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拋丸處理在鋼鐵冷鍛加工中的應用

文章出處:原創 編輯:拋丸機發表時間:2015-3-29 12:55:36 瀏覽人數:591,1,0
  摘要:鋼鐵冷鍛加工中的磷化工序一般采用酸洗法去除毛坯上的氧化膜。現介紹用拋丸處理工藝替代酸洗方法,可以大幅度減少工業污染,降低生產成本,提高工藝質量。

  自三十年代德國人首次完成鋼鐵冷鍛加工以來,磷化—皂化處理一直是最有效的鋼鐵冷鍛加工前處理工藝。典型的磷化、皂化處理工藝流程為:

  脫脂→水洗→酸洗→水洗→磷化→水洗→皂化→干燥。
拋丸處理在鋼鐵冷鍛加工中的應用
  上述工藝流程中的酸洗工序主要是為了蝕除毛坯表面的氧化皮,并使金屬表面裸露出新的基體,從而在下道磷化工序中生成與金屬基體結合牢固的致密的磷酸鹽皮膜。由于一般的退火設備缺少氣氛?;?因此.鋼鐵冷鍛毛坯退火后往往披著一層厚厚的氧化皮。要完全蝕除這一層氧化皮,一般需要在10%~20%的熱硫酸溶液中浸泡20分鐘以上。這樣的酸洗要耗用較多的酸,并且產生大量的廢水廢渣,對環境帶來了很大的污染。而“三廢”治理所需費用及高,一般中小企業經濟上承受不起。

  另外,從技術角度來看,酸洗時間過長對冷鍛產品有著不利的影響。鋼鐵毛坯在酸洗過程中吸收了過量的酸蝕產物—氫氣,如不進行必要的除氫處理,將會在以后的服役過程中產生危險的“氫脆”現象,使結構發生脆斷。有時,我們在鋼鐵冷鍛加工中會聽到金屬在變形時發出“叭叭”的響聲,這就是金屬吸收的過量的氫氣在“作怪”。

  為了克服上述酸洗工藝的弊病,有些工廠在毛坯退火后用滾桶清理方法去除氧化皮,在一定程度上減少了酸洗工作量。但滾桶清理法僅對實心毛坯有效。而且,滾桶清理操作強度大,設備占地面積大,又要耗用大量工業用水,環境污染比酸洗好不了多少,生產效率也不高。

  為了適應專業化冷鍛生產所提出的優質、高效、低污染的要求,冷鍛行業在前處理中,開始使用了拋丸技術。本來,拋丸處理僅僅用于鑄件的表面清理。后來,推廣到鍛造行業,用于小型鍛件的氧化皮清理,取代了落后的酸洗工藝。到了八十年代,在塑性加工領域中,幾乎原來用酸洗去除氧化皮的工序,如鋼板冷軋、鋼管冷拉以及鐵桶油漆前去除氧化皮工序,都由酸洗逐漸改為拋丸處理了。

  鋼鐵冷鍛前處理引入拋丸技術后,帶來了許多好處。首先,拋丸處理清理了毛坯內外表面上的絕大部分氧化皮,即使是孔徑比達到2以上,孔徑小于紹mm的深孔都能得到很好的清理。經拋丸清理后的工件在磷化前只需酸洗一分鐘,酸的消耗降到了最低,而且由于酸洗時間短,避免了令人討厭的“氫脆”問題。
拋丸處理在鋼鐵冷鍛加工中的應用
  拋丸處理在清理表面氧化皮的同時,將毛坯.表面打出許多密布的小坑,這些坑洼直徑多在1mm左右,深度小于0.2mm??嫉P惱廡┛油莼嵊跋烀鞅礱嬤柿?后來在冷鍛過程中發現,這些坑洼的存在對冷鍛過程有著意想不到的好處。原來在皂化處理時,這些坑坑洼洼容納了較多的皂化劑。金屬冷鍛時,這些儲存在小坑里的潤滑劑不斷釋放出來,補充了金屬流動所引起的潤滑劑的不足。另外,表面有著坑洼的毛坯減少了與模具直接接觸的面積,從而在金屬變形的初始階段,可以大幅度減少與模壁的摩擦。這些好處在變形量較大的冷鍛過程中特別明顯。最終,毛坯表面的坑洼在金屬流動過程中逐漸被模壁熨平。所以,冷鍛件的表面質量從本上不受拋丸處理的影響。

  拋丸處理對磷化層質量也有直接的影響。由于金屬丸粒高速撞擊毛坯,使表面金屬內能升高,從而提高r毛坯金屬與酸洗液和磷化液反應的速度,提高了前處理生產率,并使磷化皮膜致密程度提高,從而提高了磷化處理質量。

  拋丸處理還具有較高的自動化程度和很高的生產率。一臺中規格的拋丸機一次裝料可處理80k0g的冷鍛毛坯,處理時間20分鐘,一天可處理幾十噸鋼坯。所以拋丸技術又是一項高效率的生產技術。生產過程中產生的氧化鐵粉塵通過布袋集塵器收集;用過的廢鋼丸可以回收并摻入廢鐵屑中回爐熔煉,因此,拋丸生產中沒有使人頭疼的“三廢”處理問題,同時拋丸處理用的鋼砂可以多次反復使用,因而生產成本低于酸洗工藝。

  目前,拋丸處理用的丸砂有兩種:一種是冷拔鋼絲切丸,鋼絲直徑在朔.smm~丸.2mm之間,切斷長度等于鋼絲直徑。另一種是特制的尖粒砂,是采用高硬度的合金白口鐵經破碎機破碎篩分而制成,使用時一般混入50%的白口鐵球丸使用。粒度視被處理毛坯的大小和表面質量要求選擇,一般在60一80目之間。被拋丸處理的毛坯表面完全露出金屬的光澤,目測無氧化黑斑,表面密布直徑如.5mm以上的麻點。如欲獲得更大的坑洼效果,可選用更大直徑的鋼丸。

  拋丸處理用拋丸設備一般選用橡膠履帶式拋丸機,如日本日鑄公司生產的NTB一151LA型拋丸機。這種拋丸機可實行機械化上下料;生產過程自動控制;機器密封性好;內部間隙小,可適應細小零件的拋丸加工。工作時噪聲和粉塵泄漏很小,適合于現代工業文明生產。

  綜上所述,拋丸加工在鋼鐵冷鍛加工的前處理工序中,已經獲得了廣泛的使用,并取得了良好的使用效果。目前,在日本等工業化國家里,拋丸技術已基本上取代了酸洗工藝。在我國,也有一些廠家開始使用拋丸除銹技術。但由于國產拋丸設備主要設計用于鑄件清理用,不能適應冷鍛毛坯的工藝要求,因此,拋丸技術在冷鍛行業一時難以推廣。隨著環境?;さ暮羯嚼叢礁?可以想象,不久的將來,拋丸除銹技術必將在冷鍛前處理工序中獲得廣泛的應用,并最終取代酸洗工藝。

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