抛丸工艺 | 工件表面的清理和强化处理

在杂技表演中，我们经常能看到表演者将多个球连续抛向空中，这就是拋丸表演。而制造业有一种工艺同样也叫抛丸，你知道吗？

抛丸是一种作用于金属表面的加工工艺，类似于喷砂和喷丸。是通过将球形弹丸颗粒抛到金属工件表面，依靠强大的冲击力改变工件表面粗糙度，也提高了工件后续喷漆的漆膜附着力，从而改善工件的机械性能。

抛丸这种工艺几乎用于机械的大多数领域，如修造船、汽车零部件、飞机部件、枪炮坦克表面、桥梁、钢结构、玻璃、钢板型材、管道内外壁防腐甚至道路表面等等行业应用。

功能

抛丸方法是靠电动机带动叶片产生离心力，将从叶片处输送出来的高速运动的圆形弹丸流连续冲击（60-120m/s）被强化工件表面，迫使工件表面和表层（0.10-0.85mm）在循环性变形过程中发生以下变化：

• 显微组织结构发生改性
• 非均匀的塑变外表层引入残余压应力，内表层生产残余拉应力
• 外表面粗糙度发生变化（Ra Rz）

从而可提高材料和工件疲劳断裂抗力，防止疲劳失效、塑性变形与脆断，提高疲劳寿命。所以抛丸具备对工件表面清理和强化两大功能：

①抛丸清理

就是去除金属表面氧化物，以达到提高外观质量的作用，利用高速运动的弹丸连续冲击金属工件表面，击碎并完全脱落表面附着的氧化皮和锈斑等氧化物。

②抛丸强化

强化功能则是利用高速运动的弹丸连续冲击金属工件表面，让其具有更高的强度。每个冲击弹丸抛向工件就相当于用榔头锤击一下，当金属被撞击时这个点就会被压缩，周围的材料会发生横向位移挤压，从而让零件表面形成致密的保护层。抛丸强化的作用主要是防止拉伸造成工件出现裂纹，而锤击挤压后的金属表面密度更高，不会有缝隙裂纹产生。

设备

作为一种零件表面冷加工工艺，抛丸工艺不需要对零件进行加热，而使用的是足以让金属产生塑性变形的弹丸，通常会使用圆形金属，或陶瓷颗粒等材料作为弹丸，直径根据产品不同一般在0.1至3毫米之间，其大小和形状需要均匀，抛丸的硬度不能低于工件，这样才能让被处理的工件塑性变形，某些弹丸材料可重复使用。

弹丸材料有：强化钢丸、不锈钢丸、铝丸、铜丸、锌丸、铸造锌球、铅丸、镍基合金丸、BGA封装锡球、铅毛、铅毛毡、钢纤。

抛丸使用抛丸机设备在待处理工件表面上推进研磨介质以进行最终修整。抛丸机使用经过特别设计和严格控制的砂轮，可产生离心力并在产品上抛丸。该过程涉及将介质“甩”在表面而不是“吹”介质。抛丸器是抛丸机配件的主要部件。抛丸器由叶轮、分丸轮、定向套、主轴等零件组成。

抛丸机按铸件承载体的结构不同分为滚筒式、链板式、吊挂式抛丸机等。其研磨方法包括离心研磨法、水涡流式研磨法、回转研磨法等。

抛丸机适用于各型铸造企业、造船厂、汽车制造及修配厂、模具厂、阀门厂、摩配厂、钢材厂、钢瓶厂、电镀厂、小五金厂、轴承厂、齿轮厂、门窗厂、建筑企业（钢结构、石材抛丸处理）、橡胶制品（外皮打磨）等企业去除氧化皮、除锈、去毛刺、飞边、型砂、研磨、电镀喷漆，以及钢板、钢管、钢结构、型材抛光预热等前处理。

应用

①金属工件表面清理与质检前准备

几乎所有的铸钢件、灰铸件、 玛钢件、球铁件等都要进行抛丸处理。这不仅是为了清除铸件表面氧化层或热处理后的黑皮、表面细孔、粘砂，同时也是铸件质量检查前不可缺少的准备工序，例如： 

• 大型气轮机机壳在进行无损探伤以前必须进行严格的抛喷丸清理，以保证探伤结果的可靠性。
• 一般铸件生产中，抛喷丸清理是发现铸件表面缺陷如皮下气孔、渣孔以及粘砂、冷隔、起皮等的必不可少的工艺手段。
• 有色金属铸件，如铝合金、铜合金等的表面清理，除清除氧化皮、发现铸件的表面缺陷外，更主要的目的是以抛喷丸来清除压铸件的毛刺和比较光亮的表面质量，获得综合效果。
• 钢材行业。钢板刚出炉是会带一部分毛刺，影响钢材的外观，或者钢材经过雨淋，时间过长引起的铁锈，可用辊道式抛丸机进行清理。
• 硅钢片、不锈钢薄板等在冷轧工序过程中必须进行退火后再进行抛丸或酸洗处理，以保证冷轧钢板的表面粗糙度、厚度、精度。
• 轴承、模具行业表面要求高，使用抛丸机可针对各种毛刺、杂质有效去除等。

抛丸前后对比

②工件强化

根据现代金属强度理论，增加金属内部的错位密度，是提高金属强度的主要方向。实践证明抛丸是增加金属位错结构的行之有效的工艺方法。这对一些金属不能通过相变硬化(如马氏体淬火等)或实现相变硬化的基础上而要求再进一步强化的工件而言，更具有十分重要的意义。在

• 轨道交通
• 航空航天
• 汽车工业
• 国防武器

等领域零部件要求轻质化，但可靠性要求越来越高，其重要工艺措施就是采用抛丸工艺提高构件的强度和疲劳强度。