抛丸与喷丸的优缺点分析

抛丸用抛头高速抛出,用的是离心力;而喷丸用压缩空气使丸飞出。通常抛丸用的颗粒较大，而喷丸因用压缩空气所以颗粒较小。一般情况下，抛丸的力气大。
抛丸是将抛头固定在室体上，只可通过调整定向套来改变钢丸飞出的角度；而喷丸可用人操作喷枪可作任意动作。抛丸适合于规则和连续的情况，而喷丸用于一些死角，是抛丸的补充。
抛丸通常是以设备的形式出现，配有室体及除尘系统等，而喷丸某种意义上可以说是一种工具，通常在敞开的环境中。因此在目前形势下喷砂因环保问题使用受到限制，但喷丸有灵活性且成本低。

1.抛丸和喷砂都是表面处理,但不是说只有铸件才抛丸
2.喷砂主要功能是表面除锈,除氧化皮等,比如热处理后的零件,而抛丸的作用和功能就较多:不但除锈,除表面氧化皮,还提高表面粗糙度,去除零件机加工毛刺,消除零件内应力,减少热处理后零件变形,提高零件表面耐磨,受压能力等
3.用于喷丸的工艺有很多,例如:铸件,锻件,机加工后零件表处,零件热处理后表处等
4.喷砂主要是人工操作,而抛丸自动化和半自动化的多
5.抛丸所用的钢丸和铁丸其实并不是真正意义上的丸,准确的说它是小钢丝或小钢棍,只是使用了一段时间后才看起来象丸子的,所谓喷砂的砂说穿了,也就是河砂而已,和建筑用的没有什么两样,只是喷砂用的经过筛制,含泥少,颗粒大小规格而已。当然有的行业也有不同，如船舶行业的抛丸用的是真正的钢丸、喷砂用的是金属矿砂（不是河砂-石英砂）

抛丸处理是一种在欧美发达国家已经开始应用的表面处理方法。世界上第一台抛丸设备诞生于100年前,开始是在各种金属或非金属表面去除杂质、氧化皮,增加粗糙度等方面得到应用。经过百年的发展, 抛丸工艺以及设备已经相当的成熟,其应用范围已经不仅仅是在各个重工业的工厂。随着世界上第一台水平移动式抛丸设备在美国佰莱泰克(BLASTRAC)诞生.其应用领域迅速扩展到混凝土表面涂装处理和船舶甲板金属表面处理上,并且直接引导了该行业的标准制订和行业施工方法的规范。


喷砂工艺
• 喷砂设备的选择
1、一般而言，喷砂效果主要由零件材料及喷砂磨料决定。根据零件材料的不同，喷砂磨料范围可从效果强烈的金属磨料到效果柔和的树脂磨料，同时干喷砂与液体喷砂亦是重点考虑的因素。
2、生产效率确定设备种类：
根据加工能力选择自动化喷砂生产线、半自动化喷砂设备、压入式喷砂机、吸入式喷砂机。
3、工件尺寸确定设备规格：
根据工件尺寸选择机舱大小，以便有足够的空间完成处理工作。
4、压缩空气要求：
根据设备规格确定空压机容量，并留20%余量，以保护空压机使用寿命。

一、功能或用途
1 ．工件表面的清理
可用作对金属的锈蚀层、热处理件表面的残盐和氧化层、轧制件表面的氧化层、锻造件表面的氧化层、焊接件表面的氧化层、铸件表面的型砂及氧化层、机加件表面的残留污物和微小毛刺、旧机件表面等进行处理，以去除表面附着层，显露基体本色 , 表面清理质量可达到 Sa3 级。
2 ．工件表面涂覆前的预处理
可用作各种电镀工艺、刷镀工艺、喷涂工艺和粘接工艺的前处理工序，以获得活性表面，提高镀层、涂层和粘接件之间的附着力。
3 ．改变工件的物理机械性能
可以改变工件表面应力状态，改善配合偶件的润滑条件，降低偶件运动过程中的噪音。可使工件表面硬化，提高零件的耐磨性和抗疲劳强度。
4 ．工件表面的光饰加工
可以改变工件表面粗糙度 Ra 值。可以产生亚光或漫反射的工件表面，以达到光饰加工的目的。
二、主要参数
影响喷砂加工的主要参数：磨料种类、磨料粒度、磨液浓度、喷射距离、喷射角度、喷射时间、压缩空气压力等。
三、环保特点
1 ．极大地改善了粉尘对环境的污染和对工人健康的危害。
2 ．可直接安装在生产线上，节省生产面积 , 有利工件周转。
3 ．工作方法灵活，工艺参数可变，能适应不同材质和不同精度零件的光饰加工要求。
4 ．在工作过程中磨料循环使用， 消耗量些 ?
5 ．主要零部件使用寿命长，且便于维修。
• 常用喷砂工艺参数
获得表面结果的三要素：
压缩空气对喷射流的加速作用（喷砂压力大小的调节）P
磨料的类型（S）
喷枪的距离（H）、角度（θ）

1． 压力大小的调节对表面结果的影响
在S、H 、θ三个量设定后，P值越大，喷射流的速度越高，喷砂效率亦越高，被加工件表面越粗糙，反之，表面由相对较光滑。
2． 喷枪的距离、角度的变化对表面结果的影响
在P、S值设定后，此项为手工喷砂技术的关键，喷枪距工件一般为 50-150mm，喷枪距工件越远，喷射流的效率越低，工件表面亦越光滑。喷枪与工件的夹角越小，喷射流的效率亦越低，工件表面也越光滑。
3． 磨料类型对表面结果的影响
磨料按颗粒状态分为球形，菱形两类，喷砂通常采用的金刚砂（白钢玉、棕刚玉）为菱形磨料。玻璃珠为球形磨料。在P、H 、θ三值设定后，球形磨料喷砂得到的表面结果较光滑，菱形磨料得到的表面则相对较粗糙，而同一种磨料又有粗细之分，国内按筛网数目划分磨料的粗细度，一般称为多少号，号数越高，颗粒度越小，在P、H 、θ值设定后，同一种磨料喷砂号数越高，得到的表面结果越光滑。

喷丸是以金属弹丸，利用压缩空气或机械离心力为动力和摩擦力来除去金属锈蚀的方法。弹丸直径在0.2-2.5mm之间，压缩空气压力为0.2-0.6Mpa，喷流与表面角度为30度-90度左右。喷嘴系用T7或T8工具钢制成并淬火至硬度50-55HRC，每个喷嘴使用期限为15-20天。喷丸是用来清除厚度不小于2mm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)覆前的一种清理方法。广泛用于大型造船厂、重型机械厂、汽车厂等。用喷丸进行表面处理，打击力大，清理效果明显。但喷丸对薄板工件的处理，容易使工件变形，且钢丸打击到工件表面（无论抛丸或喷丸）使金属基材产生变形，由于Fe3O4和Fe2O3没有塑性，破碎后剥离，而油膜与基材一同变形，所以对带有油污的工件，抛丸、喷丸无法彻底清除油污。

喷砂也是一种机械清理方法，但并喷砂不是喷丸，喷砂用的是砂粒如石英砂，喷丸用的是金属弹丸。在现有的工件表面处理方法中，清理效果最佳的还数喷砂清理。喷砂适用于工件表面要求较高的清理。但是我国目前通用喷砂设备中多由铰龙、刮板、斗式提升机等原始笨重输砂机械组成。用户需要施建一个深地坑及做防水层来装置机械，建设费用高，维修工作量及维修费用极大。随着国家对环境保护和工业卫生的重视，由于喷砂过程有大量粉尘产生不仅严重污染环境，还及易导致操作者的职业病(矽肺)，已大量将喷丸来代替喷砂。
一、 喷丸清理的特点
1、 可以任意使用金属或非金属弹丸，以适应清理工件表面的不同要求；
2、 清理的灵活性大，容易清理复杂工件的内、外表面和管件的内壁，并且不受场地限制，可将设备安置在特大型工件附近；
3、 设备结构较简单，整机投资少，易损件少，维修费用低；
4、 必须配备大功率的空压站，在清理效果相同的条件下，消耗的能量较大；
5、 清理表面易有湿气，容易再生锈；
6、 清理效率低，操作人员多，劳动强度大。

二、 抛丸清理的特点
1、 清理效率高，费用低，操作人员少，容易实现机械化，适用于大批量生产；
2、 不用压缩空气加速弹丸，因而不必设置功率大的空压站，被清理的表面也无湿气；
3、 灵活性差，受场地限制，清理工件时有些盲目性，在工件表面易产生清理不到的死角；
4、 设备结构较复杂，易损件多，特别是叶片等零件磨损快，维修工时多，费用高；
5、 一般情况不能使用轻而细小的弹丸。

三、喷丸清理与抛丸清理的性能和效果比较
项目 单位 抛丸 喷丸 喷砂
单个喷嘴抛丸量 Kg/min 60~1250 48~60 30
弹丸速度 m/s 60~100 40~50
单位抛丸量所需功率比 1 8 30
达到同样清理效果的耗电量 KW*h/100m2 12.5 267 37.5
清理效率 40~150 15 6~10
达到同样清理效果所耗工时之比 1 16 6
丸料消耗量之比 ≤1 20
成本之比 1 10 4.1
环境粉尘浓度 mg/m2 4.2~3.7 200~300

四、关于喷丸清理的喷嘴规格与压缩空气和磨料消耗相互关系
喷嘴
/mm 工作压力/MPa 项目
0.48 0.56 0.59 0.62 0.66 0.70
5 0.93 1.02 1.10 1.16 1.22 1.27 压缩空气m3*min-1
88.9 98 103 88.9 109.3 119.8 磨料Kg*h-1
3.62 3.99 4.18 4.37 4.46 4.92 清理效率m2*h-1
6.4 1.73 1.93 2.01 2.09 2.18 2.29 压缩空气m3*min-1
160.6 185 194.1 203.2 215.5 227 磨料Kg*h-1
6.60 7.62 7.99 8.36 8.82 9.29 清理效率m2*h-1
8 2.86 3.20 3.40 3.57 3.71 3.88 压缩空气m3*min-1
274 305 318.9 335.7 349.3 363 磨料Kg*h-1
11.24 12.6 13.1 13.75 14.30 15 清理效率m2*h-1
9.5 4.05 4.56 4.73 4.90 5.21 5.55 压缩空气m3*min-1
392 436 456 477 499 522 磨料Kg*h-1
16.1 17.8 18.7 19.5 20.4 21.4 清理效率m2*h-1
11.1 5.50 6.14 6.45 6.79 6.96 7.19 压缩空气m3*min-1
533 596 626 657 687 719 磨料Kg*h-1
21.8 24.3 25.6 26.9 28.2 29.5 清理效率m2*h-1
12.7 7.13 7.93 8.35 8.75 9.14 9.57 压缩空气m3*min-1
686 762 802 842 873 907 磨料Kg*h-1
28.1 31.2 32.9 34.5 35.8 37.2 清理效率m2*h-1

五、磨料速度与清理效率的比较
工作压力MPa 磨料速度m*s-1 相对清理效率%
0.7 187.7 100
0.67 178.7 93
0.63 163.1 85
0.60 147.5 78
0.56 120.7 70
0.53 93.9 63
0.49 84.9 55
注：1、喷丸清理的工作压力一般不应低于0.53MPa；
2、采用大喉径长文丘里型喷嘴。

六、关于喷嘴
1、直桶形喷嘴

直桶形喷嘴结构简单，其内部结构只有收缩段和平直段两部分。这种形式的喷嘴无法克服进口端存在的涡流现象，压力损失大，磨料出口速度在0.7MPa的压力条件下不足100m/s。

2、文丘里形喷嘴


文丘里形喷嘴在结构上分成收缩段、平直段和扩散段三部分，制作难度显著增加。
文丘里形喷嘴的气体动力学性能远优于直桶形喷嘴，涡流现象明显改善或不复存在，压力损失大幅度降低，在相同压力条件，磨料的出口速度可增加一倍以上，接近于声音的传播速度，磨料颗料所具有的动能大幅度提高，打击工件表面的能力大大增强了，这是文丘里形喷嘴工作效率提高的主要原因之一。
直桶形喷嘴和文丘里形喷嘴使用性能的一个很大区别在于磨料的发散均匀性，文丘里形喷嘴喷出的磨料在发散区域内分布很均匀，而直桶形喷嘴喷出的磨料有很大一部分集中在发散区域的中心部位，喷嘴在工件表面上的有效清理宽度窄，文丘里形喷嘴在工件表面上的有效清理宽度要大得多，而且有效清理区域内的磨料作用力的一致，磨料得到充分利用，工作效率提高就是必然的结果了。
据资料介绍，文丘里喷嘴与直桶形喷嘴相比，工作效率可提高15%~40%，磨料消耗可降低20%。

3、双文丘里形喷嘴

双文丘里形喷嘴有前后两个喷嘴，二者之间有间隔，在间隔处的四周有几个小孔。在这种一大一小、一前一后的喷嘴布置形式中，由于高速气流的作用，产生一个足够大的负压，将周围的空气吸入到喷嘴内，使喷出的空气量大于进入喷嘴的压缩空气，磨料的出口速度又有提高。另外，双文丘里形喷嘴的出口端直径比普通的文丘里形喷嘴大一些，磨料流的发散面要比普通文丘里形喷嘴大35%，清理效率自然要比普通文丘里形喷嘴更高。
双文丘里喷嘴使用时反冲力较小，操作省时省力，理论高速工作压力为0.42MPa，比其他喷嘴均低。

4、大进口直径的文丘里形喷嘴

普通文丘里形喷嘴的进口直径是1英寸，现在出现了一种进口端直径为1.25英寸的文丘里喷嘴，试验表明，在0.69MPa的压力条件下，大进口端的文丘里喷嘴出口速度可达到201m/s，比普通文丘里喷嘴提高12.5%。

6、 方孔喷嘴
目前国外研制出一种进口端与出口端都成正方形的喷嘴，各方面试验表明，该喷嘴比文丘里形喷嘴的工作效率更高，经济性更好。

七、喷丸质量的评定
1、清理质量等级
a、 最彻底清理级（Sa3）
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涂层的附着能力；
b、 很彻底的清理等级（Sa2.5）
清理后的钢材表面上不存在油脂、污垢、氧化皮、锈、腐蚀生成物、氧化物和其他杂质，允许存在由于清理不彻底而出现的阴影和色差，但每平方英寸上至少要有95%以上的表面达到最彻底清理级的水平，其余部分仅出现轻度的阴影和色差；
c、 较彻底清理级
清理后的钢材表面上不存在油脂、污垢、锈皮和其他杂质，氧化皮、锈和旧漆被清除，允许存在由于锈和氧化皮清除不彻底而出现的轻度阴影和色差，其面积在每平方英寸上不超过33%；如果钢材表面已经发生点蚀，蚀点深处允许有少量的锈和旧漆存在；
d、 非彻底清理级
表面经全面清理，油脂、污垢、松动的氧化皮和松动的漆皮被清除，与基材结全牢固、不能用非常锋利的铲刀清除的氧化皮、锈、油漆和涂层允许在清理后残留在表面上。表面上出现大量分布均匀的金属的斑点。

2、表面粗糙度
表面粗糙度和表面清洁度是同时产生的，确定适当的表面粗糙度与确定正确的清洁度要求同样重要。
表面粗糙度的作用
1） 使涂层与工件表面间的实际结合面积增加，有利于提高涂层结合力；
2） 涂层在固化过程中会产生很大的内应力，粗糙度的存在可以有效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承一部分涂料的质量，有利于消除流挂现象，对于垂直涂装的表面，作用尤为明显。
影响粗糙度的因素如下：
1） 磨料的粒度、硬度、颗粒形状；
2） 工件本身材质的硬度；
3） 压缩空气的压力及稳定性；
4） 喷嘴与工件表面间的距离及喷嘴与工件表面的夹角。
与表面粗糙度相关的几个问题：
1） 清理时间的长短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45度与90度之间变化不是很明显；
3） 用大颗粒磨料清理难以清理的表面可以提高工作效率，但会使用表面粗糙度偏高，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粗糙度降低到规定要求。