抛丸中影响铸铁件表面粗糙度的因素分析

铸件的表面质量直接影响到铸件整体的质量和性能。抛丸清理是影响铸件毛坯表面质量的最后、也是最关键的一道工序1,抛丸机利用高速旋转的叶片把钠丸高速抛掷,撞击零件表面,可以除去零件表面的粘砂、毛刺、锈蚀、氧化层;同时钢丸高速撞击会造成零件表面的晶格扭曲变形,使表面硬度增高,可以用于对零件进行表面强化3。
目前随着生产效率的提高,抛丸清理机的应用已趋于成熟,抛丸量可达20 kg/s,清理效率不断提高,铸件毛坯的表面质量也有了极大改善”。生产实践表明,弹丸粒度、抛丸时间、弹丸速度、抛射角度等因素对抛丸清理后铸件的表面粗糙度有显著影响5。筛选出对粗糙度影响较大的因素,并据此优化王艺参数,对提高铸件的质量和产能都有积极的意义。

1试验方法

本试验采用公司一直使用的铸钢丸,使用行业内常见的Q 3740E-4单吊钩抛丸机,由于抛丸器的抛射角度已经过模拟优化,本试验中角度固定。结合生产实际,本文主要研究钢丸粒度、钢丸抛射速度、抛丸时间三个因素对铸件表面粗糙度的影响。

钢丸粒度:我公司日常使用的钢丸主要有0-1.4mm和φ-1.7 mm两种规格,另有同行业的经验标明级配钢丸的清理效果优于单一粒度钢丸”,本试验将考察级配钢丸的清理效果,级配钢丸配比采用60%S200钢丸(Ф=1.7 mm) +40%S170钢丸(=1.4 mm)。

抛射速度:钢丸切向抛射速度用公式-nmD/60,求得,其中n为抛丸机转速(r/min) , D为抛丸器叶轮直径。

抛丸时间:我公司对中等箱体类铸铁件的抛丸时间一般在10min左右,试验中将以此时间长度为基准进行研究。

为优化试验过程,本文采用了正交试验,同时,设计正交表时添加了空白列以排除对粗糙度有明显干扰的因素。如上所述,该试验为4因素3水平,可采用L(3)正交表(表1)。
试验中进行抛丸的铸件选择公司产品中较为普遍的中等箱体类铸件,抛丸完成后将铸件表面与表面粗度比较样块进行对照比较,并采用粗糙度测试仪进行测量。

2试验结果及分析

抛丸清理结束后,取铸件有代表性的三个表面,如图1a,观察并测量表面粗糙度数值。根据GB/T6060.1-1997,将铸件表面与粗糙度比较样块进行对比,发现9组试验的铸件表面粗糙度均位于R-12.5um~25 um区间,抛丸清理达到了应有的效果。用粗糙度测试仪测量铸件A、B.C三个面的粗糙度,并取平均值,结果如表2。