研究和生產實踐表明，鑄件的表面質量不僅與造型材料(原砂粒度_】1、原砂細度_21、涂料口1)、造型過程4151、鐵液充型[61有關，而且與拋丸(噴丸)清理過程 有關。鑄件清理使用的鋼丸的性質(密度、硬度、形狀)和粒度分布不僅直接影響到鑄件的表面質量，而且與清理效率有很大的關系。因此，國內 01和國外[11-131對鋼丸的性質和如何選用作了大量的研究。但是，國內鑄件清理中使用級配鋼丸的很少，大都采用單一粒度的鋼丸用于生產，同時，清理過程中鋼丸粒度的變化對清理效率和表面粗糙度的影響研究也很少。本文通過試驗和生產應用，對鋼丸的性質、粒度和拋丸速度與鑄件表面粗糙度之間的關系、級配鋼丸粒度變化對清理效率和表面粗糙度的影響進行了研究。
1 鋼丸的選用
由于鋼丸的性質與清理效率、表面粗糙度和清理成本有很大的關系，先在實驗室對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。結果表明：在粒度分布上，C鋼丸偏大近一個規格，B鋼丸稍偏大，但都超過了國標的規定，只有A鋼丸粒度分布符合國標。在硬度分布上，對于清理鑄件，要求硬度為HRC40～50，如果鋼丸的硬度超過HRC50，對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1 1．7和16．5。B、C兩種鋼丸硬度極差分別達1 1．7和16．5。密度的高低和鋼丸的壽命有直接的關系，若鋼丸的
密度低，則表明鋼丸內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7．65g／cm ，壽命達到2744．15轉；B、C鋼丸是離心成形，密度分析結果表明分別只有7。25g／cm3和7。20g／cm3，說明氣孔和微裂紋較多，壽命相應較低，僅為2452．05轉和2218。42轉。此外，三種鋼丸的成形過程不同，但都經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，因而對使用壽命有一定影響，而A、B鋼丸的顯微組織更細。綜合分析，zui后選定A鋼丸進行試驗。
2 實驗室試驗 ．
選定鋼丸后，在上海摩根(Murga)公司進行了鋼丸粒度與工件表面粗糙度之間的關系試驗。所用設備是美國USF公司的Wheelabrator Allevard拋丸清理設備，拋頭采用變頻電機驅動，拋丸速度可以從0～lOOm／s任意調節，下砂量由電磁閥控制的下砂閥門調節，循環砂量800kg。用阿爾門試片(C型、HRC49．9)作為測試對象，保證工件覆蓋率I>99％，拋射角度為90。、時間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；級配鋼丸得到的表面粗糙度值要比單一粒度的鋼丸低。對于鑄件來說，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，鋼丸對鑄件的作用效果要比對阿爾門試片的作用效果強得多。即在鋼丸的作用下，鑄件更加容易產生變形，表面也就更加粗糙。因此，實際得到的鑄件表面粗糙度值要比阿爾門試片試驗結果高，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。可以看出，鋼丸粒度與表面粗糙度同樣存在明顯的線性關系；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。這是因為鋼丸的沖擊動能E=l／2mv ，鋼丸越大(m越大)、拋射速度越大，動能就越大，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，整個系統的鋼丸粒度的組成就會慢慢變小。如果長時間不補充加料，系統的鋼丸粒度會變得很小，表面粗糙度和清理效率都會降低；如果一次加料太多，則立即表現為鑄件的表面粗糙度值變大。因此，鋼丸的補充是不斷地進行，以保證鋼丸的數量和粒度組成不變，從而保證清理質量穩定。生產上一般通過定期補充鋼丸來實
現(每班一次)。當補充加料控制不好時，鋼丸的粒度組成會出現較大的變化。圖6中所示的a、c曲線，就是生產過程中鋼丸粒度組成出現了異常變化。a曲線是一次加料過多，c曲線是加料時間間隔太長，這兩種現象都造成清理效率降低和表面粗糙度的變化。為了得到穩定的表面粗糙度和清理效果，要嚴格定期補充鋼丸，經常檢查鋼丸粒度的組成，使之盡量靠近級配曲線b。在拋丸處理過程中，鋼丸補充方式和粒度的變化對清理效率還會產生較大的影響。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(拋射出的鋼丸主要集中區域)不變，如果鋼丸粒度發生變化，熱點離開了工件，則清理效率就會降低。另一方面，清理效率不僅和沖擊力有關，還和覆蓋率有關。大顆粒的鋼丸沖擊力大，效果好，但每公斤的顆粒數有限，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多，因而覆蓋率高，且能清理到細微之處，使表面粗糙度值降低。表5為不同粒度的鋼丸和相應的級配鋼丸每公斤所含有的顆粒數㈣，可見級配鋼丸的顆粒數是單一粒度鋼丸的4~5倍，這大大提高了覆蓋率。

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