瓶类零件内表面喷砂质量控制研究

于家鹤

摘 要：瓶类零件内表面喷砂处理时，由于无法目视观察，且在喷砂箱中操作不便，可能造成喷砂管口长时间停留在一个位置，造成瓶腔内表面喷砂不均匀，甚至出现局部凹坑，瓶壁厚度变薄等问题，影响产品质量，为了解决此问题，一方面从吹砂原理上进行分析，要减小吹砂的切屑量，应避免吹砂管口离瓶壁距离过近，另外通过分压法，增加管口的面积，减小沙粒喷出时的压强；另一方面，从方便操作者施工的角度，增加辅助工装，方面操作者施工。从上述两个方面进行工具的改进和工艺方法的改善，以实现瓶类零件内腔喷砂质量的提高。

关键词：瓶类零件；喷砂；分压法；辅助工装

中圖分类号：TG156 文献标识码：A

一、问题简介

在机械领域存在大量瓶类零件作为储存压缩气体的容器，其典型结构为瓶腔内部较大，瓶口唯一，且尺寸较小（如图1所示），此类零件在焊接和热处理后，内表面存在较厚的氧化皮，需要进行喷砂处理来消除氧化皮，而此类零件的喷砂后，往往在瓶腔内部出现局部水滴状凹坑，不但影响内表面质量，也影响瓶壁厚度，且问题复现率较高，严重影响产品质量，甚至造成产品报废。

二、原因分析

目前对于瓶类等尺寸较小的工件一般在喷砂箱中进行操作，操作人员在箱外通过胶皮手套控制喷砂管嘴对准工件待处理表面，沙粒在压力作用下高速撞击产品表面，产生切削力，可以清除产品表面的氧化皮，同时此切削力也会对工件本体材料有一定的切削作用，切削量与介质硬度、喷砂强度、喷砂口与工件的距离、喷砂口与工件的角度、喷砂时间有关。由于瓶类工件自身结构特点出发，喷砂过程中存在的风险点主要有以下两个方面：

1 由于瓶口较小，在喷砂时内腔无法直接目视观察，喷砂时需要只能靠操作者个人经验，可能存在喷砂口离工件距离近、喷砂口与切削面角度大、喷砂区域不均匀等情况，对喷砂质量产生影响。

2 由于喷砂箱结构限制，操作者施工时一手拖着瓶子，一手控制喷砂管嘴，操作难度大，由于瓶口单一，喷砂时，沙粒无法排出，会逐渐填充到瓶底，一方面影响瓶底部的喷砂效果，另一方面会增加瓶子的重量，增加操作者操作困难，容易出现喷砂管口与工件距离过近，一些区域喷砂时间过长问题，造成局部切削量过大。

综上所述，由于瓶类零件结构特点造成了喷砂过程中影响切削量的喷砂管口与工件距离近和喷砂时间两个重要因素无法控制，是导致瓶腔内部喷砂缺陷的主要原因。

三、解决措施

为了解决瓶腔内壁喷砂缺陷问题，需要从控制影响喷砂切削量的要素入手，具体实施方案如下：

1 改进喷嘴的结构。对喷砂机喷嘴进行改进，将原直口单向喷嘴改为管壁多孔形式（如图2所示），即将管嘴前端改为封闭结构，在管壁上不同方向开出多个小孔，喷砂时，使砂粒从不同方向的管孔喷出，一方面增大了喷砂口的端口面积，减小单个喷口的压强，减小切削量；另一方面，由于新管嘴正前方不开口，且与最前端的管壁孔有一定的距离，如此改进后，即使在操作者无法进行目视观察的情况下，也可以有效控制喷砂孔与工件的最小距离，避免造成局部切削量过大的问题。经过大量试验验证，管壁上开孔的数量为8个，孔径为φ6，最前端孔与端头距离为15mm时，喷砂效果最佳。由于管壁开孔改变了喷砂方向，沙粒对于喷嘴的磨损也较大，为了能够提高管嘴的使用寿命，在喷嘴的选材上进行了相关研究，为了保证喷嘴材料不会对沙粒和工件表面造成污染，选用钢和陶瓷作为喷嘴材料进行试验对比，通过试验验证，一般单个钢管嘴完成8～10个瓶腔的喷砂会出现较严重的磨损，单个陶瓷管嘴能完成12～15个瓶腔才会出现比较严重的磨损。

2 减少操作者的工作强度。为了减轻操作者的操作强度，使操作者能够灵活控制工件，设计一个瓶类零件喷砂用的支架（如图3所示），使零件可以在支架上自由旋转，这样不但减少工人的劳动强度，而且工人可以更好的控制零件的转动，能有效减少喷嘴对一个区域吹砂时间较长的情况，同时也能提高一定的生产效率。

3 喷砂介质的选择。为了控制喷砂的切削量，在喷砂介质的选择上进行了相关的研究，目前擦汗你雇佣的喷砂介质有白刚玉、棕刚玉、石英砂等，在相同粒度的情况下，白刚玉的写血量最大，石英砂的切削量最小，经过试验对比，采用白刚玉虽然存在局部切削量过大问题，但通过其他工艺措施改进后，能够对切削量进行控制，而白刚玉的喷砂效率高，能够节省大量的施工时间，性价比最高。

四、实施效果

上述改进措施主要是从控制喷砂口被切削工件表面的距离、喷砂口与别切削表面的角度、喷砂强度以及喷砂时间这几个方面着手进行的辅助工具的改进，其改进方法不影响现有设备和工艺流程。通过实际生产验证，所加工的零件均能满足设计要求，瓶腔内没有再出现凹坑等问题，不但提高的产品的质量，而且在一定程度上提高了生产效率。

参考文献

[1]赫传智.瓶形零件简易喷砂法[J].电镀与环保，1990（02）：43-44.