喷丸机研究报告(2.24)

喷丸机研究报告2012年2月厂家及其产品应用介绍213喷丸原理目录喷丸机结构介绍4节拍的影响参数1.1、喷丸原理喷丸强化是一个冷处理过程，即无数个小圆形钢丸连续捶打零件表面，每颗钢丸撞击金属零件上，如一个微型棒捶敲打表面，捶出小压痕或凹陷。为形成凹陷，金属表层必定会产生拉伸。表层下，压缩的晶粒试图将表面恢复到原来形状，从而产生一个高度压缩力作用下的半球。无数凹陷重叠形成均匀的残余压应力层。众所周知，在一个压应力区域，裂纹是难以形成或延展。由于几乎所有的疲劳和应力腐蚀失效都发生在零件表面或靠近表面的地方，因而通过喷丸强化导入压应力可显著地延长零件寿命。强化产生的残余压应力强度必须达到该零件材料的拉力强度一半。金属材料丸料种类

软&硬的钢丸

玻璃丸,陶瓷丸不锈钢丸丸粒速度从几米/秒到150m/s丸料直径50微米到6毫米冲击角度从85度到45度喷丸强化可用丸料种类丸粒一定速度的冲击在工件表面产生凹坑金属材料Thesurfacestressssandthedepthofcompressionsowillvarywiththematerialpropertiesandthepeeningparameters.sss0CompressiveresidualstressesarebalancedbylowmagnitudeanddeeptensilestressMagnitudeofcompressivestresssmaxisintheregionof50%ofthematerialYieldStrength.smaxd‘d’isthedepthof

s

max

belowthesurfaceandisproportionaltotheradiusofthecontactareaTensionCompressionStress()sDepthintocomponent(mm)Surface很多金属疲劳失效的元凶是拉应力。这些拉应力产生是由于外部施加的交变载荷或生产过程如焊接、研磨、机加工形成的残余应力。拉应力试图将零件表面拉伸或拉扯，最终导致裂纹的发生。而压应力挤压表层处的晶粒，使该区域的晶粒结构结实、紧固地结合在一起，从而极大地延缓疲劳裂纹的形成。压应力层下，细纹延展缓慢，因此增加压应力层深度，能有效抑制裂纹发生和发展。疲劳强度-MPa残余应力MPa10005002507500-250800300700600500400疲劳强度与残余应力关系材料硬度HRC50影响喷丸强度的工艺参数主要有：弹丸直径、弹流速度、弹丸流量、喷丸时间等；弹丸直径越大，速度越快，弹丸与工件碰撞的动量越大，喷丸的强度就越大。喷丸形成的残余压应力可以达到零件材料抗拉强度的60％，残余压应力层的深度通常可达0.25mm，最大极限值为１mm左右。喷丸强度需要一定的喷丸时间来保证，经过一定时间，喷丸强度达到饱和后，再延长喷丸时间，强度不再增加。在喷丸强度的阿尔门试验中，喷丸强度的表征为试片变形的拱高影响喷丸强度的因素弹丸速度弹丸硬度撞击角度气压1.2.1喷丸强度1.2、影响喷丸质量的参数喷丸强度常用N试片(用于有色金属试验)、A试片(最常用)、C试片(更高强度)来进行测量，A试片和C试片之间关系为近似3倍关系。C试片测得强度为0.15~0.20Cmm，就相当于0.45~0.60Amm。试验过程中，先测量试验片原有变形，然后将卡好该试片的工装置于喷丸箱内，采用与工件相同的工艺进行喷射。喷射结束，取下试片，测量变形拱高阿尔门试验弧高值测量仪喷丸强度检测仪器喷丸强度试片试片固定器弧高值检测时先测量试片原有变形量，然后将装好该试片的器定器置于喷丸箱内相应位置固定，采用与工件相同的喷丸工艺参数进行喷射。喷丸结束取下试片，测量变形拱高，减去原有试片的变形量的数值即为试片喷丸后的弧高值。覆盖率是指工件上每一个被钢丸打到的次数，有人对喷丸覆盖率常这样认为：我的喷嘴1上1下喷工件两遍，不就是满足200%的覆盖率了吗？其实这个理解是错误的。覆盖率的测量先在工件表面涂上一层蓝墨水或萤光釉，然后按工艺参数对工件进行喷丸，每喷表面一遍将工件取出，在显微镜(10倍放大镜)下观察所残留的涂层在表面所占的比例，如还有20%残留，则覆盖率为80%。当残留只有2%，即覆盖率为98%时可视为全部清除，即覆盖率为100%，此时就有一个时间。若达到200%的覆盖率，就是2倍的该时间。残余压应力检测通过X射线衍射原理可测出喷丸工件的压应力层深和压应力值。覆盖率测试荧光笔1.2.2覆盖率影响覆盖率的因素有零件材料硬度、弹丸直径、喷射角度、距离、喷丸时间等。在规定的喷丸条件下，零件的硬度低于或等于标准试片硬度时，覆盖率能达到100%；反之，覆盖率会下降。在相同的弹丸流量下，喷嘴与工件的距离越长、喷射的角度越小、弹丸直径越小，达到覆盖率要求的时间就越短。喷丸强化时，应选择大小合适的弹丸、喷射角度及距离，使喷丸强度和覆盖率同时达到要求值；覆盖率的影响因素由于钢丸的喷射，对工件表面的粗糙度产生一定的影响。影响表面粗糙度的因素有零件材料的强度和硬度、弹丸直径、喷射的角度和速度、零件的原始表面粗糙度。在其他条件相同的情况下，零件材料的强度和表面硬度值越高，塑性变形越困难，弹坑越浅，表面粗糙度影越小；弹丸的直径越小，速度越慢，弹坑就越浅，表面粗糙度值变小；喷射的角度大，弹丸速度的法向分量越小，冲击力越小，弹丸的切向速度越大，弹丸对表面的研磨作用就越大，表面粗度值就越小；零件的原始表面粗糙度也是影响因素之一，原始表面越粗糙，喷丸后表面粗糙度值降低越小；相反，表面越光滑，喷丸后表面变得粗糙。当对零件进行高强度的喷丸后，深的弹坑不但加大表面粗制度，还会形成较大的应力集中，严重削弱喷丸强化的效果；1.2.3表面粗糙度1.3、喷丸研究意义机械装备，如飞机、装甲车、船舶、机车、汽车、内燃机、汽轮机、冶金机械、石油机械、采煤机械、矿山机械等，其中凡是承受循环载荷的重要承力件随时可能出现疲劳断裂失效，其后果不仅造成财产损还会导致人员伤亡，因此提高机械零部件的疲劳强度和寿命具有重大意义。喷丸形变强化工艺是通过对零件表层实施冷挤压而使表层冷作硬化和产生残余压应力，目前该技术己被证明能显著提高零件抗疲劳性能和抗应力腐蚀能力，延长零件使用寿命。喷丸强化工艺适应性较广，工艺简单、操作方便，生产成本低，经济效益好，强化效果明显。近年来，喷丸强化不仅用于汽车工业领域的弹簧、连杆、曲轴、齿轮、摇臂、凸轮轴等承受交变载荷的部件，还广泛用于军工、能源、和冶金等行业中的各种机械设备的齿轮、轴承、焊接件、弹簧、涡轮盘和叶片等零部件，以及在模具、切削工具等的表面清洁度、寿命和防腐能力的提高方面发挥了重要的作用1.4、喷丸技术发展状况

1927年Herbert发明了第一台喷丸机，并首先应用于汽车工业，解决了车轴和弹簧经常发生疲劳破坏的问题。美国工程师Almen正确解释了喷丸提高疲劳强度的机制—主要是表面层内建立的压缩残余应力的作用，从而也促进了利用喷丸技术来产生有利的残余压应力技术的发展。二次大战期间，在设计装甲车辆时常利用喷丸残余应力。我国在20世纪50年代开始采用喷丸技术，从60年代开始了喷丸的系统研究和应用，并迅速发展。1976年，国防工业办公室在上海召开了国防工业喷丸强化技术交流会，在整个国防工业系统推广该工艺。60年代后，其应用扩大到飞机制造业和其他军事工业。时至今日，喷丸已成为国防机械工程界普遍感兴趣的一种表面处理工艺，具有广阔的发展前景。喷抛丸高档厂家：德国威尔布莱特、德国罗斯勒、德国潘邦集团喷丸中档供应商：深圳百宝、上海良时深圳百宝机械设备有限公司成立于1991年，是一家专业设计制造喷砂表面处理和喷丸强化设备的制造企业。经过二十年的发展，在表面处理和喷丸强化方面积累了丰富的经验。2004年成为DPI集团成员。是中国首家设计、生产制造CNC数控喷丸机的企业，并实际应用于多家航空零件制造企业的喷丸强化、喷砂处理，成为行业内特种工艺之关键设备主要制造企业。深圳百宝简介喷丸厂家介绍深圳百宝典型设备：型号：SK21喷丸主机外形尺寸：1960mm×2200mm×2300mm工件运动机构大转台数量：1个小转台数量：2个；直径：Φ600mm；小转台承重：200kg喷枪数量：3只；喷嘴内径：8mm；喷嘴材质：碳化硼Y轴行程：0-300mm速度：0-5000mm/min重复定位精度≤0.1mmZ轴行程：0-600mm速度：0-5000mm/min重复定位精度≤0.1mmB轴转盘直径：Φ1500mm转速：8r/min定位精度：±0.5°流量控制器/阀：控制精度：±2%；丸料流量范围：1-11kg/min除尘机构：过滤面积：126m2；除尘效率：0.5μm的粉尘粒子分离效率99.999%环保性能：噪音：小于85dBA；排放：小于100mg/m3此设备投标报价：101.7万元上海良时企业创建于1993年，是专业从事表面处理与涂装设备的研究、设计、制造及商贸为一体的科技型实体企业。上海良时企业下设上海良时喷涂设备有限公司，上海良时机械设备有限公司和上海良时压力容器有限公司，因为企业近年发展迅速公司于2010在奉贤临港工业区筹建新工厂。公司业务范围涉及表面前处理喷砂（丸）房，喷抛丸设备，数控喷丸机床，数控喷丸成形机床、船舶特涂设备和修造船喷砂设备、船舶分段的涂装房设计、制造及安装，各类非标自动化喷砂/喷涂流水线、检测仪器和备品备件销售，并可为用户提供专业的技术服务和工艺的整体解决方案。

企业产品远销海内外多个国家及地区，我司生产的设备广泛应用于航空航天、铁路机车和轨道交通、船舶修造、集装箱厂、钢结构厂、铸造厂、泵阀制造、电子行业、能源行业、并为防腐施工单位提供了大量的涂装设备及项目配套设备。

上海良时企业简介喷枪数量10只每个喷嘴流量控制精度±5％小转台转速范围0-10rpm喷枪垂直运动范围0-1000mm喷枪垂直运动速度100-1000mm/min丸料输送能力10t/h螺旋输送器能力10t/h丸料储存容积0.2m3除尘器过滤面积252m2最大粉尘含量5mg/m3最大噪声<85dB压缩空气消耗量120m3/h覆盖率200%弧高值0.45-0.6mA设备型号：LSSKPWJ2722P此设备投标报价：172.5万元关键技术指标罗斯勒集团发展里程-图解:罗斯勒公司在德国成立Tettau工厂Hausen工厂收购ROTO-FINISH1933194819581960抛光业务1974

设备,抛光剂,塑料抛光磨料19911980Memmelsdorf工厂1995StephanRösler接管集团业务通过抛丸设备

ISO9001认证收购法国VaporBlast喷丸收购德国Köhne,预处理线收购美国JetWheelblast抛丸2003200520062007Baiker收购瑞士Hunziker抛丸19981997收购顶尖喷丸设备供应商瑞士Baiker分公司:奥地利、比利时、巴西、法国、英国、意大利、西班牙荷兰、南非、瑞士、美国、新加坡、中国、印度

罗斯勒集团发展里程：工厂:德国、法国、西班牙、意大利瑞士、美国、巴西

1933年：Rosler公司成立，生产抛丸机、喷丸机、光饰机磨料、光饰机。现有职工1228人。1998年：收购瑞士Hunziker（成立于1955年），抛丸机业务。2004年：收购法国VaporBlast（成立于1950年），喷丸机业务。2006年：收购美国JetWheelblast，抛丸业务。2007年：收购瑞士Baiker（成立于1930年），喷丸机业务。07/08年：Rosler公司全球员工逾1300人，营业额2.25亿欧元罗斯勒德国工厂：专业设计和制造：*抛丸、喷丸设备（Baiker系列）*振动光饰机、磨料与化学助剂德国工厂（1）67,100m²德国工厂（2）25,600m²

专业设计和制造：干式喷丸机、喷丸强化成型、湿式喷丸机、超高压水去涂层设备。罗斯勒法国工厂：罗斯勒瑞士和美国工厂：

专业设计和制造：各类喷丸、抛丸设备瑞士工厂美国工厂设备型号C2x2S：喷枪数量8每个喷嘴流量控制精度±2~5%小转台转速范围0-50rpm喷枪垂直运动范围800mm喷枪垂直运动速度200-3000mm/min丸料输送能力24t/h螺旋输送器能力12t/h丸料储存容积0.25m3除尘器过滤面积84m2最大粉尘含量≤2mg/m3最大噪声75dB压缩空气消耗量4-10m3/h覆盖率200%弧高值0.45-0.6mA关键技术指标此设备投标报价：45.5万欧元齿轮数控喷丸强化机C2x1S（2工位每工位1个行星工作台喷丸设备）：用户：法国标致PSA2台年度：2006年丸料：钢丝切丸0.3mm齿轮数控喷丸强化机C2x2S：用户：法国雷诺Renault2台年度：2006年丸料：钢丝切丸0.3mm齿轮数控双喷丸强化机C2x4S：用户：法国标致PSA6台年度：2008年丸料：钢丝切丸0.6mmHV640钢丝切丸0.35mmHV640残余应力：0.03–0.06mm深

1100MPaRenzoBoarino

-33-

潘邦公司(“潘邦”)是阿特拉斯集团公司下所属资本设备资源公司（

CER-CapitalEquipmentResources）

世界第三大抛丸机制造、备件和服务供应商，拥有4大抛丸机品牌欧洲第二大抛丸机企业200雇员新型抛丸机研发机构全球销售和市场覆盖.全球销售网络.提供全球市场平台到2011销售额:>1亿美元欧洲潘邦公司美国潘邦公司德国博格公司德国V+S公司潘邦集团简介RenzoBoarino

-34-;6个子公司意大利米兰德国哈根德国科隆英国彻斯特美国Hagerstown美国亚特兰大

生产基地美国加拿大意大利试验基地美国意大利德国技术诀窍100年抛丸机设计和制造经验,涉及所有工业和工艺的表面处理，进入中国的第一国外品牌！对中国抛丸机行业的发展产生影响。威尔布莱特集团简介威尔布莱特厂区图片客户

产品设备型号CFX600喷枪数量4每个喷嘴流量控制精度±2%小转台转速范围0-50rpm喷枪垂直运动范围Z=200mm,X=100mm喷枪垂直运动速度100-6000mm/min丸料输送能力7.2t/h螺旋输送器能力7.2t/h丸料储存容积0.1m3除尘器过滤面积80m2最大粉尘含量≤2mg/m3最大噪声80dB压缩空气消耗量4.8Nm3/h覆盖率200%弧高值0.45-0.6mA关键技术指标此设备投标报价：60万欧元喷丸强化供应商参数对比国外供应商

罗斯勒威尔布莱特售前/售后能力第二/第二第一/第一设备性能排序第二第一物流参与能力无无参与物流厂家无无综合排名第二第一国内供应商

深圳百宝上海良时售前/售后能力第一/第二第二/第一设备性能排序第二第一物流参与能力无无参与物流厂家无无综合排名第一第二三、喷丸机结构介绍双仓连续式喷丸机双仓连续喷丸机是由上、下仓添料自动控制。上仓是储料仓，下仓是工作仓，工作时，喷丸机的下仓处于压力状态，下仓封闭阀将下仓添料口封闭。此时，上仓就可以接受加料。待喷丸作业进行一段时间以后，关闭上仓排气闭，打开上仓进气阀，压缩空气进入上仓，上仓充气，压力升高，直至上、下仓的压力相等。下仓封闭阀在其自重和上仓内弹丸的作用下跌落（或采用气缸控制），储存在上仓的弹丸进入下仓。在下仓加料的整个过程中，由于上下两仓均处于相同压力状态，喷丸作业不会受到丝毫影响，待上仓内的弹丸进入下仓后，关闭上仓进气阀，打开上仓排气阀，上仓卸压，上仓添料口再度打开，接受加料。自动添料的上下两仓分别配有满仓料位仪和空仓料位仪，当下仓内的弹丸料位下降到空仓料位仪的感应杆以下时，料位仪发出空仓信号，使上仓升压，控制上仓内的弹丸流入下仓。在PLC设定的时间内上仓进气阀自动关闭，上仓排气阀自动打开，上仓排气卸压，上仓添料口打口，上仓添料备用，上仓料位升高到满仓料位仪感杆的高度时，料位仪发出满仓信号，将储丸箱的添料机构关闭，停止加料。汽轮机叶片多轴机械臂：喷枪运动机构采用多轴机械臂，直线轴重复定位精度可达±0.5mm，运行稳定可靠。配置的三轴机械臂与旋转工作台的旋转运动相结合，可以很好地实现曲面喷丸加工要求。喷枪由多轴机械臂驱动，在喷丸过程中按照设定要求执行运动，确保得到稳定均匀的喷丸强化效果。ABB机器人执枪喷丸喷丸机器人：喷丸强化引入工业机器人及控制系统，作为喷枪运行机构，在喷丸过程中按指定的要求进行动作。配备高性能的控制柜及配备7.5"LCD示教器，提高了机器人的可操控性，使机器人作业系统更加完美。螺旋输送机螺旋输送机螺旋输送机由摆线针轮减速机、螺旋轴、输送罩、带座轴承等组成，是一种标准的丸料水平输送设备，是喷抛丸机弹丸循环系统的重要组成部分。螺旋输送机为系列化部件，通用性、互换性高，性能稳定可靠。整个螺旋轴焊后加工以保证同轴度。螺旋叶片采用16Mn材料，其内外圆均经特殊工艺进行加工后拉伸而成，节距、外圆尺寸均十分精确，提高了使用寿命。针对以往设备经常出现的两端轴承破损问题，经分析主要是两端轴承密封不严，颗粒性东西或铁性粉尘穿过端板进入轴承，对轴承造成破坏。在端板内部加迷宫式密封罩，端板外部将轴承与端板隔离，一旦有丸料和粉尘挤出，将从端板与轴承的间隙中掉落，不会进入轴承。皮带输送机皮带输送机皮带输送机包括头部驱动装置、头部中间架、头部密封罩、中间架、扩口导料槽、上下托辊组、上下边挡辊组、尾轮张紧装置、输送胶带等。特点：驱动采用油冷滚筒，维修时拆装方便。平行、槽形上托辊组均采用压板紧固在中间架上，安装调整简单方便，无须予先精确设计、加工安装孔。采用槽形上托辊组，使跑偏胶带自动复中。槽钢中间架刚性直线性好，并配以特制的上、下边挡辊组在主、被动滚筒前导向等综合措施，彻底解决输送物料和空载均不跑偏，大大缩短工程调试时间及减少维护工作量。丸料输送量大。水平刮板输送机刮板输送机采用气缸或电机推动的刮板式回收器往复移动。通过PLC程序设计控制刮板推动往复速度和频率。将掉落在刮板上的丸料推到一个集中的区域，再采用刮板将丸料送到喷丸室体外的斗式提升机内通过丸尘分离器和弹丸筛选后进入喷丸机内完成循环。本设备的优点可省却很深的地沟，属于无地坑设计，节约费用，维护简单。斗式垂直提升机：斗式垂直提升机由摆线针轮减速机、滚筒、输送胶带、料斗、封闭料筒和涨紧装置等组成。特点罩壳采用折弯成型焊接结构。其侧面设有检修门，下罩壳的正面及侧面均安装有活动门。离心重力方式落料。采用聚脂线芯专用传动带，高强度、抗拉伸。皮带轮采用鼠笼式结构，提升胶带与带轮间的摩擦力，延长了使用寿命；同时避免了散落弹丸嵌入皮带轮与皮带之间，影响传动。提升机下部轴上装有脉冲轮，检测提升机的工作状态。能及时将信号反馈至PLC处理，并通过报警器报警，保证设备的安全运转。提升量留有10%余量。斗式垂直提升机蜂窝地板气力回收模块蜂窝地板回收系统：蜂窝地板回收系统包括一系列进料斗和覆盖其上的栅格地板。漏斗之间的空间形成回收客，用过的丸料和碎片被回收管的气流送入一个可调节的旋风分离器进行丸尘分离。适用于小型喷丸室（10－20m2)和回收量小（约2T/h）的场所,特别适用非金属丸料。数控回转工作台数控回转工作台数控回转工作台用于输送工件进出室体，并在喷丸过程中装载/固定工件。数控回转工作台为自动旋转工作台，台面固定有耐磨橡胶保护层，用于保护台面并防止工件在装夹过程中碰伤。数控回转工作台台面上可设置有6-8条放射状等分的装夹槽。数控回转工作台配置行星减速机、回转支承、齿轮等传动部件，由伺服电机驱动运行;转速数字设定。机械运动部件均为内置结构，密封性好。数控回转工作台安装在轨道上，通过减速电机驱动可自动进出喷丸室体。弹丸尺寸分选尺寸分选（振动筛）：振动筛网分离器标准配置有两层筛网，上层筛网能将较粗的杂质分离出来送入废料桶，下层筛网能将小于尺寸要求的不合格丸料分离出来送入废料桶。第二层筛网上面是符合尺寸要求的丸料，被送入储料斗继续循环使用，储料斗通过气动控制的放料阀与自动喷丸机相连接。特点：筛分、过滤效率高、精度优。筛网不堵塞，筛分最细可至400目，换网快捷。密封好，噪音低、无粉尘污染。体积小、重量轻，移动方便，出料方向可任意选择，便于自动化作业。保养简单，可单层或多层使用，最高可达四层，与物料接触部分采用不锈钢。弹丸形状分选强化介质大多数是圆形的。如使用过的丸料磨碎了，那碎裂的丸料必须清除掉，以防止再次使用而损伤工件表面。喷丸强化的丸料介质必须具有均匀的尺寸。因为介质打击到零件表面所产生能量的大小，与其重量和喷射速度直接相关。大尺寸的丸料由于其重量大，所以打击能量也较大。如果尺寸不同的丸料混合在一起使用，较大尺寸丸料产生较深的残余压应力层；较小尺寸丸料形成较浅压应力层，这样不均匀、参差不齐的残余压应力层直接导致强化结果的不一致，进而严重影响提高疲劳强度的效果。为了正确地分离出尺寸和形状不合格的丸料、故利用一种特殊的螺旋式筛分系统，它包含内圈和外圈转动，原理是根据圆形丸料和破损丸料的滚动速度不同来将它们区分开。丸料会经由一个通道管路到达如螺旋分离器上端的圆锥形上方，随后掉落在圆锥上，在螺旋分离器内圈向下滚动。圆形丸料会获得足够速度，能逃离到外圈，这些分流到外圈的圆形丸料是可重复使用的合格介质；而破碎的尺寸不合格丸料滚