一文讲透喷砂，喷丸和抛丸

1 喷砂

喷砂是使用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将砂料高速喷射到需要处理的工件表面的表面处理工艺。

▲砂是指有棱角的砂粒，如棕刚玉、白刚玉、河砂等。

▲吸入式喷砂原理图

喷砂所使用的介质是带有棱角的砂粒，如棕刚玉、白刚玉、铁砂等；喷砂使用不规则的砂粒，对工件表面进行冲击，起到清洁和增加粗糙度的作用。

喷砂能把工件表面的锈皮等一切污物清除，并在工件表面建立起十分重要的基础（即通常所谓的毛面），而且可以通过调换不同粒度的磨料，达到不同程度的粗糙度，大大提高工件与涂料、镀料的结合力，或使粘接件粘接更牢固，质量更好。

喷砂的作用与用途：

1.1 铸锻件毛面、热处理后工件的清理与抛光  　　

喷砂能清理铸锻件、热处理后工件表面的一切污物（如氧化皮、油污等残留物），并将工件表面抛光提高工件的光洁度，起到美化工件的作用。喷砂清理能使工件露出均匀一致的金属本色，使工件外表更美观，达到美化装饰的作用。  　　

1.2 机加工件毛刺清理与表面美化  　　

喷砂能清理工件表面的微小毛刺，并使工件表面更加平整，消除了毛刺的危害，提高了工件的档次。并且喷砂能在工件表面交界处打出很小的圆角，使工件显得更加美观、更加精密。  　　

1.3 改善零件的机械性能  　　

机械零件经喷砂后，能在零件表面产生均匀细微的凹凸面，使润滑油得到存储，从而使润滑条件改善，并减少噪声提高机械使用寿命。  　　

1.4  光饰作用  　　

对各种工件表面抛光，使工件表面更美观；使工件达到光滑又不反光要求。

对于某些特殊用途工件，喷砂可随意实现不同的反光或亚光。如不锈钢工件、木制家具表面亚光化，磨砂玻璃表面的花纹图案,以及布料表面的毛化加工等。  　　

1.5  消除应力及表面强化  　　

通过砂丸敲击工件表面，消除应力，增加工件表面强度，如弹簧、机加工刀具和飞机叶片等工件的表面处理。

▲左为喷砂后的效果

喷砂处理是最彻底、最通用、最迅速、效率最高的清理方法。 喷砂处理可以在不同粗糙度之间任意选择，而其它工艺是没办法实现这一点的，手工打磨可以打出毛面但速度太慢动作，化学溶剂清理则清理表面过于光滑不利于涂层粘接。

2 喷丸

喷丸（shot peening ）同样使用压缩空气作为动力，将丸粒喷射到工件表面，对工件表面进行清理或强化的一种工艺。而喷丸使用的介质则是没有棱角的圆形颗粒，如钢丸，铁丸，玻璃丸以及陶瓷丸等。喷丸则是依靠丸粒的强大冲击力，让工件表面更加紧密，以此让工件更加耐磨，有韧性以及耐腐蚀。

▲丸一般是球形一类没有棱角的颗粒，如钢丝切丸等。

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3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；

▲强力喷丸机

喷丸处理的优点是设备简单、成本低廉，不受工件形状和位置限制，操作方便，缺点是工作环境较差，单位产量低，效率比抛丸低。喷丸的种类有钢丸、铸铁丸、玻璃丸、陶瓷丸等。

齿轮喷丸强化：主要是借助于高速运动的弹丸冲击零件的表面，使其发生弹性塑性变形，从而产生残余压应力、加工硬化和组织细化等有利变化，以提高齿轮的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，是改善齿轮抗咬合能力、提高齿轮使用寿命的重要途径。

喷丸时小尺寸球形钢丸击打工件表面而形成压应力，每一弹丸的冲击都会使金属产生一定的塑性变形，最终表面不能完全回复而形成了永久的压应力状态。

作为一种表面强化工艺，喷丸能在表面形成残余压应力相当于材料抗拉强度极限的55%~60%，而工件表面恰是容易萌生裂纹的地方。对于渗碳淬火齿轮，所形成的压应力可达1177~1725MPa，可大大改善疲劳性能。

齿轮喷丸提高渗碳齿轮表面硬度  

例：一汽热处理分厂喷丸设备采用德国产TR5SVR—1型应力喷丸设备。喷丸工艺为：采用直径为￠0.8mm钢丸，喷丸时间9min，喷丸速度为2800r/min。齿轮材料为22CrMoH钢，经渗碳淬火及回火处理。喷丸强化处理后齿轮表层组织得到了细化，表层的残留奥氏体含量比未经喷丸处理工件的残留奥氏体含量要低10%左右，在距离表面0.15mm范围内，变化量比较明显；经强化喷丸处理后的齿轮表面硬度提高了0.5~2HRC。

喷丸提高齿轮的疲劳寿命

例：一汽采用强化喷丸工艺对“解放”牌汽车变速器一挡齿轮进行疲劳寿命试验，显著提高了齿轮的疲劳寿命。为了提高“解放”牌主动螺旋齿轮的疲劳寿命采用大圆弧滚刀切齿，增大齿轮圆角可以使主动螺旋齿轮的寿命由20.83万次提高到69.54万次，如果再采用强化喷丸，可以使其疲劳寿命提高到210.9万次。

▲齿轮喷丸强化

3 抛丸

抛丸是用高速旋转的叶轮，将丸粒高速抛射出去，打到工件表面上，对工件表面进行清理或强化的一种工艺。抛丸所使用材料有钢丸、铝丸、玻璃珠以及陶瓷丸等。

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；

▲抛丸机

抛丸机是通过抛丸器将钢砂钢丸高速抛落冲击在材料物体表面的一种处理技术。相比其他表面处理技术来说，它更快、更有效，并可对部分保留或冲压后的铸造过程。 

抛丸机也可用于去除毛刺，隔膜和铁锈，抛丸机也可以针对一个部分涂层的表面去除表面的污染物，并提供一个增加涂层的附着力表面轮廓，达到强化工件的目的。

抛丸设备首先应用于铸造业铸钢、铸铁件的表面粘砂及氧化皮的清除。几乎所有的铸钢件、灰铸件、 球铁件等都要进行抛丸处理。这不仅是为了清除铸件表面氧化皮和粘砂，同时也是铸件质量检查前不可缺少的准备工序， 比如大型气轮机机壳在进行无损探伤以前必须进行严格的抛喷丸清理，以保证探伤结果的可靠性。

▲铸件抛丸

在一般铸件生产中，抛丸清理是发现铸件表面缺陷如皮下气孔、渣孔以及粘砂、冷隔、起皮等的必不可少的工艺手段。

有色金属铸件，如铝合金、铜合金等的表面清理，除清除氧化皮、发现铸件的表面缺陷外，更主要的目的是以抛喷丸来清除压铸件的毛刺和获得具有装潢意义的表面质量，获得综合效果。

4 区别与联系

喷丸与抛丸工艺虽喷射动力和方式不同，但都是高速冲击工件为目的，其效果也基本相同，相比而言，喷丸比较精细，容易控制精度，但效率不及抛丸之高，适用于形状复杂的小型工件；抛丸比较经济实用，容易控制效率和成本，可以控制丸料的粒数来控制喷射效果，但会有死角，适合于大平面单一的工件批量加工。

关于用途，喷砂主要用于除锈，除漆，喷丸抛丸除锈的同时工件表面就像被无数个小锤子锤了一遍，所以也被强化升级了。

喷砂与喷丸动力是压缩空气，抛丸动力是叶轮，力量更大。

喷砂，抛丸，喷丸，所用到的砂和丸都是可以回收再利用。

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