随着客户对铸件质量要求提高,越来越多的刹车盘铸件外观质量不合格,需要进行2次抛丸,主要原因是铸件有粘砂和脉纹缺陷,脉纹出现在刹车盘风道内,形貌如图 1,需要通过抛丸处理将其清理掉。
1 试验方案及方法
1.1 试验材料
钢丸直径 1.7 mm,化学成分为:C:0.08%~0.20%,Si:0.10%~0.35%,Mn:0.35%~1.50%,S:≤0.035%,P:≤0.035%,金相组织为马氏体和贝氏体的复相组织,硬度为 40~55 HRC。为了验证挂件方式对抛丸质量的影响,选用一批脉纹及粘砂缺陷严重的铸件。
1.2 试验设备
采用迪砂 HT438 型悬挂式抛丸机,在 HT438 型抛丸机配套的吊笼上进行标记,以便数据记录及分析。A、B、C、D、E 表示层的位置,如图 2。
1.3工艺改进试验
分析认为,影响铸件抛丸效果的主要工艺参数为抛丸时间、抛丸机电流及铸件在吊笼上的挂件方式。在其它条件不变的情况下,变更试验参数,**抛丸处理后铸件的外观情况。共进行了16 组对比试验,975 件铸件,3 000 多个数据,研究抛丸时间、抛丸机电流及挂件方式对铸件抛丸处理效果的影响。具体实施方案如表 1 所示。
2 试验结果与分析
2.1 抛丸时间对铸件抛丸效果的影响
图 4 是各试验方案的铸件粘砂、脉纹缺陷情况,表 2 是不同抛丸处理时间对铸件粘砂、脉纹缺陷的统计。从表 1 及图 4 可见,对比 #1、#2 及 #3 方案,360 s 的抛丸处理效果**,说明过多延长抛丸时间对解决粘砂和脉纹的效果不大,抛丸处理时间越短,抛丸效果越好。
2.2 挂件方式对抛丸效果的影响
2.2.1 挂件数量对铸件抛丸效果的影响
表3是4种挂件方式与粘砂、脉纹缺陷的统计结果,由表 3 可见,每笼挂 50 件的 9 组铸件比每笼挂 75 件的 3 组铸件粘砂和脉纹缺陷比例小,且抛丸效果**的是外圈不挂件的 3 组,不合格比例仅为 13.33%,比原工艺(66.67%)降低了 53.34%;且外圈不挂的 3 组中,抛丸处理时间为 7 min 的抛丸效果**。
2.2.2 挂件层数对铸件抛丸效果的影响
表 4 是挂件层数的铸件抛丸效果的统计结果。由表 4 可见,顶部 A 层的抛丸效果*差,其中 #4 方案的 2 件粘砂清理不干净的铸件都在 A层。
2.2.3 挂件部位对铸件抛丸效果的影响
表 5 是不同挂件部位的铸件抛丸效果统计结果。由表 5 可见,#1~#12 方案中,外部挂件导致的粘砂和脉纹缺陷的铸件共 114 件,是内部和中部挂件返修件数量之和。从外、中、内 3 个吊笼挂件部位可以看出,无论是脉纹还是粘砂,外部挂件的数量和比例都是**的,说明外部挂件的抛丸效果*差。
2.2.4 吊笼 #1~#5 杆对铸件抛丸效果的影响
表6是吊笼 #1~#5 杆上铸件返修情况统计,由表 6 可见,由于吊笼在抛丸机内先顺时针旋转,再逆时针旋转,且时间相同,所以在 #1~#5 杆位置上的铸件返修情况基本相同,抛丸效果的差异不大。
2.3 抛丸电流对铸件粘砂的影响
对比 #1、#13 和 #14 试验方案,增加或减少抛丸电流对抛丸效果影响不大,当电流加大后,抛丸效果反而要退步,清理不掉的脉纹和粘砂比例达到 64%。加大抛丸电流后,不仅外部的抛丸效果不好,中部和内部的抛丸效果也随之变差,分析认为,电流加大后,钢丸速度加快,撞击工件后改变了钢丸的正常方向,导致抛丸效果变差。
3. 结论
通过一系列的工艺改进试验及生产验证,得出如下结论:
(1)合理的挂件方式能很好地降低铸件表面粘砂状况,对粘砂和脉纹比较多的特殊结构铸件,吊笼外圈与顶层不能挂件。
(2)延长抛丸处理时间对铸件抛丸质量的作用不明显,而将抛丸时间缩短至 300 s 以下,抛丸质量会变差,比较合理的抛丸处理时间为 360~480 s,其中抛丸时间为 420 s 时效果**。
(3)抛丸机电流需控制在一定范围内,超过范围后,加大抛丸电流不会改善抛丸质量,反而会增加丸料与设备损耗,浪费资源和人力。