金属表面处理—喷丸抛丸喷砂

一、喷丸
喷丸使用高压风机或压缩空气作动力，将0.2～2.5mm直径的弹丸喷射出去，冲击金属表面。

广泛应用于金属表面的消光、去氧化皮；提高零件机械强度、抗疲劳性、耐磨性和耐腐蚀性；消除铸、锻、焊件的残余应力等。

1、表面清理功能
用喷丸进行表面处理，打击力大，清理效果明显，动力消耗大。

一般喷丸用来消除厚度不小于2～6mm的或不要求保持准确尺寸及轮廓的中型、大型金属制品以及铸、锻件上的氧化皮、铁锈、型砂及旧漆膜，是表面涂（镀）覆前段一种清理方法。

原理：当钢丸打击到工件表面（无论是喷丸或抛丸）使金属基材发生变形，由于Fe3O4和Fe2O3没有塑性，破碎后剥离，而油膜与基材一同变形，所以对有油污的工件，喷丸无法彻底清除油污。

2、喷丸强化功能
原理：当钢丸撞击金属零件表面上，宛如一个微型棒锤敲打表面，捶出小压痕或凹陷。

为了形成凹陷，金属表层必定会产生拉伸。

表层下，压缩的晶粒试图将表面恢复到原来形状，从而产生一个高度压缩力作用下的半球。

无数凹陷重叠形成均匀的残余应力层。

最终，零件在压应力层保护下，极大程度地改善了抗疲劳强度。

如：将高速弹丸喷射到弹簧表面，使弹簧表层发生塑性变形，形成一定而形成一定厚度的强化层，强化层内形成较高的残余应力，由于弹簧表面压应力的存在，当弹簧承受载荷时可以抵消一部分抗应力，从而提高弹簧的疲劳强度。

喷丸强化分为一般喷丸和应力喷丸。

一般处理时，钢板在自由状态下，用高速钢丸打击钢板的表面，使其表面产生预压应力，以减少工作中钢板表面的拉应力。

应力喷丸是将钢板在一定的作用力下预先弯曲，然后进行喷丸处理。

3、喷丸使用的丸的种类：铸钢丸、铸铁丸、玻璃丸
铸钢丸，硬度一般为40～50HRC，加工硬金属时，可把硬度提高到57～62HRC。

铸钢丸的韧性较好，使用广泛，其使用寿命为铸铁丸的几倍。

喷丸粒度一般在0.8～1.2mm为宜，喷丸强度要求越高，粒度相对加大。

4、表面清洁质量
⑴、Sa1—手工刷除清理级（或清扫级）
Sa1级处理的技术标准：工件表面应不可见油污、油脂、残留氧化皮、锈斑和残留油漆等污物；处理后表面上出现大量分别均匀的金属斑点。

⑵、Sa2—商品清理级（或工业级）
Sa2级处理的技术标准：工件表面应不可见油腻、污垢、氧化皮、锈皮、油漆、氧化物、腐蚀物和其它外来物质（疵点除外），但疵点限定为不超过每平米表面的33%，可包括：轻微阴影；少量因疵点、锈蚀引起的轻微脱色；氧化皮及油漆疵点。

如果工件原表面有凹痕，则轻微的锈蚀和油漆还会残留在凹痕底部。

⑶、Sa2.5—近白清理级（或出白级）
Sa2.5级是工业上普遍使用的并可以作为验收技术要求及标准的级别。

Sa2.5级处理的技术标准：同Sa2要求前半部一样，但疵点限定为不超过每平方米表面的5%，可包括：轻微暗影；少量因疵点、锈蚀引起的轻微脱色；氧化皮及油漆疵点。

⑷、Sa3—白色清理级（或白色级）
Sa3级是工业上的最高处理级别，清理后的钢材表面呈完全一致的银灰色，有一定的表面粗糙度以提高图层的附着能力。

Sa3级处理的技术标准：与Sa2.5级一样但5%的阴影、疵点、锈蚀等都不得存在了。

喷丸处理的工件表面为金属本色，但是由于表面为球状面，光线部分被折射，工件最终成亚光效果（一般30分钟左右）。

喷丸处理后，工件表面被微量而不破坏，表面件有所增加。

5、表面粗糙度
⑴、表面粗糙度的作用：
①、使涂层与工件表面实际结合
面积增加，提高涂层结合力
②、涂层在固化过程中会产生很
多内应力，粗糙度的存在可以
消除涂层中的应力集中，防止
涂层开裂
③、表面粗糙度的存在可以支撑一部分涂料的重量，有利于消除流挂现象，对于垂直涂装的表
面，作用尤为明显。

⑵、影响粗糙度的因素：
①、磨料的粒度、硬度、颗粒形状
②、工作本身材质的硬度
③、压缩空气的压力及稳定性
④、喷嘴与工件表面间的距离和夹角
⑶、与表面粗糙度相关的几个问题：
①、清理时间与表面粗糙度大小几乎无关
②、喷嘴与表面之间的夹角会影响表面粗糙度，但在45o～90o之间变化不是很明显
③、用大颗粒磨料清理表面可以提高工作效率，但会使表面粗糙度偏高。

研究表明，粒度大于
1.2mm的磨料造成的粗糙度值偏高。

用小粒度磨料对粗糙度偏高的表面重新清理一遍可以
使表面粗糙度降低到规定值。

二、抛丸
抛丸利用高速旋转的飞轮，利用离心力将直径为0.2～3.0mm的弹丸抛向工件的表面；使表面达到一定的粗糙度；或者改善工件的焊接拉应力为压应力，提高工件使用寿命。

与喷丸相比，喷射动力不同，但效果基本相同；同样的，抛丸也无法彻底清理油污。

特点：
①、抛丸较喷丸效率高，经济适用，易控制效率和成本；
②、不如喷丸灵活、精细；
③、抛丸抛射会有死角，一般使用与形面单一的工件批量加工。

三、喷砂
喷砂采用压缩空气为动力，以形成高度喷射束将喷料（铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂）高速喷射到工件表面，由于磨料对工作表面的冲击和切削作用，使工件表面获得一定的清洁度和粗糙度。

1、表面处理功能
原理：喷砂与喷丸都是使用高压风或压缩空气作为动力，将喷料吹出去冲击工件表面达到清理效果。

但选择的介质不同，喷砂介质对表面有切削作用；喷砂处理后，工件表面污物被清除掉，工件表面被微量破坏，表面积大幅增加，从而增加与工件与涂/镀层的结合强度。

喷砂表面处理应用范围：
⑴、工件涂镀、工件粘接前处理
⑵、铸造件毛面、热处理后工件的清理与抛光：去氧化皮、油污等残留物；抛光工件表面，提高光洁度，使工件露出均匀一致的金属本色
⑶、机加工工件毛刺清理：喷砂能清理工件表面的微小毛刺；且能在工件表面交界处打出很小的圆角
⑷、改善零件的机械性能：经喷砂后，在零件表面产生均匀细微的凹凸面，使润滑油得到存储，从而改善润滑条件
⑸、光饰作用：喷砂能实现工件表面不同的反光或亚光，如不锈钢工件、塑胶、玉器的打磨
2、喷砂形成的表面压应力较喷丸、抛丸要小的多。

3、常用于油漆金属表面处理的喷砂种类：冷铸铁砂、碎矿渣
①、铸铁砂：是使用最广泛的磨料，可有各种等级并有特定的最低硬度。

砂粒密度高，粒子能量大，并且破碎慢但效率高，砂粒上保留了切割边缘。

②、碎矿渣：常用的有铜渣、煤渣和铝渣。

但磨料易破碎形成灰尘，不适合回收再利用。

4、表面清洁质量
经过喷砂处理的工件表面为金属本色，但是由于表面为毛糙面，光线被折射掉，故没有金属光泽，为发暗表面。

喷砂效果：
5、喷砂的工艺流程
⑴、喷砂前工艺前处理阶段：溶剂清
洗、酸洗、手动工具、动力工具
⑵、喷砂工艺阶段
6、喷砂注意事项：
⑴、储气罐、压力表、安全阀要定期
校验。

储气罐两周排放一次灰尘，砂罐里的过滤器每月检查一次；
⑵、检查通风管及喷砂机门是否密封。

工作前
五分钟，须开动通风除尘设备，通风除尘设备失效时，禁止喷砂机工作；
⑶、压缩空气阀要缓慢打开，气压不准超过0.8MPa，一般为0.2～0.6MPa；
⑷、喷砂粒度应与工作要求相适应，一般在十至二十号之间适用，砂子应保持干燥；
⑸、工作完后，通风除尘设备应继续运转五分钟再关闭，以排出室内灰尘，保持场地清洁。