張瑞 *，董超，馮賢平

（1.山東山推機械有限公司，山東 濟寧 272000；2.山推工程機械股份有限公司，山東 濟寧 272000）

1 殘余彈丸的產(chǎn)生

1.1 拋丸處理原理

拋丸是通過拋丸器將彈丸加速并拋射到結(jié)構(gòu)件表面，通過彈丸的沖擊和切削作用，將工件表面的氧化皮、銹蝕、焊渣等除去的一種高效涂裝前處理工藝。

噴丸處理與拋丸的原理相同，所不同的是噴丸是通過壓縮空氣將彈丸噴射出來，彈丸的飛行速度比拋丸的要低，一般是采用人工操作，效率較拋丸低得多。

1.2 拋丸生產(chǎn)工藝

拋丸的工藝非常簡單，將工件按工藝要求吊裝好，采用一定的輸送方式將工件輸入到拋丸室后，關(guān)閉室體門開始拋丸，在工藝規(guī)定的拋丸時間后停止拋丸，并對工件進行清理(有的是輸送到下一個工位進行清理，有的則是落到車間地面進行清理)。對于沒有機械加工表面或加工精度很低的工件(拋丸粗糙度不影響其設(shè)計及裝配性能)，可以不進行屏蔽，直接上線。拋丸后工件上殘余彈丸及粉塵一般是不可避免的，因此，拋丸后必須進行清理。拋丸處理下線的工件可進入噴漆線進行噴漆，但噴漆前還應(yīng)進行吹掃，徹底去除表面殘余粉塵。拋丸生產(chǎn)中工件輸送的方式有很多種，如臺車式、輥道式、懸掛式等，不同的輸送方式適用于尺寸、質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模不同的工件。

1.3 殘余彈丸的產(chǎn)生

造成拋丸后工件上殘余彈丸的原因有多方面，既有工件本身結(jié)構(gòu)的原因，也有因吊具結(jié)構(gòu)不合理而造成的。由于工件結(jié)構(gòu)、形狀各不相同，有的較為規(guī)則，但更多的是不規(guī)則的，甚至在結(jié)構(gòu)上十分復(fù)雜，有的還存在內(nèi)腔結(jié)構(gòu)。由于拋丸室體、工件形狀、吊裝方式等不同，彈丸從拋丸器拋射出來后的運行軌跡各不相同，有的垂直打在工件表面，然后彈回、掉落，有的以一定角度打在工件表面，再按一定的角度彈出并撞擊到工件其他表面或者是拋丸室體內(nèi)壁；有的也會直接打到拋丸室體對面的內(nèi)壁上，并反彈打到工件上或落到底部；有的彈丸甚至與對面拋射過來的彈丸撞擊，改變方向后運行。彈丸從拋丸器拋射出來并高速運行，通過撞擊和重力影響，方向不斷改變，速度不斷降低。當(dāng)彈丸落到工件水平面并由于阻力作用而速度變?yōu)榱銜r，彈丸就會停留到工件平面上。當(dāng)然，停留到水平面的彈丸也可能會在后續(xù)高速飛入彈丸的撞擊下重新獲得動能，離開工件水平面，但最終還是會有彈丸殘留下來，如圖2中a、b、c 的上表面。對于一些存在腔體結(jié)構(gòu)的零件，腔體內(nèi)部往往是拋丸效果差的地方，但也是彈丸最容易殘留的地方，如圖2中的b、c。很多工件的結(jié)構(gòu)遠比b、c 所示的還復(fù)雜，彈丸一旦進入便很難彈射出來，會在里面不斷地折射改變方向直到速度降為零，沉積到腔體內(nèi)部死角部位。另外，有的結(jié)構(gòu)件采用非連續(xù)的焊縫，焊在一起的兩個零件之間存在一定間隙，由于彈丸撞擊到工件、吊具、室體等表面會改變方向，朝各個方向彈射，部分會恰好進入焊接縫隙之中，并卡在里面或多個彈丸擠壓后卡在里面，如圖1中的d。

圖1 4 種工件結(jié)構(gòu)上彈丸殘留示意圖 Figure 1 Schematic diagram of pill residue on four kinds of workpiece structures

另外，彈丸不僅僅殘余在工件上，由于吊具結(jié)構(gòu)不合理，還會殘余到吊具上，而且常常被忽視。比如在吊具型材的選擇上，如果選用矩形管且使用過程中有平面處于水平方向，上面就可能會有彈丸殘留。另外，吊具如果存在像工件一樣的非連續(xù)焊縫，縫隙中也同樣會有彈丸殘留。

2 殘余彈丸的危害

工件上殘余彈丸的存在會給涂裝生產(chǎn)和涂裝質(zhì)量造成不利的影響，過多的殘余彈丸會增加工人吹掃、清理的工作量。殘余彈丸清理不干凈則會影響到后續(xù)的涂裝質(zhì)量甚至影響到產(chǎn)品的性能。吊具上的殘余彈丸在工件輸送、噴漆過程會被抖落到工件上或地上，而工件上的殘余彈丸同樣會產(chǎn)生各種危害，還會落到未干的漆膜表面，影響漆膜外觀質(zhì)量。

2.1 增加清掃工作量

從拋丸工藝來看，拋丸以后的清理是必須的，因為拋丸產(chǎn)生的大量粉塵會吸附或沉積在工件表面，不徹底清理會影響到漆膜附著力和外觀。彈丸在工件上的殘留對一些工件而言是不可避免的，因此對殘余彈丸的清理也是必要的。但是過多的殘余彈丸會增加零件清掃的工作量。筆者見過一個工件拋丸后的殘余彈丸超過500 kg，而且由于工件結(jié)構(gòu)的關(guān)系，清理十分困難。

2.2 造成現(xiàn)場安全隱患

殘余彈丸隨工件一起從拋丸室出來，在工件裝卸、運動過程中由于工件的抖動，彈丸會被抖落或震落到車間地面上。由于彈丸是圓形或橢圓形的，踩在上面極容易讓人滑到，導(dǎo)致安全事故。一些拋丸車間為了防止彈丸引起的人員滑到，只能不斷地清掃現(xiàn)場地面。

2.3 增加成本

一些箱體結(jié)構(gòu)工件由于內(nèi)腔有很多筋板，結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，拋丸時彈丸一旦從開孔或盲孔進入，難以清理出來，會隨工件轉(zhuǎn)走。彈丸是循環(huán)使用的輔料，一旦隨工件帶走就無法循環(huán)使用，需要補充新的彈丸，造成生產(chǎn)成本的增加。

2.4 影響涂裝質(zhì)量

拋丸作為涂裝前處理工序，其重要性不言而喻，但是對涂裝產(chǎn)品而言，人們不愿意看到漆膜中有殘余的彈丸，這和不愿意看到焊縫周圍的焊渣焊豆一樣。一些存在死角的工件，彈丸清理不干凈時噴上漆也會顯露出來(如圖2a)，甚至使漆膜無法真正覆蓋到工件表面，這也是造成噴漆工件死角部位容易生銹的原因之一。另外，如果拋丸、噴漆是連續(xù)輸送的，存在于吊具上的殘余彈丸在噴漆過程中會由于工件升降振動而掉落到濕的漆膜上，造成外觀弊病，如圖2b所示。

圖2 死角處及漆膜上的殘余彈丸 Figure 2 Residual pill at dead angle and on surface of film

2.5 影響裝配

結(jié)構(gòu)件上一般會存在大量的螺紋孔和少量的銷孔，有的螺紋孔和銷孔還是盲孔。如果彈丸進入到這些螺紋孔或銷孔里面且未能徹底清理，就會影響到后續(xù)的裝配。對螺紋孔而言，如果螺紋間存在彈丸，螺栓就打不進去，甚至卡死，破壞螺紋，嚴重影響到裝配工序的正常進行。

2.6 影響設(shè)備運行

采用拋丸作為涂裝前處理的除了普通的結(jié)構(gòu)件，還有一些與液壓系統(tǒng)相關(guān)的工件，如推土機的后橋是采用中厚板焊接的結(jié)構(gòu)件，在整機裝配中，后橋箱體內(nèi)的油液與一些工作管路及傳動件部位是相通的。推土機后橋結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，拋丸過程中彈丸殘余較多，如果清理不徹底，哪怕只是殘留幾顆，在推土機工作過程中都有可能隨油液循環(huán)進入管路乃至液壓閥，導(dǎo)致液壓閥卡死，造成設(shè)備運行故障。另外，殘留彈丸還有可能進入傳動系統(tǒng)，造成齒輪之間的卡阻，使設(shè)備發(fā)生異響并使設(shè)備停運。

2.7 影響產(chǎn)品市場

一些箱體結(jié)構(gòu)或腔體結(jié)構(gòu)內(nèi)殘余的彈丸既不影響涂裝質(zhì)量，也不影響后續(xù)的裝配和設(shè)備的正常運行。但是，在用戶對設(shè)備的使用過程中，由于顛簸、振動，會有一些彈丸被抖落出來。這雖然不是什么故障，但是給用戶留下了不好的印象，一些不了解設(shè)備制造工藝的用戶甚至?xí)詾槭谴髥栴}，要求服務(wù)或索賠。服務(wù)人員不得不花口舌向用戶解釋，有時雖然能成功化解矛盾，但畢竟在用戶心里留下了陰影，并由此影響到用戶的忠誠度及產(chǎn)品市場。

3 避免或減少殘余彈丸的措施

只要是工件進行拋丸處理，就有可能產(chǎn)生殘余彈丸。但是，對一些工件而言，殘余彈丸可以減少，甚至可以避免。

3.1 改進工件結(jié)構(gòu)設(shè)計

采用磷化處理的薄板工件，也會存在殘余液體。對涂裝噴漆而言，殘余液體的危害比殘余彈丸還要大，在噴漆時是絕對不允許的。但是通過工藝孔的設(shè)計，可以很好地解決殘余液體問題。結(jié)構(gòu)件可以參考磷化工藝孔的設(shè)計，在進行工件結(jié)構(gòu)設(shè)計時同步考慮工件在拋丸處理時的吊裝方向，在一些易存殘余彈丸的死角部位，如不影響工件強度，可設(shè)計漏丸工藝孔，一方面可以減少殘余彈丸的堆積，另一方面易于殘余彈丸的清理。另外，零件焊接的焊縫盡可能采用連續(xù)焊，避免縫隙的存在，從而避免彈丸進入和殘留。

3.2 用合理的方式吊裝

工件不同的吊裝狀態(tài)所殘留彈丸的幾率不一樣，有的甚至可以避免。如圖3所示，同一個工件采用不同的吊裝方式形成的殘余彈丸各不相同，a 狀態(tài)有3 個朝上水平面可能會有殘余彈丸，而且凹面還可能形成大量堆積的殘余彈丸；b 狀態(tài)有2 個朝上水平面可能會有殘余彈丸，但存丸面較??；c 狀態(tài)只有1 個朝上水平面可能會有殘余彈丸，但存丸面較大；d 狀態(tài)所有面都沒有處于水平，因此彈丸在工件上無法停留，不存在彈丸殘留的可能。

圖3 不同吊裝狀態(tài)的工件拋丸后形成的殘余彈丸 Figure 3 Residual pill formed on workpiece in different hanging status after shot blasting

3.3 改進吊具結(jié)構(gòu)設(shè)計

由于一些彈丸是殘留在拋丸過程使用的吊具上，因此可以通過吊具結(jié)構(gòu)的改進來完全避免彈丸的殘留。如圖4所示的吊具，其吊梁可采用矩形管材或圓形管材。如果在拋丸過程中矩形管材吊梁處于圖5中的a 狀態(tài)，則有朝上的水平面，會殘留彈丸。同樣是矩形管材吊梁，在拋丸過程中處于圖5中的b 狀態(tài)，則不存在朝上的水平面，彈丸也無法殘留。圓形管材吊梁由于彈丸在上面無法停留，也不會形成殘余彈丸，見圖5中的c。另外，吊梁兩端如果不封上，也會有 彈丸進入孔內(nèi)并殘留下來，因此兩端必須采用焊接板封堵。

圖4 工件吊具示意圖 Figure 4 Schematic diagram of workpiece lifting tool

圖5 圓形吊梁和2 種懸掛方式的矩形吊梁示意圖 Figure 5 Schematic diagram of round hanging beam and rectangular hanging beam of two kinds of hanging modes

3.4 采用屏蔽工裝

一些箱體結(jié)構(gòu)的工件，箱體內(nèi)部不需要噴漆，也用不著拋丸。但是，由于箱體上存在一些開口或兩端沒有封堵，就會有彈丸進入且不容易清理。因此，在拋丸時可想辦法將端口或孔口屏蔽，不讓彈丸進入，如圖6所示。屏蔽可采用鋼板或帶有強磁力的橡膠板。對于開口周圍有螺紋孔的開口或打孔，可采用鋼板屏蔽，并用工藝螺栓固定到箱體上，這樣也保證了螺紋在拋丸過程中不被打壞。無論孔口周圍是否有螺紋孔，均可采用強磁力的橡膠板進行屏蔽(該法使用十分方便，已被廣泛應(yīng)用)。另外，盲孔可采用錐形橡膠棒進行屏蔽。

圖6 開口的箱體及開口處的屏蔽 Figure 6 Ringent box and shielding for ringent position

4 殘余彈丸的清理

殘余彈丸如果在噴漆前能夠得到徹底清理，就不會對涂裝質(zhì)量造成影響。因此拋丸后的清理十分重要，雖然它不能避免殘余彈丸的形成，卻是避免殘余彈丸造成危害的關(guān)鍵。殘余彈丸的清理需根據(jù)殘留位置的不同，采取不同的方法。

4.1 工件翻個

一些工件如果在拋丸吊裝時凹口朝上，會沉積大量的殘余彈丸，清理工作量大。如果工件是輸送到拋丸線外進行清理的，可采用車間的起重設(shè)備將工件吊起在地面翻轉(zhuǎn)，將里面的彈丸倒出來。但是，如果拋丸線上設(shè)有清理室(不允許下線)，就不能采用這種方法。此外，這種方法不能清理工件上的殘余粉塵。

4.2 壓縮空氣吹掃

壓縮空氣吹掃是拋丸后清理最常用的方法，使用十分簡單，只需要將車間壓縮空氣接到專門的槍上，打開槍上的空氣閥門就可以進行清理作業(yè)。壓縮空氣清理效率最高，不僅能吹掃彈丸，而且能吹掃工件表面的粉塵。對于結(jié)構(gòu)簡單的工件朝上平面殘余的彈丸，壓縮空氣清理效果最好。對一些帶有型腔結(jié)構(gòu)的工件，如果底部有開口，采用壓縮空氣也可將殘余彈丸吹掃出來。但是，一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工件，使用壓縮空氣并不能徹底對其腔內(nèi)殘余彈丸進行清理，還需配合其他方法。另外，拋丸線上沒有清理室，工件需吊到車間進行清理的，也不宜采用壓縮空氣吹掃殘余彈丸(可吹掃殘余粉塵)，因為車間壓縮空氣(壓力在0.3 ～ 0.6 MPa)會將彈丸吹得四處散落，造成安全隱患。當(dāng)然，如果壓縮空氣的壓力太小，清理的效率和效果都會降低。

4.3 工業(yè)吸塵器吸附

一些工件腔內(nèi)的彈丸，在采用壓縮空氣吹掃時，由于開口遠遠小于腔體內(nèi)部尺寸，殘余彈丸被壓縮空氣吹起后會被擋回去，因此吹掃不出來。在這種情況下，可變吹為吸，即采用吸塵器進行清理，將吸塵器吸頭伸入到腔內(nèi)，直接將彈丸吸走。清理殘余彈丸的吸塵器的工作原理和家庭用除塵器一樣，但要求有較大的功率，能夠?qū)⒅睆綖?.6 ～ 1.2 mm 的鋼丸吸起并輸送到所附帶的容器內(nèi)。

4.4 磁力筆吸附

有些內(nèi)部結(jié)構(gòu)在拋丸時彈丸能進入，如孔徑較小、深度較大的盲孔，里面殘余的彈丸采用壓縮空氣吹不出來，吸塵器也無法伸入。此時，可采用磁力筆進行清理。將磁力筆伸到空腔里面，將里面的彈丸吸附出來。當(dāng)然，采用磁力筆進行清理的效率十分低，只用于少數(shù)特殊且其他方法清理不了的情況。

5 結(jié)論

小小的彈丸為涂裝前處理發(fā)揮了巨大的作用，但是它在工件及吊具上的殘留，也給涂裝生產(chǎn)人員帶來各種麻煩，會影響整體的生產(chǎn)效率，造成材料浪費和成本增加，還會影響產(chǎn)品質(zhì)量。

拋丸后工件上殘余的彈丸是結(jié)構(gòu)件涂裝中普遍面臨的難題，但是通過結(jié)構(gòu)設(shè)計和吊裝方式的改進是可以減少的，對一些工件而言甚至是可以避免的。在將殘余彈丸的數(shù)量降低到最低的情況下，再通過采用各種方法進行徹底清理，就可以避免殘余彈丸對噴漆質(zhì)量及后續(xù)產(chǎn)品的影響。