2.4 噴丸和拋丸

用壓縮空氣將鋼鐵丸或玻璃丸噴到零件表面上，以去除氧化皮及其他污物的工藝過程稱為噴丸。也可將鋼鐵丸送至高速旋轉的圓盤上，利用離心力的作用，使高速拋出的鋼鐵丸撞擊零件表面，達到光飾的目的，這種工藝稱為拋丸。噴丸使用高壓風或壓縮空氣作動力，而拋丸一般利用高速旋轉的飛輪將鋼鐵丸高速拋射出去。拋丸效率高，但會有死角，而噴丸比較靈活，但動力消耗大。兩種工藝雖然噴射動力和方式不同，但都是以高速沖擊工件為目的，其效果也基本相同。相比而言，噴丸比較精細，容易控制精度，但效率不及拋丸高，適用于形狀復雜的小型工件；拋丸比較經濟實用，容易控制效率和成本，可以通過控制丸料的粒度來控制噴射效果，但會有死角，適用于型面單一工件的批量加工。兩種工藝的選用主要取決于工件的形狀和加工效率。

噴丸與噴砂相似，只是用鋼鐵丸或玻璃丸代替噴砂用的磨料，噴丸能使零件產生壓應力，而且沒有含硅的粉塵污染。噴丸工藝主要用于：使零件產生壓應力而提高其疲勞強度和抗應力腐蝕能力；對扭曲的薄壁零件進行校正；代替一般的冷熱成形工藝，對大型薄壁鋁制零件進行成形加工，這樣可避免零件表面殘留高的拉應力，而形成有利的壓應力。應注意，噴丸加工后零件的使用溫度不能太高，否則，產生的壓應力會被消除而失去預期的效果。使用溫度的限制根據零件材料而定，如一般的鋼鐵零件為260～290℃，鋁制零件約為170℃。

2.4.1 丸的種類

（1）鑄鋼丸 其硬度一般為40～50HRC，加工硬金屬時，可把硬度提高到57～62HRC。鑄鋼丸的韌性較好，其使用壽命為鑄鐵丸的幾倍，使用廣泛。

（2）鑄鐵丸 其硬度為58～65HRC，質脆而易于破碎，壽命短，使用不廣，主要用于不需要噴丸強度高的場合。

（3）玻璃丸 硬度較前兩者低，主要用于不銹鋼、鈦、鋁、鎂及其他不允許鐵制污染的材料，也可用于鋼鐵丸噴丸后的第二次加工，以除去鐵質污染和降低零件的表面粗糙度值。噴丸用玻璃丸和其他用途的玻璃丸是兩個不同的概念。噴丸用玻璃丸最大的特點是它的莫氏硬度最低不得小于6～7而且有一定的韌性，成圓率不小于90%。而道路反光玻璃丸對硬度無要求，一般普通玻璃作原材料即可，成圓率最低為75%。

2.4.2 噴丸工藝

若零件經過噴丸處理后，要求表面有足夠的壓應力層，則必須使零件表面都受到噴丸的均勻沖擊，即有足夠的覆蓋率，沒有被噴丸沖擊的表面應盡量少。由于檢查覆蓋率不僅困難，而且很難做出定量的判斷，故常采用控制噴丸強度的辦法來獲得要求的壓應力值。

目前大都按美國SAE標準J442所述用Almen弧高計測量噴丸強度。Almen弧高計采用厚度為08mm、1.3mm或2.4mm標準尺寸的1070冷軋鋼（相當于我國的70碳素鋼），其硬度為44～50HRC，將試樣固定在專用夾具上，對它進行噴丸處理，然后用弧高計測量彎曲了的鋼條試樣的弧高，即可測得相應的噴丸強度。影響噴丸強度的主要因素如下。

（1）噴丸的大小 噴丸越大，沖擊動能越大，噴丸強度也越高，但噴丸的覆蓋率降低。因此，在保證噴丸強度的同時，應盡量選用較小的噴丸。此外，噴丸尺寸還受零件形狀限制。當零件上有溝槽時，噴丸直徑應小于溝槽內圓半徑的一半。噴丸粒度常在6～50目之間選用。

（2）噴丸的硬度 當噴丸的硬度比零件硬度高時，其硬度值的變化不影響噴丸強度；當噴丸比零件軟時，若噴丸硬度值降低，則噴丸強度也降低。

（3）噴丸速度 噴丸速度增大時，噴丸強度也提高，但速度過高時，噴丸破碎量增加。

（4）噴射角度 噴丸射流與待噴表面垂直時，噴丸強度最高，因此一般都應保持在這種狀態下進行噴丸處理。若受零件形狀的限制，必須用小角度噴丸，則應適當加大噴丸尺寸與速度。

（5）噴丸的破碎量 噴丸碎片的動能低，破碎的噴丸越多，噴丸強度越低，而且不規則的碎丸會劃傷零件表面，因此應經常清除碎丸，保證噴丸完整率大于85%。噴丸設備與噴砂設備基本相同，只需采用一些輔助裝置來更嚴格地控制噴丸過程。

2.4.3 質量評定

1.清理質量等級

如2.3節所述。

2.表面粗糙度

表面粗糙度和表面清潔度是同時產生的，確定適當的表面粗糙度與確定正確的清潔度要求同樣重要。

表面粗糙度的作用是使涂層與工件表面間的實際結合面積增加，有利于提高涂層結合力；涂層在固化過程中會產生很大的內應力，表面粗糙度的存在可以有效消除涂層中的應力集中，防止涂層開裂；表面粗糙度的存在可以支承一部分涂料的質量，有利于消除流掛現象，對于垂直涂裝的表面，作用尤為明顯。影響表面粗糙度的因素如下：

1）磨料的粒度、硬度、顆粒形狀。

2）工件本身材質的硬度。

3）壓縮空氣的壓力及穩定性。

4）噴嘴與工件表面間的距離及噴嘴與工件表面的夾角。

與表面粗糙度相關的幾個問題：

1）清理時間的長短與表面粗糙度大小幾乎無關。

2）噴嘴與表面之間的夾角會影響表面粗糙度，但在45°～90°時變化不是很明顯。

3）用大顆粒磨料清理難以清理的表面可以提高工作效率，但會使用表面粗糙度值偏高，研究表明，粒度大于1.2mm的磨料造成表面粗糙度值偏高。用小粒度磨料對表面粗糙度值偏高的表面重新清理一遍可以使表面粗糙度值降低到規定要求。