CN114473887B - 喷丸材料及适用于该喷丸材料的喷丸装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种喷丸材料及适用于该喷丸材料的喷丸装置，喷丸材料包括颗粒长度与直径比不小于2的钢丝切丸，喷丸装置包括喷枪和送料装置，喷枪和送料装置通过管子连接；送料装置包括整理盒和储料仓，储料仓包括用于放置A料的第一储料仓和用于放置B料的第二储料仓，整理盒设于第一储料仓内；所述整理盒为扁平的下部收窄的扇形或矩形盒体，整理盒下部设有开口，整理盒和第二储料仓分别与管子连通；本发明的喷丸材料和喷丸装置，通过扩大钢丝切丸的长径比，并通过磁场使钢丝切丸的排列趋于一致，使钢丝切丸被喷出后其长度方向一端作为击打面对金属表面进行冲击，在同样的压力下，相对于普通喷丸表面处理效果更好，具有较好的应用前景。

Description

喷丸材料及适用于该喷丸材料的喷丸装置
技术领域
本发明属于金属表面加工技术领域，具体涉及一种喷丸材料及适用于该喷丸材料的喷丸装置。
背景技术
喷丸处理是目前广泛采用的一种表面强化工艺，即使用丸粒轰击工件表面并植入残余压应力、产生形变细化组织结构，来提高金属零件抗疲劳、耐磨性、抗应力腐蚀、抗氧化等能力，提高金属件的表面性能，延长金属零件使用寿命。
喷丸处理的优点是设备简单、成本低廉，不受工件形状和位置限制，操作方便，缺点是工作环境较差，单位产量低，效率比抛丸低。喷丸的种类有钢丸、铸铁丸、玻璃丸、陶瓷丸、钢丝切丸等。出于安全等原因，喷丸时的压力一般不大于0.8MPa，想要进一步增加喷丸效果，需要采用成本更高且存在加工死角的抛丸工艺。
申请号为 CN202010474364.9，名称为《基于微粒子钢丝切丸的精细喷丸强化技术》的中国发明专利中，公开了一种采用微粒子钢丝切丸对金属试件进行精细喷丸强化的工艺，能够克服普通钢丝切丸喷丸处理的金属试件表面粗糙度大的不足，且喷丸表层残余压应力、衍射半高宽更大，间接反映喷丸表层组织细化效果更明显，显微硬度更高。其缺点在于，由于微粒子钢丝切丸的粒径更小，整体冲击力较小，虽然能使喷丸表层组织细化效果更明显，但喷丸层的深度可能会存在不足（一般要求喷丸层的深度不小于70μm），对于材料的整体表面性能的提高可能达不到预期效果。
申请号为 CN201510262567.0 ，名称为《一种快速去除热喷涂涂层的方法》的中国发明专利中，公开了一种混合型喷砂磨料（喷砂和喷丸原理相同，实际生产中，两者设备也可通用），包括粒径为0.5-5.0mm合金砂、长宽比在1.0-5.0的异形合金砂和10- 50目的陶瓷砂，合金砂、异形合金砂和陶瓷砂三种原料的质量比为(1～4):(1～4):1；通过优化砂粒的组分配比，将多种喷砂材料进行混合，提高气源压强，有效缩短了旧涂层去除时间，与单一的陶瓷喷砂去除旧涂层相比，时间减少60～80％，实现了旧涂层的高效去除，同时降低了生产成本。缺点在于，喷丸时需要较大的压强，能耗大，且不能达到喷丸工艺的效果。
有鉴于此，有必要提供一种喷丸效率高，喷丸后喷丸层的深度大、金属表面处理效果好的喷丸材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种喷丸后金属表面处理效果好的喷丸材料。
本发明的另一个目的是提供一种适用于上述喷丸材料的喷丸装置。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种喷丸材料，包括A料和B料，所述A料为主磨料，采用颗粒长度与直径比不小于2的钢丝切丸，钢丝切丸为铁磁性材料，且使用前需要对A料中的颗粒通过磁场进行一致性处理，使钢丝切丸的长度方向朝向一致；
所述B料为辅磨料，包括铸铁丸；
所述A料在喷丸材料中所占比重不小于60%。
优选的是，所述铸铁丸的大小与钢丝切丸相适配。
一种适用上述喷丸材料的喷丸装置，包括喷枪和送料装置，喷枪和送料装置通过管子连接；
所述送料装置包括整理盒和储料仓，储料仓包括用于放置A料的第一储料仓和用于放置B料的第二储料仓，整理盒设于第一储料仓内；所述整理盒为扁平的下部收窄的扇形或矩形盒体，整理盒下部设有开口，整理盒和第二储料仓分别与管子连通。
优选的是，所述喷枪具有加长的喷嘴，喷嘴外设有第一磁性整理装置，第一磁性整理装置在喷嘴处产生的磁感线方向与喷嘴的轴向平行或接近平行；磁性整理装置为沿喷嘴长度方向设置的条形磁铁、永磁体圆筒或电磁装置中的一种；第一磁性整理装置将钢丝切丸磁化，并使钢丝切丸的朝向在磁场作用下发生改变，钢丝切丸的长度方向在运动过程中趋近于和磁场方向相一致，从而使抛丸颗粒冲出喷嘴后单点冲击力加强，喷丸效果得以强化。
优选的是，所述整理盒用于对A料进行一致性处理，一致性处理包括：将A料放入整理盒，再将整理盒置于电磁场或两块磁板之间，对整理盒进行震荡或敲击数次后撤去磁场，在此过程中，钢丝切丸在磁场作用下长度方向与磁场趋于平行，使钢丝切丸的长度方向与整理盒的宽度方向接近一致，然后撤去磁场，一致性处理完成后，小心的将整理盒装入第一储料仓中，安装时需。
优选的是，所述第一磁性整理装置的磁极位于自身长度方向的两端。
优选的是，撤去磁场时，沿两块磁板之间的磁场方向使两块磁板逐渐远离整理盒，然后再撤去磁板，以减小撤除磁场时对钢丝切丸整体排列方向的影响。
优选的是，所述第一储料仓形状和整理盒相适应。
优选的是，所述喷嘴为文丘里喷嘴与直桶形喷嘴。
优选的是，所述管子外壁上沿管体设有若干第二磁性整理装置，第二磁性整理装置为条形磁铁或环状永磁体。
本发明的喷丸材料和喷丸装置，通过扩大钢丝切丸的长径比，并通过磁场使钢丝切丸的排列趋于一致，使钢丝切丸被喷出后其长度方向一端作为击打面对金属表面进行冲击，在同样的压力下，相对于普通喷丸表面处理效果更好，具有较好的应用前景。
附图说明
图1为一种适用于本发明喷丸材料的喷丸装置的结构示意图；
图2为一种整理盒的结构示意图。
图中标号为：1-喷枪，2-送料装置，3-管子，4-整理盒，5-储料仓，510-第一储料仓，520-第二储料仓，6-喷嘴，7-第一磁性整理装置，8-第二磁性整理装置。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1
一种喷丸材料，包括A料和B料，所述A料为主磨料，采用颗粒长度与直径比不小于2的钢丝切丸，钢丝切丸为铁磁性材料（优选软磁材料），且使用前需要对A料中的颗粒通过磁场进行一致性处理，使钢丝切丸的长度方向朝向一致；钢丝切丸的长径比越大，端部接触点面积越小，相对惯性越大，冲击效果越好。
所述B料为辅磨料，包括铸铁丸；
所述A料在喷丸材料中所占比重不小于60%。
所述铸铁丸的大小与钢丝切丸相适配，使得送料均匀，对于金属表面的处理效果也较为均匀。添加铸铁丸的主要目的是降低材料成本（铸铁丸材料的价格低于钢丝切丸），同时，由于钢丝切丸的冲击深度较大，加工出来的金属表面效果更为粗糙，采用铸铁丸在参与金属便面冲击的同时，也能在一定程度上降低金属表面的粗糙度。
实施例2
如图1-2所示，一种适用上述喷丸材料的喷丸装置，包括喷枪1和送料装置2，喷枪和送料装置通过管子3连接；
所述送料装置包括整理盒4和储料仓5，储料仓包括用于放置A料的第一储料仓510和用于放置B料的第二储料仓520，整理盒设于第一储料仓内；所述整理盒为扁平的下部收窄的矩形盒体，整理盒下部设有开口，整理盒上部设有微小的气孔，整理盒开口和第二储料仓分别与管子连通。
所述喷枪具有加长的喷嘴6，喷嘴外设有第一磁性整理装置7，第一磁性整理装置在喷嘴处产生的磁感线方向与喷嘴的轴向平行或接近平行；磁性整理装置为沿喷嘴长度方向设置的条形磁铁、永磁体圆筒或电磁装置中的一种；第一磁性整理装置将钢丝切丸磁化，并使钢丝切丸的朝向在磁场作用下发生改变，钢丝切丸的长度方向在运动过程中趋近于和磁场方向相一致，从而使单点冲击力加强，喷丸效果得以强化。本实施例，第一磁性整理装置为永磁体圆筒；
所述整理盒用于对A料进行一致性处理，一致性处理包括：将A料放入整理盒，再将整理盒置于电磁场或两块磁板之间，对整理盒进行震荡或敲击数次后撤去磁场，在此过程中，钢丝切丸被磁化并在磁场作用下长度方向与磁场趋于平行，使钢丝切丸的长度方向与整理盒的宽度方向接近一致，然后撤去磁场，一致性处理完成后，小心的将整理盒装入第一储料仓中。将整理盒装入第一储料仓中时，不应使整理盒产生大的振动或颠倒，以免破坏钢丝切丸排列的一致性。
所述第一磁性整理装置的磁极位于自身长度方向的两端。
撤去磁场时，沿两块磁板之间的磁场方向使两块磁板逐渐远离整理盒，然后再撤去磁板，以减小撤除磁场时对钢丝切丸整体排列方向的影响。
所述第一储料仓形状和整理盒相适应。
所述喷嘴为直桶形喷嘴。
所述管子外壁上沿管体设有若干第二磁性整理装置8，第二磁性整理装置为环状永磁体。钢丝切丸在管子内的运动过程，部分钢丝切丸由于受到碰撞等原因朝向的一致性会改变，第一磁性整理装置和第二磁性整理装置有助于保持和恢复钢丝切丸朝向的一致性。
实施例3
采用实施例2中的喷丸装置，磨料采用的实施例1中的喷丸材料，其中，钢丝切丸平均直径0.3mm，平均长度1.1mm；A料在喷丸材料中所占比重为100%。
对比例1
采用实施例2中的喷丸装置，磨料全部采用B料，铸铁丸直径0.425mm（40目）；A料在喷丸材料中所占比重为0。
实施例3和对比例1均采用压缩气体压力0.5MPa，对国产1144钢材进行正常时间的喷丸处理，所得结果比较如下：
实施例3中，所得国产1144钢材的喷丸层60μm处的硬度为290-310HV，与基体金属相比较硬度增加值为110-120HV，喷丸层的平局深度为95μm。
对比例1中，所得国产1144钢材的喷丸层60μm处的硬度为280-300HV，与基体金属相比较硬度增加值不小于100-110HV，喷丸层的平局深度为80μm。
由此可见，在同样的压力下，相对于普通喷丸处理，本发明的喷丸装置喷丸层能够造成更深的喷丸层，处理后的喷丸层60μm处的硬度更大，具有更好的喷丸处理效果。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (9)

1.一种喷丸装置，包括喷枪和送料装置，喷枪和送料装置通过管子连接；
所述喷丸装置采用的喷丸材料包括A料和B料，所述A料为主磨料，采用颗粒长度与直径比不小于2的钢丝切丸，钢丝切丸为铁磁性材料，且使用前需要对A料中的颗粒通过磁场进行一致性处理，使钢丝切丸的长度方向朝向一致；所述B料为辅磨料，包括铸铁丸；
所述送料装置包括整理盒和储料仓，储料仓包括用于放置A料的第一储料仓和用于放置B料的第二储料仓，整理盒设于第一储料仓内；所述整理盒为扁平的下部收窄的扇形或矩形盒体，整理盒下部设有开口，整理盒和第二储料仓分别与管子连通；
所述喷枪具有加长的喷嘴，喷嘴外设有第一磁性整理装置，第一磁性整理装置在喷嘴处产生的磁感线方向与喷嘴的轴向平行或接近平行；磁性整理装置为沿喷嘴长度方向设置的条形磁铁、永磁体圆筒或电磁装置中的一种；第一磁性整理装置将钢丝切丸磁化，并使钢丝切丸的朝向在磁场作用下发生改变，钢丝切丸的长度方向在运动过程中趋近于和磁场方向相一致，从而使单点冲击力加强，喷丸效果得以强化。
2.根据权利要求1所述的喷丸装置，其特征在于，所述A料在喷丸材料中所占比重不小于60%。
3.根据权利要求1所述的喷丸装置，其特征在于，所述铸铁丸的大小与钢丝切丸相适配。
4.根据权利要求1所述的喷丸装置，其特征在于，所述整理盒用于对A料进行一致性处理，一致性处理包括：将A料放入整理盒，再将整理盒置于电磁场或两块磁板之间，对整理盒进行震荡或敲击数次后撤去磁场，在此过程中，钢丝切丸在磁场作用下长度方向与磁场趋于平行，使钢丝切丸的长度方向与整理盒的宽度方向接近一致，然后撤去磁场，一致性处理完成后，小心的将整理盒装入第一储料仓中。
5.根据权利要求1所述的喷丸装置，其特征在于，所述第一磁性整理装置的磁极位于自身长度方向的两端。
6.根据权利要求4所述的喷丸装置，其特征在于，撤去磁场时，沿两块磁板之间的磁场方向使两块磁板逐渐远离整理盒，然后再撤去磁板，以减小撤除磁场时对钢丝切丸整体排列方向的影响。
7.根据权利要求1所述的喷丸装置，其特征在于，所述第一储料仓形状和整理盒相适应。
8.根据权利要求1所述的喷丸装置，其特征在于，所述喷嘴为文丘里喷嘴与直桶形喷嘴。
9.根据权利要求1所述的喷丸装置，其特征在于，所述管子外壁上沿管体设有若干第二磁性整理装置，第二磁性整理装置为条形磁铁或环状永磁体。
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