淺析吹砂對金屬鋼件粗糙度的影響

周雁文，郝江華，陳　波

中航飛機股份有限公司西安飛機分公司45廠

淺析吹砂對金屬鋼件粗糙度的影響

周雁文，郝江華，陳波

中航飛機股份有限公司西安飛機分公司45廠

吹砂廣泛應用于熱處理前后、表面處理前、焊接等特種工藝前的清理工序，本文著重分析如何優化吹砂工藝參數、改進吹砂金屬鋼件狀態從而降低零件表面粗糙度。

吹砂；不銹鋼15-5PH；手工操作；粗糙度

1.前言

吹砂在飛機制造業上應用廣泛，主要用于某些不易采用常規前處理方法的材料和零件，如對氫脆非常敏感的高強度鋼；在水溶液中極易腐蝕的鋼制件等。吹砂有較大的切削量，對于很薄的金屬件、螺紋不易采用噴砂處理，經過吹砂處理后可以得到比較均勻、細致的麻面，對鍍層、磷化膜和油漆層都有很好的附著力。

在生產中吹砂的粗糙度與零件的質量有直接關系，如常用零件的表面處理，需吹砂或金相砂紙打磨處理的零件，為了保證零件的鍍后外觀要求，需使用至少240目砂子吹砂或金相砂紙對零件處理；反之，低氫脆電鍍鎘鈦的零件在電鍍前用80目以下的砂子和砂紙對零件表面進行處理，增大粗糙度，可保證零件的結合力。本文重點研究需吹砂的零件，如何使用吹砂參數確保最低粗糙度。

2.吹砂綜述

2.1吹砂原理

吹砂是以壓縮空氣為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。

2.2影響吹砂的因素

通過研究，吹砂質量取決于零件材料、空氣壓力、噴嘴直徑、砂料粒度、砂子介質等因素。而本文研究在吹砂設備、試樣材料（15-5PH）、吹砂介質（金剛石）已定的條件下，著重研究零件材料狀態、空氣壓力、砂料粒度、吹砂距離，確保粗糙度滿足所需的條件。

3.吹砂參數優化

3.1提高砂子目數

通過不同參數的吹砂，則零件（材料：15-5PH）表面的質量狀態不一致（見圖1），該狀態明顯粗糙度不一致，兩個試樣在吹砂前的粗糙度均為0.2μm，（1）為使用180目金剛砂砂子吹砂后的試樣為1.7μm，（2）為使用80目金剛砂砂子吹砂后的試樣為3.5μm，從而提高砂子目數可降低粗糙度。

3.2優化吹砂距離

吹砂過程中，距離遠近不一，零件試樣粗糙度值不穩定，數值變化較大，由最初的吹砂距離80-300mm，優化至200-300mm，可有效降低粗糙度。

3.3固定吹砂壓力參數

嚴格控制吹砂壓力，采用下限，可降低粗糙度，在本文中對鋼件采用的吹砂壓力參數控制在0.27MPa～0.40Mpa，推薦吹砂壓力采用0.35Mpa。

3.4改變試樣材料狀態

試樣材料為15-5PH，通過熱處理提高至H900，強度達到HRC40以上，對熱處理試樣和未熱處理試樣按240目、0.35Mpa砂子進行吹砂，其未熱處理試樣粗糙度為1.37μm，熱處理試樣為1.10μm，則提高硬度可降低粗糙度。

圖1　參數不同零件表面狀態不一致（X20倍）

總之，通過上述參數的優化，針對15-5PH的試樣，吹砂距離采用250mm，吹砂壓力參數采用0.35Mpa，采用不同的吹砂介質目數、不熱處理、熱處理（強度超過HRC40）可得到表1的粗糙度值。

表1　對試樣15-5PH不同處理方式測得粗糙度

4.總結

通過該次試驗為了降低吹砂試樣粗糙度按下述方法執行：

（1）提高試樣硬度；

（2）提高吹砂介質目數；

（3）降低風壓；

（4）調整吹砂距離。

［1］章葆澄.《電鍍工藝學》航空高等學校第一教材委員會制訂.1992.05（3）

周雁文（1981-），男，山西山陰人，工程師，本科，中航飛機股份有限公司西安飛機分公司45廠，研究方向：金屬腐蝕與防護；

郝江華（1984-），男，陜西洛南人，工程師，本科，中航飛機股份有限公司西安飛機分公司45廠，研究方向：金屬腐蝕與防護；

陳波（1978-），男，陜西禮泉人，工程師，本科，中航飛機股份有限公司西安飛機分公司45廠，研究方向：金屬腐蝕與防護。