研究和生产实践表明，铸件的表面质量不仅与造型材料（原砂粒度_1、原砂细度_21、涂料口1）、造型工艺、铁水充填有关[61]，还与抛丸处理（喷丸）清洗工艺。铸件清理所用钢丸的性能（密度、硬度、形状）和粒度分布不仅直接影响铸件的表面质量，而且与清理效率有很大关系。因此，国内外对钢丸的性能及如何选择进行了大量的研究[11-131]。但国内铸件清理很少使用级配钢丸，生产上多采用单粒钢丸。同时，关于清理过程中钢丸粒径变化对清理效率和表面粗糙度影响的研究也很少。通过实验和生产应用，研究了钢丸的性能、粒度和抛丸速度与铸件表面粗糙度的关系，以及分级钢丸粒度的变化对清理效率和表面粗糙度的影响。 。

1 钢丸的选择

由于钢丸的性能与清理效率、表面粗糙度和清理成本有很大关系，因此对钢丸的粒度分布、硬度、密度、孔隙率、金相组织和寿命进行了分析。粒度分布见表1，硬度分布见表2，寿命分析见表3，金相组织见图1。结果表明，从粒度分布来看钢结构表面粗糙度，C钢钢丸大了近一个规格，B钢丸稍大，但均超过国家标准。只有A钢丸粒度分布符合国家标准。从硬度分布来看，对于清理铸件，要求硬度为HRC40~50。如果钢丸的硬度超过HRC50，对铸件的损伤会急剧增加（弹痕会变深）。 B、C钢丸硬度超过HRC50，特别是C钢丸，最大硬度达到HRC59.6。仅有的

A钢丸硬度符合要求，且范围最小，仅为HRC5.8，而B、C钢丸硬度范围分别为11.7、16.5。两种钢丸B和C的硬度极端差异分别为11.7和16.5。密度与钢丸的寿命直接相关。如果钢丸有

密度低，说明钢丸内部气孔、微裂纹较多，或含碳量高，使用过程中容易破裂。只有密度大于7.4g/cm3的钢丸，气孔和裂纹才会明显减少。钢丸雾化，气孔和微裂纹少，密度7.65g/cm，使用寿命2744.15转； B、C钢丸采用离心成型，密度分析结果显示，其密度分别仅为7.25g/cm3。和7.20g/cm3，说明孔隙和微裂纹较多，使用寿命相应较低，只有2452.05转和2218.42转。另外，三种钢丸的成形工艺不同，但均经过二次淬火、回火处理。三种钢丸均具有回火马氏体组织，但C钢丸组织最粗，对使用寿命有一定影响，而A、B钢丸组织较细。经过综合分析，最终选择A钢丸进行测试。

2 实验室测试。

选择钢丸后，在上海穆尔加公司进行了钢丸粒度与工件表面粗糙度关系的试验。所用设备为美国USF公司的维尔贝莱特Allevard抛丸清理设备。喷砂头由变频电机驱动。喷砂速度可在0～100m/s之间任意调节。落砂量由电磁阀控制的落砂阀调节。循环砂量800kg。使用阿尔门试件（C型，HRC49.9）作为测试对象，保证工件覆盖率I>99%，投射角为90°。 ，时间4分钟，钢丸呈球形，硬度HRC46，在相同的投射速度下，钢丸粒径越大，被清理工件的表面粗糙度值越大；分级钢丸获得的表面粗糙度值比单一粒度钢丸低。对于铸件而言，由于铸件表面硬度低于钢丸（且低于阿尔门试件），且硬度范围变化较大，因此钢丸对铸件的影响要强于对阿尔门试件的影响。许多。即在钢丸的作用下，铸件更容易变形钢结构表面粗糙度，表面会更粗糙。因此，铸件的实际表面粗糙度值比阿尔门试件测试结果要高，且范围也较大。图3所示为不同粒径钢丸在不同弹丸速度下铸件的表面粗糙度。可以看出，钢丸粒度与表面粗糙度之间也存在明显的线性关系；此外，

对于相同粒径的钢丸，投射速度越大，获得的表面粗糙度值越高。这是因为钢丸的冲击动能E=l/2mv。钢丸越大（m越大）、弹丸速度越大，动能和冲击力越大，在工件上留下的弹痕越深。因此，获得的表面粗糙度值越高。对于好的钢丸来说，在清理过程中，钢丸表面会逐层剥落，钢丸逐渐变小，整个系统的钢丸粒度组成也会逐渐变小。如果长时间不补充物料，系统中钢丸的粒径会变得很小，表面粗糙度和清理效率都会降低；如果一次加入的材料过多，铸件的表面粗糙度值会立即变大。因此，不断进行钢丸的补充，保证钢丸的数量和粒度成分保持不变，从而保证稳定的清理质量。生产中一般是通过定期补充钢丸来实现的。

现在（每班一次）。当补充喂料控制不好时，钢丸的粒度组成会发生较大变化。图6所示的曲线a和c表示生产过程中钢丸粒度组成的异常变化。 a曲线表示一次投料过多，c曲线表示投料时间间隔过长。这两种现象都会导致清洁效率降低和表面粗糙度变化。为了获得稳定的表面粗糙度和清理效果，必须严格定期补充钢丸，并经常检查钢丸粒度的成分，使其尽可能接近级配曲线b。抛丸过程中，钢丸补充方式和粒度的变化也会对清理效率产生较大影响。一方面，当钢丸在刀片上加速时，大颗粒钢丸先离开刀片，小颗粒钢丸稍后离开刀片。钢丸的粒度组成保持不变，抛头的热点（投射的钢丸主要集中区域）保持不变。如果钢丸粒径发生变化，热点离开工件，清理效率就会降低。另一方面，清洁效率不仅与冲击力有关，还与覆盖率有关。大颗粒钢丸冲击力强，效果好，但每公斤颗粒数有限，覆盖率低，清理效率不是最高，表面粗糙；小颗粒钢丸的影响较小，每颗钢丸的清理效果较差，但每公斤钢丸的颗粒数量较多，因此覆盖率较高，可以清理到最小的细节，降低表面粗糙度值。表5给出了不同粒度钢丸每公斤的颗粒数及相应的级配钢丸。可以看出，级配钢丸的颗粒数量是单粒钢丸的4～5倍，大大提高了覆盖率。

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