拋丸除銹設備在線材表面清理中的應用研究

李孝衛，陳仁欽，尹曉偉

（青島昌佳機械有限公司，山東青島 266400）

我們都知道對線材的表面進行除銹是整個線材加工之中必不可少的工作。據筆者了解，很多企業在對線材表面進行除銹時都是采用傳統的化學酸洗的方法，這一除銹方法在酸洗的過程之中會產生一定量的酸霧以及含酸的廢水，根據國家環保排放的要求，企業必須對酸洗過程中產生的酸霧和含酸的廢水進行處理才能進行排放，加之該技術的操作難度較高，投資運營成本也相對較高，為此，很多企業逐漸對傳統的化學酸洗的方法進行升級改進，甚至有部分企業還采用拋丸技術來取代傳統化學酸洗的方法。在對線材表面的清理中，采用拋丸技術能夠大大的避免傳統化學酸洗技術出現的缺陷，并且隨著拋丸技術應用范圍的擴展，其裝備和技術也逐漸的成熟，也正是如此，很多金屬制品企業也逐漸的接受拋丸技術對線材表面進行清理。

1 拋丸除銹設備的原理以及構成部分

1.1 拋丸除銹的原理

拋丸除銹主要是通過物理打擊的方式，借助拋射丸粒沖擊線材表面，使得線材表面的氧化物與線材脫離，從而達到對線材表面清理的目的。當線材進入到拋丸位置時，經過拋丸器內部將彈丸快速的拋射出來，高速拋射出來的彈丸通過強大的沖擊力和摩擦力，就會對線材表面的銹蝕物、氧化物以及其他污跡進行清理，線材表面就會形成具有一定粗糙度的光亮平面，從而達到對線材表面的銹蝕物、氧化物以及其他污跡清理的目的。

1.2 拋丸設備的構成部分

由于在對線材表面的清潔過程之中是利用拋丸的高速運動來進行的，所以這就要求工作人員在一個封閉的環境中去對線材表面進行清理。一般來說，拋丸除銹設備是由除塵裝置、拋丸機主機以及線材運輸裝置這三個部分組成的，其中拋丸機主機主要包括三個部分，分別是彈丸循環輸送裝置、拋丸器以及拋丸室組成。彈丸循環輸送裝置是由在清理室底部的輸送裝置、提升機裝置、彈丸流量調節系統以及彈丸分離器裝置等組成；拋丸器是由溜丸管、定向套、分丸輪以及葉輪等部分組成；拋丸室主要是由鋼板之間焊接而成，其內部有耐磨防護板并以此形成獨立的分區結構形態。為了能夠達到給線材表面清理的要求需要相關的工作人員對拋丸器的數量以及拋丸的規格做好控制。

1.3 拋丸設備的工作原理

在對線材表面進行拋丸的時候，彈丸在經過彈丸調整裝置之后，持續不斷的從溜丸管進入到分丸輪裝置中，而在此過程之中分丸輪是和葉輪同步實現高速運動的，這時彈丸就會通過定向套上狹口分配到每一個葉輪的葉片上，并受到葉輪的旋轉作用后高速拋出。狹口的位置可以通過使用轉向定向套來調整彈丸的拋射方向，在這一過程中實際彈丸的拋射量可以根據電流負荷而使用電流表測出。

2 線材拋丸的方式

2.1 整捆拋丸

在對線材表面進行清理的時候，整捆線材是重復著“上下起伏—左右擺動—正反旋轉”的動作，這就會使得整捆線材的每一處表面都能夠處于彈丸的拋射范圍之中，都能受到彈丸的打擊。拋丸室是根據不同的角度和斷面來布置6～8 臺，并且要保證電機的功率達到22～30kW。雖然這一種拋丸清理方式覆蓋面相對較廣，但是這種拋丸清理的方式容易受到線材直徑的影響。因為直徑越小的線材，線材和線材之間所擺動的距離就會減小，這就會使得除銹的效果變差，使得清理之后的線材仍然存在殘余的氧化物的情況，這就會在一定程度上影響到線材后面的磷化處理工序環節，容易對線材的質量造成影響。另外，這一種方式的拋丸是不能和拉絲機聯線使用的，也不能達到傳統化學酸洗工藝的效果。

2.2 成組多線拋丸

成組多線拋的工藝流程主要包括以下這幾個部分，分別是放卷、熱處理、水淬、空冷、多根拋丸處理、磷化以及收卷。一般來說，拋丸室的設置主要考慮從不同的角度以及不同的斷面來布置4～6臺拋丸機，電機功率確保在18.5～22kW 之間。彈丸所形成的拋射面的范圍可以最多覆蓋16 根線材。這種方式雖然彈丸所形成的覆蓋面相對狹窄，但是可以對線材形成全方位、多角度的拋丸處理，從而對線材表面的氧化物、銹跡以及污跡實現清理。這種方式的拋丸非常適合與熱設備一起使用，形成完整的產品線。

2.3 單線拋丸

單線拋丸指的是線材經過開卷、放線、預矯的方式，對單根線材進行拋丸。一般來說，拋丸室的設置主要考慮從不同的角度以及不同的斷面來布置4 臺拋丸機，電機功率保持在11～22kW，其所形成的彈丸能夠全面的覆蓋到整個線材的表面，也是目前應用范圍最廣的線材表面拋丸技術。通過這種方式對線材表面進行處理，能夠保證完全去除線材表面的氧化層，且操作相對簡單。工作人員完全可以通過丸粒的數量以及拋丸的拋射角度來對其進行控制，這就在一定程度上避免了由于傳統化學酸洗工藝所帶來的諸多問題，如：對線材進行過度酸洗等。由于該拋丸技術是對線材的單線進行拋丸，這就會在一定程度上導致這種拋丸技術的效率相對低下，但是工作人員可以通過提升線材的輸送速度來確保工作效率。另外，這種拋丸技術可以直接和拉絲機或者是倒立式拉絲機聯合起來形成生產線，也是替代傳統化學酸洗的重要工藝。

3 單根在線線材拋丸機應用

3.1 單根在線線材拋丸機結構

3.1.1 拋丸機

在單線拋丸的工藝中，配置了4 臺功率為11～22kW 的電機，其使用線材的直徑為5～40mm，當然工作人員可以根據線材直徑的大小來更換相對應的葉片，具體如表1 所示。為了進一步的提高拋丸的覆蓋面和利用率，我們將4 臺拋丸機分別設置在線材的上下左右這四個方位上，使其與線材形成無死角、全方位的覆蓋，具體如圖1 所示。

圖1 拋丸器的擺放以及拋射帶的示意圖

表1 葉片內寬所對應的線路直徑

3.1.2 清理室

清理室的結構為腔板式箱型，其內壁設置有耐磨的防護板，清理工作主要在密封的腔內開展。在密封的腔中，能夠充分的發揮出彈丸的反彈功能，有效的對線材表面開展有效打擊，這樣就能大大的提高清潔的工作效率以及質量。在拋丸室中是設有4 臺內置型QY-120 式的拋丸機，確保線材每一個橫截面都能至少經過兩次以上的彈丸彈射，避免線材出現陰陽面的情況。另外，在拋丸的直射點位置，通過加設一層高錳鑄鋼護板使其內部形成分區的結構，這樣在某種程度上來說就能有效的降低運行成本。此外，對其兩端的附室進行加長處理并使用螺旋的方式將其密封起來，這樣能夠確保彈丸中的丸塵不外溢，同時還能在一定程度上降低彈丸和線材表面之間所產生的弱磁現象，具體分區內置結構如圖2 所示。

圖2 分區內置拋丸結構圖

3.1.3 彈丸循環輸送機構

彈丸循環輸送機構主要由這四個部分組成，分別是分離器裝置、彈丸流量調整裝置、提升機裝置以及螺旋輸送器裝置所組成。

3.1.3.1 分離器

分離器主要是由旋風和風選式分離器所組成的，其分離的效率可以達到99%以上，且還能確保鋼丸的清潔回用。分離器作為拋丸器的重要部件，能夠在一定程度上影響到拋丸器的葉片使用期限以及線材經過拋丸后的表面效果。

3.1.3.2 提升機

提升機主要是連接下部進料口和螺旋輸送器，實現上部出料口和溜槽分離器這兩部分之間的相連，從而完成垂直輸送彈丸的過程。

3.1.3.3 螺旋輸送器

螺旋輸送器的主要功能是將彈丸水平運送到提升機的下面。由于螺旋輸送器是彈丸循環系統中的非常關鍵的部件。為此，工作人員在拋丸之前需要嚴格的控制好螺旋軸的同軸度，確保螺旋葉片能夠達到既定的耐磨度。為了進一步的確保螺旋輸送器做到徹底輸送，我們需要保證螺旋輸送器中正常彈丸堆積的數量不能超過20%。

3.1.3.4 彈丸流量調整裝置

彈丸流量調整裝置主要是負責氣缸控制、氣缸行程、拋丸器的轉速，相關的工作人員可以根據具體情況來實現手動或者是設置好自動調整拋丸量和拋射速度，從而達到既定的粗糙度要求。彈丸流量調整裝置主要是由以下三個方面組成，分別是閘門、控制汽缸以及傳動螺桿。該裝置可以靈活的去依據線材的種類、規格、運轉速度、拋丸電機的工作頻率以及電機的負荷來調整供彈丸的數量以及彈丸的拋射速度，從而在一定程度上確保線材表面的清理效果。

3.2 拋丸器的主要工藝參數

眾所周知，拋丸量是拋丸器的關鍵參數之一。可以說，拋丸量的大小完全是取決于電機的功率大小和葉輪的轉動速度，而這兩個因素之間的相互作用則影響著線材表面拋丸后的質量。在對線材表面進行拋丸的時候工作人員需要靈活的去根據線材的種類、直徑以及線材的移動速度來對拋丸量進行調節，當然也可以通過氣缸螺桿的行程手動的進行拋丸量調整。手動的調整對工作人員的操作能力以及水平都是極高的。而自動調整則是通過改變拋丸電機的頻率，改變葉輪轉速來調整拋丸量，其自動化應用的水平和程度相對較高。目前，據了解XQ-TI 型線材拋丸機已經可以自動對拋丸量進行調整，工作人員只需要在操作中選擇對應的線材種類、線材直徑以及線材的運動速度等參數，這時拋丸電機就能根據對應分參數調整到對應的頻率，從而對線材實現準確拋丸。

4 結束語

綜上所述，目前我國在對線材表面清理的過程中仍采用傳統化學酸洗的方式來進行，這無論對于環境的污染還是企業的效益來說都是不利的。隨著拋丸技術在線材表面清理中的應用，不僅能夠為線材表面的清理提供了更加可控化、方便、環保的方法，而且還可以對線材生產線進行連續拔拉、探傷以及熱處理等，這對于企業而言是非常有利的。雖然有一部分企業也采用了拋丸技術對線材表面進行清理，但是有一部分的工作人員并沒有形成一套規范的拋丸技術，這容易對線材表面造成損傷。為此，相關的工作人員需要進一步明晰拋丸技術的原理以及相關拋丸除銹設備的工作原理，這樣在使用拋丸技術處理線材表面時才能將對線材表面的損傷降到最低，確保線材設備能夠正常的運行。