鍛件拋丸處理的解決方案

文/孫新華，何乃軍·青島新東機(jī)械有限公司

鍛件拋丸處理的解決方案

文/孫新華，何乃軍·青島新東機(jī)械有限公司

隨著鍛造工藝的發(fā)展，對鍛件的精度和復(fù)雜程度要求都越來越高。在對其進(jìn)行拋丸處理時，為達(dá)到更好的處理效果，需要提供更加合理、高效的拋丸解決方案。另外國家對工廠操作安全問題、環(huán)保問題的要求日益嚴(yán)格，傳統(tǒng)粗放式拋丸清理機(jī)問題日益突出，也需要提供更加安全、環(huán)保的拋丸解決方案。

拋丸機(jī)在鍛造工序中的應(yīng)用

在冷鍛制作工序中，拋丸機(jī)一般用于原材料去除氧化皮和熱處理后的坯料去除熱處理氧化皮的工藝中，常用的拋丸機(jī)有滾筒式拋丸機(jī)和履帶式拋丸機(jī)，進(jìn)行批量化處理。

在熱、溫鍛制作工序中，拋丸機(jī)一般用于原材料去除氧化皮和除銹，坯料切斷后去除氧化皮和少量的飛邊毛刺，以及模鍛熱處理后去除熱處理氧化皮。原材料清理時常用棒材拋丸機(jī)；坯料清理時常用履帶式或滾筒式拋丸機(jī)，進(jìn)行批量處理；鍛件成形后的清理要根據(jù)工件的形狀和材質(zhì)來選擇合適的拋丸機(jī)型號。

鍛件拋丸處理的作用

拋丸處理可以去除附著在原材料上的氧化皮、鐵銹等，可以更方便的檢測其表面缺陷，為精密鍛造提供具有良好表面質(zhì)量的坯體；拋丸處理還可以去除鍛件熱處理后的氧化皮，并使鍛件表面產(chǎn)生加工硬化，有利于提高鍛件的抗疲勞能力。對經(jīng)過淬火或調(diào)質(zhì)處理的鍛件，在使用大粒度的鋼丸拋丸時，加工硬化效果更為顯著，硬度可提高30%～40%，硬化層厚度可達(dá)0.3～0.5mm。

拋丸效果的影響因素

鍛造制品去除氧化皮一般要求覆蓋率與除銹率均達(dá)到95%～98%，為了更好更快地達(dá)到這個要求，需要對鍛件處理前的表面狀態(tài)、處理后的加工工序、處理后的表面粗糙度等內(nèi)容進(jìn)行事先的了解。并且選用合適的投射條件、合適的投射材料等內(nèi)容。當(dāng)拋丸投射速度過快、鋼丸太大、太硬時，就會增加鋼丸的破碎率，造成鋼丸的浪費(fèi)；而且工件表面的粗糙度也會變大，影響工件表面質(zhì)量。

當(dāng)拋丸投射速度過慢、鋼丸太小、太軟時，會導(dǎo)致氧化皮不能很快被去除，又會浪費(fèi)能源。所以選擇恰當(dāng)?shù)耐渡渌俣取⑼渡洳牧稀⑼渡洳牧嫌捕炔拍苓M(jìn)行效率最高的拋丸處理。

拋丸機(jī)的常見問題及解決方案

客戶在拋丸機(jī)使用過程總會遇到各種問題，青島新東機(jī)械有限公司（以下簡稱“青島新東”）在長期的拋丸機(jī)設(shè)計(jì)、制造過程中，將問題點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，并進(jìn)行一一對應(yīng)設(shè)計(jì)。

怕磕碰、硬度較低的鍛件

圖1工件是一款精鍛齒輪，齒部硬度160HB～190HB。拋丸要求表面氧化皮清理干凈，覆蓋率≥98%，齒部不能受破壞。采取的對策是設(shè)計(jì)專用工裝，將怕磕碰工件吊掛后進(jìn)行拋丸處理；調(diào)整鋼丸的投射速度、鋼丸顆粒和鋼丸的硬度，以達(dá)到最合理的投射密度。對此工件進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)測試后，選擇達(dá)到最理想的清理效果的配置方案。圖2是拋丸5分鐘時的處理效果。整個齒輪表面氧化皮清理干凈，并且齒部無變形。

圖1 處理前的精鍛齒輪

圖2 拋丸后的精鍛齒輪

生產(chǎn)效率要求高的鍛件

曲軸是發(fā)動機(jī)中最重要的部件之一，曲軸拋丸常用拋丸機(jī)有履帶式和吊鉤式；其中履帶式拋丸機(jī)在處理曲軸時會有磕碰傷，而且曲軸的單件重量大，設(shè)備的故障率也較高。國產(chǎn)吊鉤式拋丸機(jī)需要人工吊掛曲軸，勞動強(qiáng)度大，不能實(shí)現(xiàn)自動化作業(yè)。針對這種情況，青島新東開發(fā)了SNM0ZB曲軸專用拋丸機(jī)，設(shè)備有3個工位，互成120°，1個工位上料，1個工位拋丸處理，1個工位下料；可每6秒處理1件曲軸，效率高。

設(shè)備還可以配合機(jī)械手工作，兩臺設(shè)備配兩臺機(jī)械手，具體布置圖如圖3所示，這樣可以實(shí)現(xiàn)整條生產(chǎn)線的自動化作業(yè)。此設(shè)備現(xiàn)已在國內(nèi)多家汽車企業(yè)投入使用，進(jìn)行曲軸的拋丸處理。

拋丸過程中漏丸問題

漏丸是拋丸機(jī)最常見的問題，不但會導(dǎo)致鋼丸浪費(fèi)，而且對操作安全造成危害。青島新東對拋丸機(jī)的密封問題歷來重視，設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是達(dá)到拋丸過程的零漏丸。以履帶式拋丸機(jī)為例，清理室門關(guān)閉時插入清理室底板，門部周邊密封采用迷宮式結(jié)構(gòu)，可以有效地阻止灰塵和鋼丸的外漏。

粉塵污染問題

清理機(jī)除塵器的除塵效果不好時，會導(dǎo)致拋丸室冒灰，嚴(yán)重污染工作環(huán)境，危害工人健康。政府對環(huán)境保護(hù)的要求漸漸提高，對工業(yè)企業(yè)的粉塵排放要求也越來越嚴(yán)格。對此，青島新東采用脈沖反吹濾袋式和脈沖反吹濾筒式除塵器，過濾面積大，過濾效果好，排放濃度優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)。

采用高壓風(fēng)機(jī)，更好地保證清理室內(nèi)的換氣，保證設(shè)備無粉塵外漏；先進(jìn)的分離器設(shè)計(jì)理念，利用清理室內(nèi)的廢氣對鋼丸進(jìn)行分離，提高了風(fēng)機(jī)的利用效率。

青島新東除塵設(shè)備的粉塵排放濃度優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)風(fēng)機(jī)排出口通過室內(nèi)排放時還可以采用2級除塵方式。

噪聲污染問題

清理設(shè)備的噪聲嚴(yán)重危害操作工人的健康，拋丸清理機(jī)的噪聲主要發(fā)生在拋丸部和風(fēng)機(jī)部。青島新東采用的進(jìn)口Y-30拋丸器，運(yùn)行平穩(wěn)，整體振動在100μm以下，運(yùn)行噪聲在85dB以下。而且還可以在設(shè)備拋丸器部安裝隔聲室，能更有效地降低噪聲值。

圖3 SNMZB曲軸專用拋丸機(jī)布置圖

風(fēng)機(jī)部的噪聲降低，有兩個措施。一是在風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口處加消聲器，二是在風(fēng)機(jī)部加隔聲室。圖4是拋丸器部加隔聲室的設(shè)備照片。

圖4 拋丸器部位加裝隔聲室

設(shè)備火災(zāi)安全保護(hù)

拋丸清理機(jī)的防火、防爆，在以前拋丸機(jī)的設(shè)計(jì)制作中一直沒有得到足夠的重視。在大多數(shù)情況下，由于大家不了解粉塵的危險(xiǎn)性而造成錯誤性理解，結(jié)果釀成了悲劇。鐵粉屬于二級易燃固體，當(dāng)粉末粒度很小時，表面活性非常活躍，非常容易燃燒。投射材料越小，產(chǎn)生的粉塵越細(xì)，就越易燃；而且有些工件含油，產(chǎn)生的粉末更有易燃性。

為了最大可能地預(yù)防火災(zāi)發(fā)生，青島新東進(jìn)行了專門的研究。著火的三要素：可燃物、氧氣、火源。不過要去除大氣中氧氣很困難，所以去除可燃物或火源就成了基本對策。青島新東的防火對策：

(1）在易燃粉末中混入惰性粉末，降低粉末的可燃性；

(2）隔絕設(shè)備火源隱患，采用連續(xù)排塵裝置，防止灰塵在設(shè)備內(nèi)部堆積；

(3）安裝火災(zāi)預(yù)警裝置，安裝高壓二氧化碳自動滅火裝置，檢測火情并迅速滅火。

青島新東設(shè)備防火對策實(shí)例如圖5所示。

結(jié)束語

拋丸機(jī)正向更合理、更高效、更安全、更環(huán)保的方向發(fā)展。只有在這四方面同時進(jìn)步，才能給客戶提供最好的拋丸處理解決方案。

圖5 新東設(shè)備防火對策實(shí)例