瓶類零件內表面噴砂質量控制研究

于家鶴

摘 要：瓶類零件內表面噴砂處理時，由于無法目視觀察，且在噴砂箱中操作不便，可能造成噴砂管口長時間停留在一個位置，造成瓶腔內表面噴砂不均勻，甚至出現局部凹坑，瓶壁厚度變薄等問題，影響產品質量，為了解決此問題，一方面從吹砂原理上進行分析，要減小吹砂的切屑量，應避免吹砂管口離瓶壁距離過近，另外通過分壓法，增加管口的面積，減小沙粒噴出時的壓強；另一方面，從方便操作者施工的角度，增加輔助工裝，方面操作者施工。從上述兩個方面進行工具的改進和工藝方法的改善，以實現瓶類零件內腔噴砂質量的提高。

關鍵詞：瓶類零件；噴砂；分壓法；輔助工裝

中圖分類號：TG156 文獻標識碼：A

一、問題簡介

在機械領域存在大量瓶類零件作為儲存壓縮氣體的容器，其典型結構為瓶腔內部較大，瓶口唯一，且尺寸較小（如圖1所示），此類零件在焊接和熱處理后，內表面存在較厚的氧化皮，需要進行噴砂處理來消除氧化皮，而此類零件的噴砂后，往往在瓶腔內部出現局部水滴狀凹坑，不但影響內表面質量，也影響瓶壁厚度，且問題復現率較高，嚴重影響產品質量，甚至造成產品報廢。

二、原因分析

目前對于瓶類等尺寸較小的工件一般在噴砂箱中進行操作，操作人員在箱外通過膠皮手套控制噴砂管嘴對準工件待處理表面，沙粒在壓力作用下高速撞擊產品表面，產生切削力，可以清除產品表面的氧化皮，同時此切削力也會對工件本體材料有一定的切削作用，切削量與介質硬度、噴砂強度、噴砂口與工件的距離、噴砂口與工件的角度、噴砂時間有關。由于瓶類工件自身結構特點出發，噴砂過程中存在的風險點主要有以下兩個方面：

1 由于瓶口較小，在噴砂時內腔無法直接目視觀察，噴砂時需要只能靠操作者個人經驗，可能存在噴砂口離工件距離近、噴砂口與切削面角度大、噴砂區域不均勻等情況，對噴砂質量產生影響。

2 由于噴砂箱結構限制，操作者施工時一手拖著瓶子，一手控制噴砂管嘴，操作難度大，由于瓶口單一，噴砂時，沙粒無法排出，會逐漸填充到瓶底，一方面影響瓶底部的噴砂效果，另一方面會增加瓶子的重量，增加操作者操作困難，容易出現噴砂管口與工件距離過近，一些區域噴砂時間過長問題，造成局部切削量過大。

綜上所述，由于瓶類零件結構特點造成了噴砂過程中影響切削量的噴砂管口與工件距離近和噴砂時間兩個重要因素無法控制，是導致瓶腔內部噴砂缺陷的主要原因。

三、解決措施

為了解決瓶腔內壁噴砂缺陷問題，需要從控制影響噴砂切削量的要素入手，具體實施方案如下：

1 改進噴嘴的結構。對噴砂機噴嘴進行改進，將原直口單向噴嘴改為管壁多孔形式（如圖2所示），即將管嘴前端改為封閉結構，在管壁上不同方向開出多個小孔，噴砂時，使砂粒從不同方向的管孔噴出，一方面增大了噴砂口的端口面積，減小單個噴口的壓強，減小切削量；另一方面，由于新管嘴正前方不開口，且與最前端的管壁孔有一定的距離，如此改進后，即使在操作者無法進行目視觀察的情況下，也可以有效控制噴砂孔與工件的最小距離，避免造成局部切削量過大的問題。經過大量試驗驗證，管壁上開孔的數量為8個，孔徑為φ6，最前端孔與端頭距離為15mm時，噴砂效果最佳。由于管壁開孔改變了噴砂方向，沙粒對于噴嘴的磨損也較大，為了能夠提高管嘴的使用壽命，在噴嘴的選材上進行了相關研究，為了保證噴嘴材料不會對沙粒和工件表面造成污染，選用鋼和陶瓷作為噴嘴材料進行試驗對比，通過試驗驗證，一般單個鋼管嘴完成8～10個瓶腔的噴砂會出現較嚴重的磨損，單個陶瓷管嘴能完成12～15個瓶腔才會出現比較嚴重的磨損。

2 減少操作者的工作強度。為了減輕操作者的操作強度，使操作者能夠靈活控制工件，設計一個瓶類零件噴砂用的支架（如圖3所示），使零件可以在支架上自由旋轉，這樣不但減少工人的勞動強度，而且工人可以更好的控制零件的轉動，能有效減少噴嘴對一個區域吹砂時間較長的情況，同時也能提高一定的生產效率。

3 噴砂介質的選擇。為了控制噴砂的切削量，在噴砂介質的選擇上進行了相關的研究，目前擦汗你雇傭的噴砂介質有白剛玉、棕剛玉、石英砂等，在相同粒度的情況下，白剛玉的寫血量最大，石英砂的切削量最小，經過試驗對比，采用白剛玉雖然存在局部切削量過大問題，但通過其他工藝措施改進后，能夠對切削量進行控制，而白剛玉的噴砂效率高，能夠節省大量的施工時間，性價比最高。

四、實施效果

上述改進措施主要是從控制噴砂口被切削工件表面的距離、噴砂口與別切削表面的角度、噴砂強度以及噴砂時間這幾個方面著手進行的輔助工具的改進，其改進方法不影響現有設備和工藝流程。通過實際生產驗證，所加工的零件均能滿足設計要求，瓶腔內沒有再出現凹坑等問題，不但提高的產品的質量，而且在一定程度上提高了生產效率。

參考文獻

[1]赫傳智.瓶形零件簡易噴砂法[J].電鍍與環保，1990（02）：43-44.