HQ高碳鑄鋼丸在鑄造汽車零部件拋丸清理中的應(yīng)用

山東開泰集團有限公司 （鄒平 256217） 劉如偉 張來斌 王瑞國 姜超西 宋慶安

1.概述

隨著中國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)汽車用鑄鐵件、鑄鋼件產(chǎn)量已位居世界第一，對鑄件表面拋丸清理質(zhì)量的要求越來越高。近幾年來，國內(nèi)許多企業(yè)從Disa、PANBORN、Wheelabrator、Rosler、Sintobrator、德國BMD、瑞士GF等公司，引進了大量的自動機械手式、連續(xù)通過式、吊鉤式及滾筒式拋丸鑄件清理設(shè)備，具有大葉片、高轉(zhuǎn)速、直連式、拋丸量大、多個拋頭，以及工件可自動往復(fù)轉(zhuǎn)動等特點，而目前國內(nèi)廠家生產(chǎn)的鑄鋼丸使用時破碎率高，壽命短，循環(huán)利用率低，除塵量大，鑄件清理不干凈，清理后顏色發(fā)暗，清理速度慢，時常不能滿足拋丸清理的需求。為此，山東開泰集團有限公司開發(fā)了HQ高碳鑄鋼丸，并起草了GB/T18838.3—2008涂覆涂料前鋼材表面處理噴射清理用金屬磨料的技術(shù)要求第3部分：高碳鑄鋼丸和砂，GB/T18838.4—2008涂覆涂料前鋼材表面處理噴射清理用金屬磨料的技術(shù)要求第4部分：低碳鑄鋼丸，這兩項國家標準的制訂，滿足了鑄件對拋丸清理的需求。

2.HQ高碳鑄鋼丸性能技術(shù)指標

利用ERVIN壽命試驗機，在61m/s拋射速度下，用0.425mm篩分破碎后的磨料，采用面積法測定HQ高碳鑄鋼丸S460（1.4mm）的硬度為45HRC，與普通鑄鋼丸性能技術(shù)對比結(jié)果見表1，磨損壽命試驗結(jié)果掃描照片見圖1。結(jié)果表明：HQ高碳鑄鋼丸100%替代法的使用壽命可達3000次以上，具有良好的耐磨性，各項技術(shù)指標達到了GB/T18838.3—2008涂覆涂料前鋼材表面處理噴射清理用金屬磨料的技術(shù)第3部分的要求。

圖1 HQ高碳鑄鋼丸磨損壽命試驗結(jié)果掃描照片

表1 普通鑄鋼丸與HQ高碳鑄鋼丸對比結(jié)果類別 普通鑄鋼丸 HQ高碳鑄鋼丸原料來源 普通廢鋼 優(yōu)質(zhì)廢鋼生產(chǎn)工藝 水沖擊霧化＋直接回火 離心霧化＋二次淬火主要化學(xué)成分wC＝0.85%～1.20%、wMn＝0.35%～0.7%、wSi＝0.40%～0.8%、wS＝0.04%～0.06%、wP＝0.04%～0.06%wC＝0.70%～1.00%、wMn＝0.35%～1.20%、wMo＋Ti＋Cr＝0.05%～0.10%、wSi＝0.40%～1.0%、wS＝0.020%～0.04%、wP＝0.020%～0.04%平均硬度 HRC 38～43 44～46金相組織 回火托氏體＋偏析碳化物 回火托氏體＋彌散分布碳化物密度/ g·cm－3 7.0 7.5 100%替代循環(huán)壽命/次（ERVIN壽命試驗機測定） 1500～2000 3000～3400鑄件清理后技術(shù)指標（要求） 清潔度：Sa2.5級表面粗糙度Rz：25～150μm清潔度：Sa2.5級表面粗糙度Rz：25～120μm清理每噸鑄鋼件、鑄鐵件平均磨料消耗量/ kg 10～40 5～20清理速度 慢 快覆蓋度 中 大清理后亮度 暗 亮清理綜合費用 中 低

3.HQ高碳鑄鋼丸在拋丸清理中測試

在HQ高碳鑄鋼丸拋丸清理測試中，最重要的兩個技術(shù)指標是表面覆蓋率和表面粗糙度。表面覆蓋率即拋丸清理后表面彈痕占據(jù)的面積與要求拋丸面積的比值，當(dāng)達到100%表面覆蓋率時，即相當(dāng)于非常徹底地拋丸除銹，鑄件表面無可見的粘砂、氧化皮、鐵銹、燒結(jié)層等附著物，任何殘留的痕跡僅是點狀或條紋狀的輕微色斑，即鑄件表面清潔度達到Sa2.5級。表面覆蓋率或表面清潔度與拋丸清理時間、鑄鋼丸的顆粒尺寸大小有關(guān)。

表面粗糙度即拋丸清理后表面較小間距和微小峰谷的不平度，鑄件清理后表面粗糙度可用Ra或Rz兩個指標來表示，兩者之間的換算關(guān)系為：6Ra＝Rz，測量時，在達到100%表面覆蓋率后，用表面粗糙度標準對樣塊進行對比評判，或采用觸針法粗糙度儀測定。當(dāng)拋射速度一定時，表面粗糙度與鑄鋼丸顆粒尺寸大小有關(guān)。

測試中，選用三種不同規(guī)格的HQ高碳鑄鋼丸，在拋射速度為67m/s時，對灰鑄鐵件表面進行拋丸測試，結(jié)果表明：使用2.0mm、1.2mm、0.6mm三種HQ高碳鑄鋼丸拋丸清理時，等同拋射次數(shù)（時間）時，隨著顆粒尺寸的減小，表面覆蓋率逐漸提高；如50次拋射時，2.0mm、1.2mm、0.6mmHQ高碳鑄鋼丸的覆蓋率分別為12%、51%、83%；100次拋射時，覆蓋率分別為50%、80%、98%（見表2）；而使用上述三種粒度的HQ高碳鑄鋼丸拋丸清理達到100%覆蓋率時，表面粗糙度Rz值分別為110.25μm、80.98μm、46.23μm，表面粗糙度值隨HQ高碳鑄鋼丸顆粒尺寸的減小而降低（見表3）。

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GB/T 23576－2009拋噴丸設(shè)備通用技術(shù)規(guī)定：覆蓋率達98%時，即可認為是100%覆蓋率，兩倍100%覆蓋率所需時間即認是達到200%覆蓋率，表2、表3中，使用2.0mm的HQ高碳鑄鋼丸與0.6mm的HQ高碳鑄鋼丸相比，隨著拋丸時間的延長，表面覆蓋率降低，如100次拋射次數(shù)，2.0mm的HQ高碳鑄鋼丸的表面覆蓋率僅為50%，若要達到100%覆蓋率則需400次循環(huán)拋射，但同時獲得的表面粗糙度值也比較高；反之選擇使用顆粒尺寸較小的HQ高碳鑄鋼丸，可獲得較低的粗糙度值，較高的表面覆蓋率，降低拋丸清理時間。

表3 三種HQ高碳鑄鋼丸拋丸清理表面粗糙度測試結(jié)果

4.結(jié)語

我公司利用先進的工藝裝備技術(shù)生產(chǎn)的不同規(guī)格的HQ高碳鑄鋼丸，經(jīng)一汽、高丘六和、三聯(lián)、重汽、勤美達、泰克西及勝地等國內(nèi)多家大型鑄造企業(yè)對不同材質(zhì)的發(fā)動機缸體、排氣管、汽缸蓋、輪轂、制動盤及管件等鑄件進行長期拋丸清理生產(chǎn)的驗證，表明清理后鑄件表面覆蓋率可達100%，表面清潔度達Sa2.5級，表面粗糙度達Rz＝30～120μm，完全能夠滿足相應(yīng)質(zhì)量要求，清理后外觀見圖2，與普通鑄鋼丸相比，使用HQ高碳鑄鋼丸可提高能力傳遞值10%～20%，降低清理時間10%～20%，降低用戶生產(chǎn)成本20%～30%，具有節(jié)電、降低粉塵污染、保護環(huán)境等特點，該項生產(chǎn)工藝裝備技術(shù)榮獲山東省科技進步二等獎。

（20130208）