研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明，鑄件的表面質(zhì)量不僅與造型材料(原砂粒度_】1、原砂細(xì)度_21、涂料口1)、造型過程4151、鐵液充型[61有關(guān)，而且與拋丸(噴丸)清理過程 有關(guān)。鑄件清理使用的鋼丸的性質(zhì)(密度、硬度、形狀)和粒度分布不僅直接影響到鑄件的表面質(zhì)量，而且與清理效率有很大的關(guān)系。因此，國(guó)內(nèi) 01和國(guó)外[11-131對(duì)鋼丸的性質(zhì)和如何選用作了大量的研究。但是，國(guó)內(nèi)鑄件清理中使用級(jí)配鋼丸的很少，大都采用單一粒度的鋼丸用于生產(chǎn)，同時(shí)，清理過程中鋼丸粒度的變化對(duì)清理效率和表面粗糙度的影響研究也很少。本文通過試驗(yàn)和生產(chǎn)應(yīng)用，對(duì)鋼丸的性質(zhì)、粒度和拋丸速度與鑄件表面粗糙度之間的關(guān)系、級(jí)配鋼丸粒度變化對(duì)清理效率和表面粗糙度的影響進(jìn)行了研究。
1 鋼丸的選用
由于鋼丸的性質(zhì)與清理效率、表面粗糙度和清理成本有很大的關(guān)系，先在實(shí)驗(yàn)室對(duì)A、B、C三種鋼丸的粒度分布、硬度、密度、氣孔率、金相組織、壽命進(jìn)行了分析。粒度分布見表1，硬度分布見表2，壽命分析見表3，顯微組織見圖1。結(jié)果表明：在粒度分布上，C鋼丸偏大近一個(gè)規(guī)格，B鋼丸稍偏大，但都超過了國(guó)標(biāo)的規(guī)定，只有A鋼丸粒度分布符合國(guó)標(biāo)。在硬度分布上，對(duì)于清理鑄件，要求硬度為HRC40～50，如果鋼丸的硬度超過HRC50，對(duì)鑄件的損害急劇增加(彈痕變深)。B、C鋼丸的硬度都有超過HRC50的，特別是C鋼丸，zui大硬度達(dá)到HRC59．6。只有
A鋼丸的硬度合乎要求，且極差zui小，僅為HRC5．8，而B、C兩種鋼丸硬度極差分別達(dá)1 1．7和16．5。B、C兩種鋼丸硬度極差分別達(dá)1 1．7和16．5。密度的高低和鋼丸的壽命有直接的關(guān)系，若鋼丸的
密度低，則表明鋼丸內(nèi)部存在較多的氣孔和顯微裂紋，或含碳量較高，在使用過程中很容易破碎。只有密度大于7．4g／cm 的鋼丸，其氣孔和裂紋才明顯少些。A鋼丸是霧化成形，氣孔和微裂紋很少，密度達(dá)7．65g／cm ，壽命達(dá)到2744．15轉(zhuǎn)；B、C鋼丸是離心成形，密度分析結(jié)果表明分別只有7。25g／cm3和7。20g／cm3，說明氣孔和微裂紋較多，壽命相應(yīng)較低，僅為2452．05轉(zhuǎn)和2218。42轉(zhuǎn)。此外，三種鋼丸的成形過程不同，但都經(jīng)二次淬火和回火處理。三種鋼丸都為回火馬氏體組織，但C鋼丸的組織zui粗大，因而對(duì)使用壽命有一定影響，而A、B鋼丸的顯微組織更細(xì)。綜合分析，zui后選定A鋼丸進(jìn)行試驗(yàn)。
2 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn) ．
選定鋼丸后，在上海摩根(Murga)公司進(jìn)行了鋼丸粒度與工件表面粗糙度之間的關(guān)系試驗(yàn)。所用設(shè)備是美國(guó)USF公司的Wheelabrator Allevard拋丸清理設(shè)備，拋頭采用變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，拋丸速度可以從0～lOOm／s任意調(diào)節(jié)，下砂量由電磁閥控制的下砂閥門調(diào)節(jié)，循環(huán)砂量800kg。用阿爾門試片(C型、HRC49．9)作為測(cè)試對(duì)象，保證工件覆蓋率I>99％，拋射角度為90。、時(shí)間4min，鋼丸為球形、硬度HRC46，在相同的拋射速度下，鋼丸粒度越大，所清理的工件表面粗糙度值越大；級(jí)配鋼丸得到的表面粗糙度值要比單一粒度的鋼丸低。對(duì)于鑄件來說，由于鑄件的表面硬度比鋼丸低(也比阿爾門試片低)，且硬度范圍變化較大，鋼丸對(duì)鑄件的作用效果要比對(duì)阿爾門試片的作用效果強(qiáng)得多。即在鋼丸的作用下，鑄件更加容易產(chǎn)生變形，表面也就更加粗糙。因此，實(shí)際得到的鑄件表面粗糙度值要比阿爾門試片試驗(yàn)結(jié)果高，且范圍較大。圖3為不同粒度的鋼丸在不同拋射速度下的鑄件表面粗糙度?？梢钥闯?，鋼丸粒度與表面粗糙度同樣存在明顯的線性關(guān)系；此外，
同一粒度的鋼丸，拋射速度越大，得到的表面粗糙度值越高。這是因?yàn)殇撏璧臎_擊動(dòng)能E=l／2mv ，鋼丸越大(m越大)、拋射速度越大，動(dòng)能就越大，沖擊力也越大，在工件上留下的彈痕越深，因而得到的表面粗糙度值越高。好的鋼丸，在清理過程中鋼丸的表面逐層剝落，鋼丸逐漸變小，整個(gè)系統(tǒng)的鋼丸粒度的組成就會(huì)慢慢變小。如果長(zhǎng)時(shí)間不補(bǔ)充加料，系統(tǒng)的鋼丸粒度會(huì)變得很小，表面粗糙度和清理效率都會(huì)降低；如果一次加料太多，則立即表現(xiàn)為鑄件的表面粗糙度值變大。因此，鋼丸的補(bǔ)充是不斷地進(jìn)行，以保證鋼丸的數(shù)量和粒度組成不變，從而保證清理質(zhì)量穩(wěn)定。生產(chǎn)上一般通過定期補(bǔ)充鋼丸來實(shí)
現(xiàn)(每班一次)。當(dāng)補(bǔ)充加料控制不好時(shí)，鋼丸的粒度組成會(huì)出現(xiàn)較大的變化。圖6中所示的a、c曲線，就是生產(chǎn)過程中鋼丸粒度組成出現(xiàn)了異常變化。a曲線是一次加料過多，c曲線是加料時(shí)間間隔太長(zhǎng)，這兩種現(xiàn)象都造成清理效率降低和表面粗糙度的變化。為了得到穩(wěn)定的表面粗糙度和清理效果，要嚴(yán)格定期補(bǔ)充鋼丸，經(jīng)常檢查鋼丸粒度的組成，使之盡量靠近級(jí)配曲線b。在拋丸處理過程中，鋼丸補(bǔ)充方式和粒度的變化對(duì)清理效率還會(huì)產(chǎn)生較大的影響。一方面，鋼丸在葉片上被加速的過程中，大顆粒的鋼丸首先離開葉片，小顆粒的鋼丸后離開葉片，鋼丸粒度組成不變，則拋頭的熱點(diǎn)(拋射出的鋼丸主要集中區(qū)域)不變，如果鋼丸粒度發(fā)生變化，熱點(diǎn)離開了工件，則清理效率就會(huì)降低。另一方面，清理效率不僅和沖擊力有關(guān)，還和覆蓋率有關(guān)。大顆粒的鋼丸沖擊力大，效果好，但每公斤的顆粒數(shù)有限，覆蓋率低，清理效率并不是zui高的，且造成表面粗糙；小顆粒的鋼丸沖擊力小，每顆鋼丸的清理效果差，但每公斤鋼丸的顆粒數(shù)多，因而覆蓋率高，且能清理到細(xì)微之處，使表面粗糙度值降低。表5為不同粒度的鋼丸和相應(yīng)的級(jí)配鋼丸每公斤所含有的顆粒數(shù)㈣，可見級(jí)配鋼丸的顆粒數(shù)是單一粒度鋼丸的4~5倍，這大大提高了覆蓋率。

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