭通過試驗得到鋼丸粒度越大、拋丸速度越高，鑄件表面粗糙度就越高。楊青林等采用有限元方法，以殘余應力為評價指標仿真研究了拋丸過程中鋼丸直徑、速度、碰撞角度等對除銹質量的影響。唐和平在客車車體拋丸除銹質量的控制中指出除銹不徹底、車體表面除銹后存在變形的問題，并給出相應的控制措施。上述研究對生產現場起到一定的指導作用，但針對生產線上如何選取良好的參數，多數工廠仍處于經驗選取階段。

本文以除銹質量為評價指標，設計完成車體拋丸除銹試驗研究，分析丸料種類、車體牽引速度對拋丸質量的影響。

1 試驗裝置與方案設計

試驗在某車體通過式拋丸生產線拋丸除銹室進行，車體由牽扯卷揚機牽引以恒定速度通過拋丸室，分布在拋丸室的拋丸器將一定速度的丸料送出，不斷擊打處于拋打區的車體。針對固定的生產線、同種車型的車體，拋丸器的數目和位置固定，拋丸角度隨之固定。因此，試驗不考慮拋丸角度，主要從丸料種類、車體牽引速度對拋丸質量的影響考慮。C70型敞車是鐵路貨運中使用較普遍的車型，僅車輛中部承載能力就達到39t，下側門作為重要組成部分，其耐腐蝕性、封閉性是敞車運行的關鍵。試驗選擇對此部件進行除銹質量評定，圖1為車體下側門試驗前表面情況。

2 試驗結果與分析

2.1 丸料對拋丸除銹質量的影響

拋丸除銹時牽車速度很低（3m/min，即50mm/s），為便于討論丸料種類對拋丸質量的影響，試驗時忽略車輛行進速度。采用不同規格的丸料均勻投放于布置相同的拋丸器內，通過每次拋打時間為40秒，人工均勻投放拋丸25kg的參數進行拋丸作業，所用丸料試樣如圖2所示。

圖3是采用四種不同丸料試驗拋丸試驗后的車體下側面表面質量圖。如圖3（a）所示，采用φ1.5mm鋼絲切丸，拋打后，車體表面較為清晰、干凈，各種污垢、銹蝕層等均被清理干凈，但仍然存在少量片狀、條狀的雜質。對照GB/T8923-2011，判定清潔等級為Sa2.5；如圖3（b）所示，采用φ1.7mm鑄鋼丸拋打，車體表面大部分的銹蝕層、涂料和各種雜質被清除，但少量的金屬層暗斑仍然清晰可見，且其與基體結合緊密，清潔等級為Sa2；如圖3（c）所示，采用φ2.0mm鑄鋼丸拋打，車體表面基本不存在油污、松動的銹蝕層、涂料和其他雜質，但仍然殘留有銹蝕層、金屬暗斑等，清潔等級為Sa1；如圖3（d）所示，采用φ1.5mm鋼絲切丸與φ1.7mm鑄鋼丸3：1的混合拋丸試驗，清潔等級為Sa2，車體表面與（b）相比，質量稍好。

綜合比較以上4組試驗，采用φ1.5mm鋼絲切丸的下側門除銹質量最好，φ1.5mm鋼絲切丸與φ1.7mm鑄鋼丸3：1混合次之，純鑄鋼丸除銹質量明顯比前兩種方式要差，而采用φ1.7mm鑄鋼丸比φ2.0mm鑄鋼丸的質量要好。

2.2 牽引速度對拋丸除銹質量的影響

車體牽引速度是影響車體表面除銹效果的重要參數，牽引速度過慢，車體表面被徹底清理之后，仍然持續擊打，部分區域會出現變形、擊穿現象；而速度過快，除銹質量隨之變差，也會造成丸料的浪費以及拋丸器等設備的損耗。因此，合理選擇車體牽引速度有重要意義。試驗中選擇一定份量的丸料進行試驗，丸料為φ1.5mm鋼絲切丸與φ1.7mm鑄鋼丸3：1比例的混合物，車體牽引速度分別為6、3、2m/min，如圖4所示。

如圖4（a）所示，在6m/min牽引速度下，經過拋丸拋打后，除銹的直觀效果很差，車體表面較為松動涂層、氧化皮、雜質等被清理了，但呈現出大量的金屬暗斑，且與基體結合緊密，清理等級為Sa1；在3m/min牽引速度下，如圖4（b）所示，除銹的直觀效果較好，車體表面呈現的銀灰色較為暗淡，各種污垢、銹蝕層和雜質基本被清理干凈，清理等級為Sa2.5；如圖4（c）所示，在2m/min牽引速度下，車體表面呈現出一致銀灰色，各種污垢、銹蝕層和雜質清理徹底，清理等級為Sa3。

綜合以上3組試驗，在丸料一定時，牽扯速度越慢，除銹質量越好，且牽引速度對除銹質量影響明顯。采用中速3m/min時，除銹質量達到Sa2.5級，接近Sa3級。

3 結論

通過生產現場生產的數據采集與試驗結果的比較，研究得出如下結論：

（1）丸料選擇方面，φ1.5mm鋼絲切丸除銹的質量最佳，是由于切丸的棱角鋒利，“剪切”銹層的能力較強。然而，較尖的棱角會對拋丸器的葉片造成一定損傷，當鋼絲切丸循環使用2、3次后，這些棱角不斷被磨去，而除銹效果依然很好。通過多次改進后，現場根據車體的表面質量，以一定的比例將鋼絲切丸與鑄鋼丸混合，與傳統地單獨使用鑄鋼丸相比，除銹質量效果明顯提高。

（2）牽引速度方面，低速除銹效果較佳，但低速除銹丸料使用量大，生產效率降低，車體較薄區域會出現稍許變形。綜合考慮，工廠目前使用3m/min的中速牽引速度較佳，對于銹層較為嚴重的車體，可采用2m/min的慢速牽引速度。

（3）除銹質量與很多參數有關，針對固定生產線，工廠使用時考慮的是如何在保證除銹質量情況下，提高生產效率。鋼絲切丸的使用在一定程度上損壞了拋丸器，整體上拉低了生產效率、加大了維修費用。根據上述試驗結果分析，牽引速度對除銹質量影響更大，為此目前工廠更多地選用放慢牽引速度來保證除銹質量。

參考文獻：

[1]王守仁，王瑞國.拋（噴）丸清理工藝與設備[M].北京：機械工業出版社，2012：1-2

[2]任啟樂，郭宏彬，龐雷等.大直徑旋轉磨料水射流除鱗除銹技術研究[J].流體機械，2012（12）：11-14.

[3]戴敏，張風友，任嗥.高壓水射流噴砂技術的除漆應用[J].清洗世界，2006，22（12）：15-17.