低贝钢丸与钢丝切丸的对比研究

2018-11-14张龙江王洪涛苏少静

铸造设备与工艺 2018年5期

张龙江，古伟，王洪涛，苏少静，马勇

（共享装备股份有限公司，宁夏银川 750021）

关键字：低贝钢丸；钢丝切丸；表面粗糙度；效率；成本

抛丸处理是铸件后序清理过程中最重要的工序。传统的抛丸工艺丸料（如钢丝切丸）的破碎率高、消耗大。所清理铸铁件的表面质量也不高，需要经过多次长时间抛丸处理，才能满足顾客规范中的表面粗糙度要求，这样大大增加了抛丸设备运行所需的电费和丸料成本。随着科学技术的不断发展，铸造产业结构日新月异的变化，传统的抛丸工艺远远不能满足铸造工厂后序清理高效率、低成本的要求。因此，本文采用一种新型丸料-低贝钢丸，通过对比低贝钢丸和钢丝切丸在铸件表面质量、效率、成本和环保方面的优缺点，低贝钢丸在提质增效的同时，还降低了成本，改善了传统抛丸工艺的上述不足。

1 试验过程及方法

试验所用低贝钢丸和钢丝切丸的技术指标如表1所示，试验时2种丸料的加入量都是4 t.试验对象为2 t以内的铸铁件。试验使用悬挂式抛丸设备，型号为Q063R K，功率142.5 k W，抛射速度75 m/s，抛丸电流≧30 A，风速≧4 m/s.试验过程记录2种丸料随抛丸时间的延长，铸件表面粗糙度以及铸件所能达到的最佳表面粗糙度、丸料的粒度、丸料硬度、丸料的可使用时间和产灰量的变化规律。采用国家标准筛（G B 6003.1-1997）检测丸料粒度分布，拓纸式表面粗糙度仪（型号R2001，上海）测量铸件表面粗糙度，使用显微硬度仪（型号H V S-1000，北京）测量丸料的显微硬度。

表1 低贝钢丸和钢丝切丸的技术指标

表2 钢丝切丸和低贝钢丸优缺点对比

2 试验结果与分析

表2对本试验所选用的钢丝切丸和低贝钢丸的优缺点进行了对比。

2.1 产品外观

从表2中可以看出，钢丝切丸为白亮色的圆柱状，高度与直径比约为2～4，显微组织主要为形变珠光体。而低贝钢丸为黑灰色的球形丸粒，平均直径在2 mm左右，显微组织为马氏体+贝氏体复相组织。

2.2 显微硬度

钢丝切丸初始显微硬度约为H V480，抛丸时间延长至6.5天时，其显微硬度升高到H V520，增长幅度H V40，增长速率H V6.15/天。S660低贝钢丸的初始显微硬度约为H V420，抛丸21天后，硬度升高至H V515，增长幅度H V95，增长速率H V4.5/天。对比可见，低贝钢丸的初始显微硬度和显微硬度的增长速率较钢丝切丸都低。

2.3 可使用时间

本试验2种丸料的加入量都为4 t，随着抛丸时间延长，丸料逐渐减少，一般丸料小于3 t时，丸料在抛丸设备中就无法循环起来，所以，以丸料无法循环作为一个试验周期。钢丝切丸的试验周期为6.5天，低贝钢丸的试验周期为21天，是1.6钢丝切丸的3.2倍，说明低贝钢丸的使用寿命更长、更耐用。

2.4 价格

虽然每吨低贝钢丸的价格是钢丝切丸的1.25倍，但其使用时间是钢丝切丸的3.2倍。统计发现，每吨铸件消耗低贝钢丸和钢丝切丸的成本分别是67元和88元。因此，低贝钢丸的成本更低。

2.5 铸件表面质量

使用钢丝切丸和低贝钢丸的新丸料，对打箱铸件抛丸后表面粗糙度进行测量。测量结果表明，使用钢丝切丸作丸料，抛丸时间为25 min，起初，铸件的表面粗糙度RZ值在130μm～150μm，随着钢丝切丸使用时间的延长，钢丝切丸的棱角钝化，铸件的表面粗糙度RZ值可以降至110μm～120μm.使用低贝钢丸作丸料，抛丸时间为15 min，开始铸件的表面粗糙度为RZ值为100μm～110μm，随着低贝钢丸使用时间的延长，低贝钢丸粒度变小，铸件表面粗糙度RZ值可以达到85μm～95μm.说明低贝钢丸的抛出的铸件表面质量更好、更均匀。

2.5 清理效率

钢丝切丸和低贝钢丸的清理时间分别为25 min和15 min（1 t以内铸件由打箱后黑皮状态到表面粗糙度RZ值达到100μm～120μm所需要的时间），低贝钢丸的清理时间比1.6钢丝切丸的缩短了10min，清理效率提高了40%.由于抛丸设备的功率都在几百千瓦，电费在抛丸工序成本中的占比就非常大。据统计，本试验工厂抛丸设备一年的用电量在605 340°，电费价格以0.45元/度计算，一年的电费在27.24万元。如果使用低贝钢丸取代钢丝切丸后，每年仅电费一项可节约10.89万元。