低貝鋼丸與鋼絲切丸的對比研究

張龍江，古 偉，王洪濤，蘇少靜，馬 勇

（共享裝備股份有限公司，寧夏銀川 750021）

關(guān)鍵字： 低貝鋼丸；鋼絲切丸；表面粗糙度；效率；成本

拋丸處理是鑄件后序清理過程中最重要的工序。傳統(tǒng)的拋丸工藝丸料（如鋼絲切丸）的破碎率高、消耗大。所清理鑄鐵件的表面質(zhì)量也不高，需要經(jīng)過多次長時間拋丸處理，才能滿足顧客規(guī)范中的表面粗糙度要求，這樣大大增加了拋丸設(shè)備運行所需的電費和丸料成本。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，鑄造產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)日新月異的變化，傳統(tǒng)的拋丸工藝遠遠不能滿足鑄造工廠后序清理高效率、低成本的要求。因此，本文采用一種新型丸料-低貝鋼丸，通過對比低貝鋼丸和鋼絲切丸在鑄件表面質(zhì)量、效率、成本和環(huán)保方面的優(yōu)缺點，低貝鋼丸在提質(zhì)增效的同時，還降低了成本，改善了傳統(tǒng)拋丸工藝的上述不足。

1 試驗過程及方法

試驗所用低貝鋼丸和鋼絲切丸的技術(shù)指標如表1所示，試驗時2種丸料的加入量都是4 t.試驗對象為2 t以內(nèi)的鑄鐵件。試驗使用懸掛式拋丸設(shè)備，型號為Q063R K，功率142.5 k W，拋射速度75 m/s，拋丸電流≧30 A，風(fēng)速≧4 m/s.試驗過程記錄2種丸料隨拋丸時間的延長，鑄件表面粗糙度以及鑄件所能達到的最佳表面粗糙度、丸料的粒度、丸料硬度、丸料的可使用時間和產(chǎn)灰量的變化規(guī)律。采用國家標準篩（G B 6003.1-1997）檢測丸料粒度分布，拓紙式表面粗糙度儀（型號R2001，上海）測量鑄件表面粗糙度，使用顯微硬度儀（型號H V S-1000，北京）測量丸料的顯微硬度。

表1 低貝鋼丸和鋼絲切丸的技術(shù)指標

表2 鋼絲切丸和低貝鋼丸優(yōu)缺點對比

2 試驗結(jié)果與分析

表2對本試驗所選用的鋼絲切丸和低貝鋼丸的優(yōu)缺點進行了對比。

2.1 產(chǎn)品外觀

從表2中可以看出，鋼絲切丸為白亮色的圓柱狀，高度與直徑比約為2～4，顯微組織主要為形變珠光體。而低貝鋼丸為黑灰色的球形丸粒，平均直徑在2 mm左右，顯微組織為馬氏體+貝氏體復(fù)相組織。

2.2 顯微硬度

鋼絲切丸初始顯微硬度約為H V480，拋丸時間延長至6.5天時，其顯微硬度升高到H V520，增長幅度H V40，增長速率H V6.15/天。S660低貝鋼丸的初始顯微硬度約為H V420，拋丸21天后，硬度升高至H V515，增長幅度H V95，增長速率H V4.5/天。對比可見，低貝鋼丸的初始顯微硬度和顯微硬度的增長速率較鋼絲切丸都低。

2.3 可使用時間

本試驗2種丸料的加入量都為4 t，隨著拋丸時間延長，丸料逐漸減少，一般丸料小于3 t時，丸料在拋丸設(shè)備中就無法循環(huán)起來，所以，以丸料無法循環(huán)作為一個試驗周期。鋼絲切丸的試驗周期為6.5天，低貝鋼丸的試驗周期為21天，是1.6鋼絲切丸的3.2倍，說明低貝鋼丸的使用壽命更長、更耐用。

2.4 價格

雖然每噸低貝鋼丸的價格是鋼絲切丸的1.25倍，但其使用時間是鋼絲切丸的3.2倍。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，每噸鑄件消耗低貝鋼丸和鋼絲切丸的成本分別是67元和88元。因此，低貝鋼丸的成本更低。

2.5 鑄件表面質(zhì)量

使用鋼絲切丸和低貝鋼丸的新丸料，對打箱鑄件拋丸后表面粗糙度進行測量。測量結(jié)果表明，使用鋼絲切丸作丸料，拋丸時間為25 min，起初，鑄件的表面粗糙度RZ值在130μm～150μm，隨著鋼絲切丸使用時間的延長，鋼絲切丸的棱角鈍化，鑄件的表面粗糙度RZ值可以降至110μm～120μm.使用低貝鋼丸作丸料，拋丸時間為15 min，開始鑄件的表面粗糙度為RZ值為100μm～110μm，隨著低貝鋼丸使用時間的延長，低貝鋼丸粒度變小，鑄件表面粗糙度RZ值可以達到85μm～95μm.說明低貝鋼丸的拋出的鑄件表面質(zhì)量更好、更均勻。

2.5 清理效率

鋼絲切丸和低貝鋼丸的清理時間分別為25 min和15 min（1 t以內(nèi)鑄件由打箱后黑皮狀態(tài)到表面粗糙度RZ值達到100μm～120μm所需要的時間），低貝鋼丸的清理時間比1.6鋼絲切丸的縮短了10min，清理效率提高了40%.由于拋丸設(shè)備的功率都在幾百千瓦，電費在拋丸工序成本中的占比就非常大。據(jù)統(tǒng)計，本試驗工廠拋丸設(shè)備一年的用電量在605 340°，電費價格以0.45元/度計算，一年的電費在27.24萬元。如果使用低貝鋼丸取代鋼絲切丸后，每年僅電費一項可節(jié)約10.89萬元。

2.6 設(shè)備維護

試驗選用的拋丸設(shè)備每天都要進行焊補和更換易損件等維護。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：使用鋼絲切丸做丸料時，每天需要焊補6～8處，需要2名焊工焊接2 h左右；而使用低貝鋼丸作為丸料時，設(shè)備維護程度與1.6鋼絲切丸相當，無顯著差別。

2.7 產(chǎn)灰量

拋丸過程不可避免會產(chǎn)生灰和粉塵，本試驗對2種丸料的排灰量進行了跟蹤統(tǒng)計。統(tǒng)計結(jié)果為，2種丸料每天產(chǎn)灰量都在1袋（容積1 m3）左右，無明顯差別。這可能是由于灰和粉塵的來源主要是鑄件表面的黑皮和粘砂等，所以產(chǎn)灰量主要由所拋鑄件表面質(zhì)量和鑄件多少決定。

3 結(jié)論

與鋼絲切丸相比，選用低貝鋼丸作丸料，鑄件的表面粗糙度 RZ值由 110μm～120μm降至85μm～95μm，可使用時間延長了3.2倍，拋丸效率提高40%，丸料和電費成本更低。這主要歸因于低貝鋼丸的化學(xué)成分以及馬氏體和貝氏體復(fù)相顯微組織。