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(duì)鍛件的精度和復(fù)雜程度要求都越來(lái)越高。在對(duì)其進(jìn)行拋丸處理時(shí)，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(guó)家對(duì)工廠(chǎng)操作安全問(wèn)題、環(huán)保問(wèn)題的要求日益嚴(yán)格，傳統(tǒng)粗放式拋丸清理機(jī)問(wèn)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(shí)常用棒材拋丸機(jī)；坯料清理時(shí)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(lái)選擇合適的拋丸機(jī)型號(hào)。

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(cè)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(duì)經(jīng)過(guò)淬火或調(diào)質(zhì)處理的鍛件，在使用大粒度的鋼丸拋丸時(shí)，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(gè)要求，需要對(duì)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(guò)快、鋼丸太大、太硬時(shí)，就會(huì)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(huì)變大，影響工件表面質(zhì)量。

當(dāng)拋丸投射速度過(guò)慢、鋼丸太小、太軟時(shí)，會(huì)導(dǎo)致氧化皮不能很快被去除，又會(huì)浪費(fèi)能源。所以選擇恰當(dāng)?shù)耐渡渌俣取⑼渡洳牧?、投射材料硬度才能進(jìn)行效率最高的拋丸處理。

拋丸機(jī)的常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案

客戶(hù)在拋丸機(jī)使用過(guò)程總會(huì)遇到各種問(wèn)題，青島新東機(jī)械有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“青島新東”）在長(zhǎng)期的拋丸機(jī)設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中，將問(wèn)題點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，并進(jìn)行一一對(duì)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(duì)策是設(shè)計(jì)專(zhuān)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(duì)此工件進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)測(cè)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(shí)的處理效果。整個(gè)齒輪表面氧化皮清理干凈，并且齒部無(wú)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(dòng)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(shí)會(huì)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(guó)產(chǎn)吊鉤式拋丸機(jī)需要人工吊掛曲軸，勞動(dòng)強(qiáng)度大，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)。針對(duì)這種情況，青島新東開(kāi)發(fā)了SNM0ZB曲軸專(zhuān)用拋丸機(jī)，設(shè)備有3個(gè)工位，互成120°，1個(gè)工位上料，1個(gè)工位拋丸處理，1個(gè)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(tái)設(shè)備配兩臺(tái)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(xiàn)的自動(dòng)化作業(yè)。此設(shè)備現(xiàn)已在國(guó)內(nèi)多家汽車(chē)企業(yè)投入使用，進(jìn)行曲軸的拋丸處理。

拋丸過(guò)程中漏丸問(wèn)題

漏丸是拋丸機(jī)最常見(jiàn)的問(wèn)題，不但會(huì)導(dǎo)致鋼丸浪費(fèi)，而且對(duì)操作安全造成危害。青島新東對(duì)拋丸機(jī)的密封問(wèn)題歷來(lái)重視，設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是達(dá)到拋丸過(guò)程的零漏丸。以履帶式拋丸機(jī)為例，清理室門(mén)關(guān)閉時(shí)插入清理室底板，門(mén)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(wèn)題

清理機(jī)除塵器的除塵效果不好時(shí)，會(huì)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(duì)環(huán)境保護(hù)的要求漸漸提高，對(duì)工業(yè)企業(yè)的粉塵排放要求也越來(lái)越嚴(yán)格。對(duì)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(guò)濾面積大，過(guò)濾效果好，排放濃度優(yōu)于國(guó)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(wú)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(duì)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)風(fēng)機(jī)排出口通過(guò)室內(nèi)排放時(shí)還可以采用2級(jí)除塵方式。

噪聲污染問(wèn)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(dòng)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(zhuān)用拋丸機(jī)布置圖

風(fēng)機(jī)部的噪聲降低，有兩個(gè)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(méi)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(cuò)誤性理解，結(jié)果釀成了悲劇。鐵粉屬于二級(jí)易燃固體，當(dāng)粉末粒度很小時(shí)，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(zhuān)門(mén)的研究。著火的三要素：可燃物、氧氣、火源。不過(guò)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(duì)策。青島新東的防火對(duì)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(dòng)滅火裝置，檢測(cè)火情并迅速滅火。

青島新東設(shè)備防火對(duì)策實(shí)例如圖5所示。

結(jié)束語(yǔ)

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(shí)進(jìn)步，才能給客戶(hù)提供最好的拋丸處理解決方案。

圖5 新東設(shè)備防火對(duì)策實(shí)例