小口径钢瓶内腔喷丸清理工艺与设备

魏丽华，宋有军，张 伟，吴寿喜，庞丕杰

（1.青岛海纳重工集团公司，山东青岛市 266032；2.青岛开世密封工业有限公司，山东青岛市 266033）

小口径钢瓶内腔喷丸清理工艺与设备

魏丽华1，宋有军1，张 伟1，吴寿喜2，庞丕杰1

（1.青岛海纳重工集团公司，山东青岛市 266032；2.青岛开世密封工业有限公司，山东青岛市 266033）

介绍了一种小口径（最小ø15.5mm）钢瓶内腔压缩空气喷丸清理技术与设备，阐述了其工作原理、总体结构及主要组成、技术关键及解决方案，为钢瓶制造业提供了一种有效的工艺手段。

钢瓶；喷丸清理机

钢瓶制造过程中通过高温加热进行冲压、收口等成形工序,内腔产生了大量坚硬的氧化皮，这些氧化皮如果不在制造过程中彻底清除，就会在钢瓶使用中逐渐脱落，给钢瓶的维修、使用造成严重不良后果。相对于钢瓶外壁，内腔特别是小口径钢瓶内腔的清除难度更大，需要深入内腔进行清理。

传统的清除氧化皮多采用酸洗、磷化等化学工艺方法，但此种方法不仅生产效率低、清除效果差，而且劳动条件差、环境污染比较严重。所以，采用物理方法即利用压缩空气喷丸处理进行去除，越来越多地被使用，这种方法可提高生产效率和清理效果，而且有利于环境保护。

本文介绍针对小口径钢瓶（最小口径为ø15.5mm）内腔氧化皮清理，研发的一种喷丸设备。

1 工作原理及组成

1.1 工作原理

本设备共设置两个工位，在第一个工位喷钢瓶的下部分，在第二个工位喷钢瓶的上部分。工作时，钢瓶首先被放置在第一工位旋转机构上，压紧机构气缸下降压紧，钢瓶旋转，喷枪喷丸同时升降，完成一个行程后喷枪停止喷丸。压紧机构气缸上升，钢瓶从第一个工位上移动到第二个工位旋转机构上进行喷丸。经过两个工位后钢瓶结束喷丸清理。

1.2 组成

本设备主要由卸料器、喷丸器、喷枪、升降机构、工件旋转机构、工件压紧机构、气源处理系统、除尘系统、电气系统等几部分组成。图1为钢瓶内腔喷丸清理机总图。

2 技术规格

工件（直径×高）：ø76.3mm×330mm

ø140mm×900mm

ø190mm×980mm；

工件最小口径：ø15.5mm；

生产率：1～4min/件；

喷枪：2支，同时升降

升降速度 0.5～1.5m/min

最大升降高度1000mm；

工件转速：20～60r/min；

压缩空气：0.5～0.6M P a；

除锈等级达到Sa2以上。

3 技术关键及解决方案

3.1 技术关键

针对钢瓶特别是小口径钢瓶内腔氧化皮清除难度大的问题，确定如下技术关键：

（1）如何保证喷丸均匀、清理质量好且效率高的难题。

（2）开发新型、高效的适用于小口径钢瓶内腔喷丸处理的喷丸器，以保证喷丸稳定。

（3）由于钢瓶口径过小，所以清理过程中容易造成钢丸回流不畅、滞留钢瓶内而影响后续清理的难题。

（4）为满足生产率要求，喷枪及工件运转机构应合理、可靠。

3.2 解决方案

3.2.1 采用双工位喷丸方式

对钢瓶尤其是小口径钢瓶内腔进行表面清理，应首选压缩空气喷丸的形式，并且采用双工位喷丸方式以达到最佳的清理效果。第一工位主要喷钢瓶下部分，第二工位主要喷钢瓶上部分。两个工位喷嘴结构不同，喷丸过程中钢瓶旋转，两支喷枪同步升降，以保证钢瓶内腔所有表面喷丸均匀。图2为双工位喷丸机构。

3.2.2 采用压入式喷丸器

为使喷丸稳定，采用压入式喷丸器。通过对现有国内外喷丸器的性能指标的分析，取长补短，重新设计了喷丸稳定、适用的小型双枪喷丸器。该喷丸器主要由筒体、钟罩阀、进气管、筒体与喷枪进气阀（二位二通截止阀）、排气阀（二位三通电磁阀）、料位计、混合室等组成，见图3。

该喷丸器主要特点有：

（1）喷丸器下部的混合室采用先进的“小孔吸入式”结构，满足了混合均匀、稳定、连续无间歇的要求并且结构简单，可靠性高，见图4。

（2）采用多点（处）排放的排气管路，使排气更加顺畅、迅捷，大大降低了排气管的堵塞（见图3）。

（3）采用封闭式排气方式，大大降低了排气的噪音，同时也避免了传统消音器排气时钢丸的飞溅（见图3）。

3.2.3 风力输送循环系统

针对该设备喷丸量小的特点（喷丸量为15～20kg/min），采用了风力输送循环系统。参考喉管式结构，物料由喷枪喷出流入收丸室底部，在高压风机的大力吸引下经管道进入卸料器，大颗粒沉积到卸料器底部备用，小颗粒经卸料器顶部除尘口排到除尘室。整体结构简单紧凑。

此弹丸循环系统采用高压风机吸取、流量控制和快速回收的方法，有效解决了弹丸滞留钢瓶内的难题。

3.2.4 喷枪升降机构，工件旋转、压紧机构

如图5所示。喷枪升降机构由减速机、齿轮齿条、支撑架等组成。两支喷枪的支撑架交叉设置，由一根升降杆带动上升与下降，实现两支喷枪同步工作。

工件旋转机构由减速机、链轮、链条等组成。为适应不同规格钢瓶内腔的喷丸处理，该机构中设置了不同规格的尼龙护套。尼龙护套外壳采用互换方式，更换方便、迅速。

工件压紧采用曲柄连杆机构对小型钢瓶进行压紧，该机构由气缸带动上升与下降。对于不同长度钢瓶的压紧，气缸底座高度可调节。该结构简单实用、操作方便。

4 喷丸工艺

（1）采用小粒度（≤0.4mm）、高硬度（平均硬度为HRC60）的钢砂作为喷丸磨料，来保证最佳的清理效果；

（2）压缩空气管路中设置减压阀，以调节系统空气压力进而调整弹丸的喷射速度（调整范围约为50～75m/s）；

（3）对不同规格的钢瓶，电气控制中设定不同的喷丸时间，设定时间为60～240s。对不同长度的钢瓶，可通过调节喷枪接近开关的位置来控制不同的升降高度，调整高度为700mm。

5 结束语

通过对小口径钢瓶内腔喷丸清理设备与喷丸工艺的研究，解决了钢瓶内腔清理难度大、效果差的问题，为钢瓶制造业提供了一种切实可行的内腔处理工艺方法和手段。

Technology and Equipment of Shot Blasting Cleaning for Inner-W all of Small Caliber Steel Cylinder

WEl LiHua1，SONG YuoJun1，ZHANG Wei1，WU ShouXi2，PANG PiJie1
（1.Qingdao Haina Heavy Industry Group Com pany，Qingdao 266032，SHandong China;2.Qingdao Kaishi Sealing Industry Co,Ltd，Qingdao 266032，SHandong China）

The technology and equipment of p ressed air shot b lasting Cleaning machine for inner-wall of small caliber（m in ø15.5 mm）steel cylinder have been introduced w ith expourd ing of work p rincip le,general arrangement and structure constituent，as well as key technology and solution measures hence an effective technological p rocess for manufacture of steel cylinder.

Steel cylinder；Shot b lasting c leaning machine

TG234+.4;

B；

1006－9658（2011）02－3

2009－12－28

2009－173

魏丽华（1974-），女，工程师，研究抛喷丸工艺及设备