CN107914020A - 一种钢丸的制备方法及应用该钢丸的抛丸工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢丸的制备方法，涉及技术领域。所述钢丸的化学成分的质量百分比为：C：0.65‑0.78%，Si：0.22‑0.25%，W：0.14‑0.16%，Mn：0.55‑0.75%，Ti：0.49‑0.58%，Al：0.11‑0.18%，Nb：0.02‑0.07%，余量为Fe，本发明还公开了一种抛丸工艺，包括以下步骤：S1：对待抛丸的工件进行脱脂、水洗、烘干；S2：将抛丸线设备调试好之后，然后将钢丸加入到抛丸线设备中，将工件置于抛丸室中，调整工件的位置，使抛丸器的喷嘴朝向工件，然后进行抛丸处理；S3：抛丸处理结束后对工件表面的丸粒进行清理；S4：对抛丸处理后的工件进行检查。本发明有效地提高了钢丸的硬度和抗变形能力，粉尘小，使用寿命更长，有效地提高了抛丸工艺的效率，同时降低了抛丸工艺的成本。

Description

一种钢丸的制备方法及应用该钢丸的抛丸工艺
技术领域
本发明涉及抛丸工艺技术领域，特别是涉及一种钢丸的制备方法及应用该钢丸的抛丸工艺。
背景技术
抛丸是一种机械方面的表面处理工艺的名称，类似于喷砂和喷丸，其原理是用电机带动叶轮体旋转，靠离心力的作用，将丸子抛向工件的表面，使工件的表面达到一定的粗糙度，使工件变的美观，或者改变工件的焊接拉应力为压应力，提高工件的使用寿命。几乎用于机械的大多数领域，例如修造船、汽车零部件、飞机部件、枪炮坦克表面、桥梁、钢结构、玻璃、钢管等。
现在有的抛丸机的丸粒一般为石英砂和钢丸，石英砂虽然价格低，但是易碎导致产生大量粉尘，影响抛丸效果，而一般的钢丸虽然不易碎，但是易发生变形，使用寿命短，性价比较低，因此会提高抛丸工艺的成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种钢丸的制备方法及应用该钢丸的抛丸工艺，有效地提高了钢丸的硬度和抗变形能力，粉尘小，使用寿命更长，有效地提高了抛丸工艺的效率，同时降低了抛丸工艺的成本。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：
一种钢丸的制备方法，所述钢丸的化学成分的质量百分比为：C：0.65-0.78％，Si：0.22-0.25％，W：0.14-0.16％，Mn：0.55-0.75％，Ti：0.49-0.58％，Al：0.11-0.18％，Nb：0.02-0.07％，余量为Fe；
所述制备方法包括以下步骤：
S1：将原料按重量份加入至熔炼炉中，将熔炼炉的温度调至1650-1750℃，将原料熔炼成合金溶液；
S2：在合金溶液中加入精炼剂进行精炼除渣；
S3：将精炼后的合金溶液采用旋转盘离心法使其雾化为小液滴，在表面张力与重力的作用下形成球形，掉入冷却水池中，然后凝固成半成品钢丸；
S4：将钢丸取出，沥水，烘干，过粗筛；
S5：将过粗筛的半成品钢丸放入加热炉中进行退火处理，退火温度为835-850℃，再进行淬火处理，淬火温度为900-950℃，然后通过油冷的方式冷却至室温，再进行回火处理，回火温度为720-755℃，然后空冷至室温；
S6：将S5得到的钢丸打磨处棱角，得到钢丸成品。
技术效果：在钢丸的原料中加入C和W，在原料熔炼后C和W反应生成碳化钨，硬度很高，有效提高了钢丸的硬度，又在原料中加入了Ti和Nb这些可以细化晶块的元素，在熔炼时提高钢丸的强度和抗变形能力，使钢丸在抛丸的过程中不但不易碎裂，而且不易产生形变，使钢丸的使用寿命延长了30-35％。
进一步的，所述钢丸的化学成分的质量百分比为：C：0.72％，Si：0.24％，W：0.15％，Mn：0.61％，Ti：0.54％，Al：0.15％，Nb：0.05％，Fe：97.54％。
前所述的一种适用于多表面工件的抛丸处理方法，所述S4中粗筛有40-48孔。
前所述的一种适用于多表面工件的抛丸处理方法，所述S5中烘干后钢丸的含水量小于0.2wt％。
本发明还公开了一种抛丸工艺，包括以下步骤：
S1：对待抛丸的工件进行脱脂、水洗、烘干；
S2：将抛丸线设备调试好之后，然后将钢丸加入到抛丸线设备中，将工件置于抛丸室中，调整工件的位置，使抛丸器的喷嘴朝向工件，然后进行抛丸处理；
S3：抛丸处理结束后对工件表面的丸粒进行清理；
S4：对抛丸处理后的工件进行检查，要求工件表面无油、无锈、无氧化皮，表面粗糙度12.5-50μm，表面清洁度为Sa2。
前所述的一种适用于多表面工件的抛丸处理方法，所述S2中抛丸器的喷嘴与工件表面的距离为200-300mm。
前所述的一种适用于多表面工件的抛丸处理方法，所述S2中抛丸器的喷射方向与工件表面法线的夹角为15°-30°。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中，在钢丸的原料中加入C，W，Nb，Ti等元素，有效地提高了钢丸的硬度、强度和抗变形能力，使钢丸的使用寿命延长了30-35％，钢丸的性价比更高，而且钢丸在抛丸处理时，几乎不会产生粉尘，保证了抛丸处理的效果，适用于流水线操作；
(2)本发明中，对钢丸半成品进行退货-淬火-回火的热处理操作，去除了钢丸中的残余应力，从而进一步提高了钢丸的硬度和强度；
(3)本发明所述的抛丸工艺中，先对工件进行脱脂处理，再水洗，去除工件表面的油脂、污物等，使工件表面洁净，使抛丸处理的效果提高12-15％；
(4)本发明中，将抛丸器的喷嘴与工件表面的距离保持在200-300mm之间，且抛丸器的喷射方向与工件表面法线的夹角为15°-30°，使抛丸器喷出的钢丸对工件的抛丸效果达到最佳，不仅提高了抛丸质量，而且使抛丸效率提高了20-24％。
具体实施方式
本实施例提供的一种钢丸的制备方法，其中钢丸的化学成分的质量百分比为：C：0.72％，Si：0.24％，W：0.15％，Mn：0.61％，Ti：0.54％，Al：0.15％，Nb：0.05％，Fe：97.54％；
该制备方法包括以下步骤：
S1：将原料按重量份加入至熔炼炉中，将熔炼炉的温度调至1700℃，将原料熔炼成合金溶液；
S2：在合金溶液中加入精炼剂进行精炼除渣；
S3：将精炼后的合金溶液采用旋转盘离心法使其雾化为小液滴，在表面张力与重力的作用下形成球形，掉入冷却水池中，然后凝固成半成品钢丸；
S4：将钢丸取出，沥水，烘干，直至钢丸的含水量小于0.2wt％，然后过48孔的粗筛；
S5：将过粗筛的半成品钢丸放入加热炉中进行退火处理，退火温度为840℃，再进行淬火处理，淬火温度为925℃，然后通过油冷的方式冷却至室温，再进行回火处理，回火温度为735℃，然后空冷至室温；
S6：将S5得到的钢丸打磨处棱角，得到钢丸成品。
本实施例还提供了一种抛丸工艺，包括以下步骤：
S1：对待抛丸的工件进行脱脂、水洗、烘干；
S2：将抛丸线设备调试好之后，然后将采用上述钢丸的制备方法制备好的钢丸加入到抛丸线设备中，将工件置于抛丸室中，调整工件的位置，使抛丸器的喷嘴朝向工件，且抛丸器的喷嘴与工件表面的距离250mm，抛丸器的喷射方向与工件表面法线的夹角为25°，然后进行抛丸处理；
S3：抛丸处理结束后对工件表面的丸粒进行清理；
S4：对抛丸处理后的工件进行检查，要求工件表面无油、无锈、无氧化皮，表面粗糙度12.5-50μm，表面清洁度为Sa2。
对比例：市售山东钰鑫金属磨料科技有限公司生产的铸钢丸。
将实施例制备的钢丸与对比例进行使用对比试验，试验结果如表1：
试验项目 实施例 对比例
硬度(HB) 256 215
抗拉强度 39 31
抛丸时产生的粉尘量 几乎没有 较少
表1
由表1可得，与市面上销售的钢丸相比，本发明制备的钢丸，
将采用本实施例抛丸工艺处理的工件与传统抛丸工艺的工件进行对比，抛丸处理时间相同，对比结果如表2：
对比项目 实施例 对比例
工件粗糙度 26.8 13.6
工件表面清洁度 Sa3.5 Sa2.0
表2
由表2可以看出，在相同的抛丸处理时间下，与传统抛丸工艺处理的工件相比，采用本发明抛丸工艺进行抛丸处理的工件不仅工件的粗糙度更高，而且工件表面的清洁度也更高。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种钢丸的制备方法，其特征在于：所述钢丸的化学成分的质量百分比为：C：0.65-0.78%，Si：0.22-0.25%，W：0.14-0.16%，Mn：0.55-0.75%，Ti：0.49-0.58%，Al：0.11-0.18%，Nb：0.02-0.07%，余量为Fe；
所述制备方法包括以下步骤：
S1：将原料按重量份加入至熔炼炉中，将熔炼炉的温度调至1650-1750℃，将原料熔炼成合金溶液；
S2：在合金溶液中加入精炼剂进行精炼除渣；
S3：将精炼后的合金溶液采用旋转盘离心法使其雾化为小液滴，在表面张力与重力的作用下形成球形，掉入冷却水池中，然后凝固成半成品钢丸；
S4：将钢丸取出，沥水，烘干，过粗筛；
S5：将过粗筛的半成品钢丸放入加热炉中进行退火处理，退火温度为835-850℃，再进行淬火处理，淬火温度为900-950℃，然后通过油冷的方式冷却至室温，再进行回火处理，回火温度为720-755℃，然后空冷至室温；
S6：将S5得到的钢丸打磨处棱角，得到钢丸成品。
2.根据权利要求1所述的一种钢丸的制备方法，其特征在于：所述钢丸的化学成分的质量百分比为：C：0.72%，Si：0.24%，W：0.15%，Mn：0.61%，Ti：0.54%，Al：0.15%，Nb：0.05%，Fe：97.54%。
3.根据权利要求1所述的一种钢丸的制备方法，其特征在于：所述S4中粗筛有40-48孔。
4.根据权利要求1所述的一种钢丸的制备方法，其特征在于：所述S5中烘干后钢丸的含水量小于0.2wt%。
5.一种应用权利要求1所述钢丸的抛丸工艺，其特征在于：所述工艺包括以下步骤：
S1：对待抛丸的工件进行脱脂、水洗、烘干；
S2：将抛丸线设备调试好之后，然后将钢丸加入到抛丸线设备中，将工件置于抛丸室中，调整工件的位置，使抛丸器的喷嘴朝向工件，然后进行抛丸处理；
S3：抛丸处理结束后对工件表面的丸粒进行清理；
S4：对抛丸处理后的工件进行检查，要求工件表面无油、无锈、无氧化皮，表面粗糙度12.5-50μm，表面清洁度为Sa2。
6.根据权利要求5所述的一种抛丸工艺，其特征在于：所述S2中抛丸器的喷嘴与工件表面的距离200-300mm。
7.根据权利要求5所述的一种抛丸工艺，其特征在于：所述S2中抛丸器的喷射方向与工件表面法线的夹角为15°-30°。
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