HQ鑄鋼丸在鑄造汽車零部件拋丸清理中的應用

概述

隨著國內汽車工業(yè)的快速發(fā)展的，中國汽車用鑄鐵件、鑄鋼件產(chǎn)量居世界第一，對鑄件表面拋丸清理質量要求越高，國內從 Disa 公司、PANBORN 公司、Wheelabrator 公司、Rosler 公司、Sintobrator公司、德國 BMD 等公司、瑞士 GF 公司引進了大量的自動機械手式、連續(xù)通過式、吊鉤式、滾筒式拋丸鑄件清理設備，用于鑄件拋丸清理，它們具有大葉片、高轉速、直連式、拋丸量大、多個拋頭、工件可自動往復轉動等特點；而現(xiàn)國內廠家生產(chǎn)的鑄鋼丸使用時破碎率高、壽命短、循環(huán)利用率低、除塵量大、鑄件清理不干凈、清理后顏色發(fā)暗、清理速度慢，不能滿足拋丸清理的需求，為此山東開泰集團有限公司開發(fā)了 HQ 鑄鋼丸、低碳鑄鋼丸等產(chǎn)品，并起草 GB/T18838.3-2008 涂覆涂料前鋼材表面處理噴射清理用金屬磨料的技術要求第 3 部分：高碳鑄鋼丸和砂、GB/T18838.4-2008 涂覆涂料前鋼材表面處理噴射清理用金屬磨料的技術要求第 4 部分：低碳鑄鋼丸 2 項國家標準，滿足了鑄件對拋丸清理的需求。

1. HQ 鑄鋼丸性能技術指標

HQ 鑄鋼丸性能指標達到 GB/T18838.3-2008 涂覆涂料前鋼材表面處理噴射清理用金屬磨料的技術要求第 3 部分：高碳鑄鋼丸和砂技術要求，與普通鑄鋼丸性能技術對比結果見表 1，使用 ERVIN 壽命試驗機，在 61m/s 拋射速度下、用 0.425mm 篩分磨料破碎后的磨料，采用面積法測定 HQ 鑄鋼丸S460（1.4mm），硬度為 HRC45，結果表明：HQ 鑄鋼丸 100%替代法的使用壽命可達 3000 次以上，具有良好的耐磨性。

2.HQ 鑄鋼丸在拋丸清理中測試

HQ鑄鋼丸在拋丸清理中測試中，測試了鑄件拋丸清理中最重要的兩個技術指標是：表面覆蓋率、表面粗糙度。

表面覆蓋率即拋丸清理后表面彈痕占據(jù)的面積與要求拋丸的面積之間的比值，一般達到100%表面覆蓋率時，即可相當于非常徹底的拋丸除銹，表面應無可見的粘砂、氧化皮、鐵銹、燒結層等附著物,任何殘留的痕跡應僅是點狀或條紋狀的輕微色斑即鑄件表面清潔度達到Sa2.5級，表面覆蓋率（表面清潔度）與拋丸時間、鑄鋼丸規(guī)格有關。

表面粗糙度即拋丸清理后表面較小間距和微小峰谷不平度即粗糙度的技術指標，鑄件清理后表面粗糙度可用Ra或Rz兩個指標來表示，兩者之間換算關系為：Ra×6=Rz，測量時，應在達到100%表面覆蓋率后，用粗糙度標準比較樣塊對比評判，或采用觸針法測定，在拋射速度一定時，表面粗糙度與鑄鋼丸規(guī)格有關。

選用三種不同規(guī)格的 HQ 鑄鋼丸，在拋射速度 67m/s 下，對灰口鑄鐵件表面進行拋丸測試，表 3 表明：使用 2.0mm、1.2mm、0.6mm 三種 HQ 鑄鋼丸拋丸清理時，等同拋射次數(shù)（時間），隨顆粒尺寸的減小，表面覆蓋率逐漸提高；如 50 次拋射時，2.0mm、1.2mm、0.6mm 高碳鑄鋼丸的覆蓋率分別為 12%、51%、83%；100 次拋射時，2.0mm、1.2mm、0.6mm 高碳鑄鋼丸的覆蓋率分別為 50%、80%、98%，等同拋射次數(shù)下，隨 HQ 鑄鋼丸顆粒尺寸的減小，表面覆蓋率逐漸提高；表 4 表明：使用顆粒尺寸 2.0mm、1.2mm、0.6mm 拋三種 HQ 鑄鋼丸清理時，達到 100%覆蓋率時，表面粗糙度 Rz 值分別為 110.25μm、80.98μm、46.23μm，表面粗糙度隨 HQ 鑄鋼丸顆粒尺寸的減小表面粗糙度降低。

GB/T 23576－2009 拋噴丸設備通用技術規(guī)定：達到 98%覆蓋率，即可認為是 100%覆蓋率，2 倍100%覆蓋率所需時間，為 200%覆蓋率，表 3、4 中，使用 2.0mm 的 HQ 鑄鋼丸與 0.6mm 的 HQ 鑄鋼丸相比拋丸時間延長，如 100 次拋射次數(shù)，2.0mm 的 HQ 鑄鋼丸的表面覆蓋率僅為 50%，若要達到100%覆蓋率則需 400 次循環(huán)拋射，但它獲得了最高的粗糙度，為 110.25μm，這點也應引起注意的是合理的選擇粗糙度，可降低拋丸時間。

表3：三種HQ鑄鋼丸拋丸覆蓋率測試結果

表4：三種HQ鑄鋼丸拋丸清理表面粗糙度測試結果

顆粒規(guī)格/標稱尺寸 mm	S660/2.0mm	S390/1.2m m	S230/0.6mm
達到 98%覆蓋率所需循環(huán)/次	400	250	100
表面粗糙度 Rz 值/μm	110.25	80.98	46.23

3.山東開泰HQ鑄鋼丸優(yōu)勢

1、與高碳鑄鋼丸相比：HQ系列鑄鋼丸組織為回火屈氏體+彌散分部碳化物，使其壽命延長，與高碳鑄鋼丸相比硬度高HRC3～4，可提高清理速度，從而降低清理費用20％；

2、與鑄鐵丸相比：鑄鐵丸雖然硬度大但脆性很大，在反復高速沖擊的使用條件下，極易破裂、粉碎，從而使用壽命短，碎丸粉塵大，設備磨損快，使用成本高；

3、與鋼絲切丸相比：鋼絲切丸雖韌性好、不易碎，其廢舊鋼絲繩原料來源不足，規(guī)格單一。

HQ系列鑄鋼丸產(chǎn)品技術含量高、性能好、壽命長，是高碳鑄鋼丸、鑄鐵丸的理想換代產(chǎn)品，具有很高的實用價值和巨大的市場潛力。HQ系列鑄鋼丸具有硬度適中（HRC40～50）、韌性好、耐沖擊、耐磨損、不破碎、裂紋少等特點，使用壽命比高碳鑄鋼丸高25～30％，可減少磨料消耗和資源消耗，大大降低粉塵污染對環(huán)境的破壞；拋丸清理工藝方法也可部分替代現(xiàn)在國內工廠通常采用的鋼材酸洗除銹方法，是國內優(yōu)先推廣的環(huán)保工藝；拋丸清理工藝方法可有效地降低環(huán)境污染，有利于保護環(huán)境。

HQ系列鑄鋼丸，對其組成進行了調整，一方面，降低了碳的含量，減少了鑄態(tài)凝固成丸后的成分偏析及表面微裂紋，半成品經(jīng)再次淬火及回火，可完全消除成分偏析所導致的網(wǎng)絡碳化物，降低了脆性，改善韌性，降低破碎和磨損量；另一方面，添加了微量的其它合金元素可提高淬透性，在基體組織中形成比（Fe、Mn）3C硬度更高、彌補分布更好的Cr7C3、Cr23C6、VC、MoC3碳化物，在基體中起彌散強化作用，抵消碳含量降低，使硬度降低的不利影響，可提高淬火、回火后的硬度，并改善韌性，提高耐沖擊性和耐磨損性，能使使用壽命延長30%。

結語

山東開泰集團有限公采用榮獲山東省科技進步二等獎的工藝裝備技術生產(chǎn)的不同規(guī)格的HQ鑄鋼丸，分別在一汽、高丘六和、三聯(lián)、重汽、勤美達、泰克西、勝地等廠家，對不同材質的發(fā)動機缸體、排氣管、汽缸蓋、輪轂、剎車盤，管件等鑄件進行長期拋丸清理生產(chǎn)驗證，結果表面拋丸清理后鑄件表面覆蓋率可達到100%、表面清潔度達到Sa2.5、表面粗糙度達到Rz 30μm～120μm，滿足相應質量要求，清理后外觀見圖1，對比普通鑄鋼丸使用HQ鑄鋼丸可提高能力傳遞值10～20%、降低清理時間，10～20%，降低用戶生產(chǎn)成本20～30%，具有節(jié)電、降低粉塵污染、保護環(huán)境等效果。