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第 6 卷- 2018 年 3 月刊
可重复抛喷丸强化的策略性操作与维护



筛分设备筛网堵塞导致筛网上出现磨料堆积的示例


图中所示的测光罩不断调节介质流入回收系统,防止过载


双介质机器的设计最好为所使用每种介质尺寸提供专用的喷丸罐体


防止人员受到活动零件的伤害等安全措施绝不得忽视

简介

在业内,抛喷丸清理与强化设备的严格维护要求是众所周知的,更广为人知道的是:当用户无法在他们的设备上执行这种常规和预防性维护时所产生的影响!人们普遍认为,诸如铸造厂和锻造厂的重型抛喷丸清理设备的磨损更加严重,对其进行维护也比喷丸强化航空航天部件等更加重要,尽管机器在铸造厂和锻造厂产生的磨损更严重,但在轻型应用中维护也同样重要,航空航天喷丸项目的准确性和重复性也是非常重要,关系到最终产品质量,上述两种情况下,用户都需要处理一个正在被黑色金属或有色金属介质轰击的金属部件。还有一些需要处理的活动零件、磨损物件、定位点、校准要求等等。本文的讨论将集中在气动喷丸强化设备上,并努力确定喷丸设备主动强化的关键维护点。

介质回收系统

业内常开的玩笑是,只要没有装满介质,机器就不会出现任何操作问题!从这一理想状态来看,评估清理或强化设备维护要求的实用方法是跟踪介质的路径。介质从喷嘴喷出或叶轮抛出之后,进入回收系统,介质回收可以采用机械或真空的方式,前者利用皮带和斗式提升机进行回收,后者利用遍布于回收管道和旋风分离器的真空进行回收,机械回收系统通常被视为重负荷机器,在采用大量黑色金属介质的情况下使用,虽然它们确实需要日常维护,但它们的设置和校准需求相对较少。另一方面,真空回收系统使用时较为敏感。如果需要系统吸入单独的金属类介质,那么介质回收管道不会产生任何效果。换言之,在填装新介质时,建议以少量多次的方法进行填装,而不是一次性填装,自动介质加料机可以非常有效地对这一操作进行测量。在固定的介质大小有助于取得精确结果的情况下,这一做法与强化处理的相关性极高。大小不一的介质混合物(可能是无规律介质添加产生的结果)不利于产生精确的抛喷丸强化效果。

旋风分离器内的速度设置是决定回收效率的因素,部分设计采用了调谐锥,这是出厂时为指定介质大小设置的,虽然这一设置不需要更改,但是需要进行定期的检查,其方法是检查集尘器粉尘流中是否存在完好可用的介质,如果存在完好介质说明回收速度过高,而介质流的破碎介质/粉末中混有完好介质则表示旋风分离器未达到最优速度,对于抛喷丸强化的固定介质大小的维护而言,这两种情况都是不可接受的。

介质大小分类

经旋风分离器分离后的可用介质一起前进时,介质将会流入振动筛分机,筛孔的大小与相关规范规定的一致,筛网破损或堵塞产生的损坏和强化过程系统中未设置筛分设备一样严重。筛网堵塞的原因有两个,分别是(a)玻璃珠或陶瓷等有色金属介质因空气湿度或压缩空气管路中存在水分而凝结,(b)破损、尖锐的介质颗粒牢牢嵌在筛孔中,自身无法脱离。筛网破裂(一般在上筛)主要是因为FOD(异物损坏)。检查筛网是发现任意问题的唯一有效途径。可以通过安装OEM提供的球形托盘减少筛网堵塞,这种球形托盘在筛孔下方弹跳,不断地消除筛孔的堵塞。这些问题都表现为筛分设备垃圾桶中存在的完好介质,这是堵塞的筛网所导致。同样,发现储料斗或介质罐中的可用介质中混有比正常介质大小更大的异物则表示筛网破裂。在最坏的情况下,这种大尺寸的杂质可能造成阀体或喷嘴堵塞。在叶轮式抛丸设备中,甚至可能导致转速高达3600 RPM的叶片破裂,从而产生潜在的危险后果。

需要考虑的一些要点:

• 按照筛分设备的容量处理介质,切勿使其超载。
• 务必定期检查。
• 虽然听起来很平常,但是集尘器、筛分设备和丸料分离器(位于机械回收系统中)的垃圾箱可以指示回收系统的是否正常。注意所有排放位置和收集装置。

虽然集尘器是通风和集尘系统的一部分,但它还是真空回收系统的终点。本文不会过多地关注集尘器本身,而是指出集尘器检查方面的一些要点:

• 集尘箱中没有灰尘并不是一个好现象。这可能意味着扬尘沉积在整个管道或降尘室(如果系统中有配备)。如果没有定期检查并清理,灰尘的持续堆积会造成其倾覆在毫无防备地站在管道正下方的人身上。

介质流量控制

需要为拆卸流量控制阀进行修理、日常维护或工厂校准制定规定。在某些管道设计中,流量控制阀与出口相连,但其正上方没有设置切断阀。这样的排列使得流量控制阀在维修过程中难以拆卸。同时,管道中不断出现的介质会导致在周期开始时流经阀门的介质流量显示错误。

双介质机器

双介质机器可以配置两种大小的介质或两种类型的介质,包括黑色金属和有色金属介质。在两种情况下,当从一种类型切换至另一类型时,必须建立一个适当的程序。一些注意事项:

• 提出使用与另一介质(如S70和S110)大小接近的介质时,双介质机器由于在介质分离方面存在挑战(筛选容差非常接近)而无效。如果这是无法避免的情况,建议使用两个单独的分级机,每个分级机专门用于处理一种尺寸,并使用一个上游阀进行转流。
• 理想状态是在进行分类的两种尺寸(即S110和S230)之间留有一个同粒度间隙。
• 筒式磁选机可以有效地分离同一机器中的黑色金属介质和有色金属介质。
• 当在机器中使用不同的介质类型和介质大小时,建议为每种大小/类型的介质使用一个专用的罐体。
• 每次切换后,用压缩空气冲洗喷丸软管。

在同一机器中使用多种介质类型和大小进行喷砂处理时,用户有时通过以下方式进行有效地利用:

• 使用共同的罐体 - 在更换时排空喷罐体中介质,然后使用新尺寸的介质进行填充
• 使用共同的筛分设备,并只更换筛网,注意,其中一个步骤是换成具有正确尺寸的筛网

采用上述方法节省的成本必须进行慎重考虑,因为在每次更换尺寸/类型之间对柜体进行物理清理时,存在缺失步骤的固有风险且增加要后续劳动。

压力监测与控制

喷丸介质的速度与强度和产生的残余压缩应力成正比。在整个周期内维持恒定的速度在喷丸强化中至关重要,这就需要建立一个可靠的压缩空气源,除非为喷丸强化机器配备一个专用的空气压缩机,且将其安装在靠近机器的位置,否则建议立即在机器旁边放置一个空气储气罐,通过这种方式确保在恒定压力下提供稳定体积/供应量的压缩空气。

空气储气罐也有助于气体进入喷丸罐体之前消除从压缩空气中过程产生的水分,虽然压缩机可能配备空气干燥器,如果装置与机器相距较远,在缺少储气罐的情况下,空气管路中形成的冷凝物可能导致水分进入喷丸罐体。
维持介质和压缩空气的流量对喷丸强化操作的有效性有着重大影响。下文所述是应不能忽略的其他方面的维护:

1.喷砂嘴的磨损速率取决于喷嘴材料、介质类型、空气压力(速度)等。当喷嘴原始孔径尺寸的增加处于1/16”和1/8”范围内,则认为喷嘴出现磨损,继续使用将改变喷丸效果。在测量喷嘴孔径是否出现磨损时,建议使用校准销。
a.不应在坚硬的表面上敲打阻塞的喷嘴以清理阻塞物,喷嘴所用材料易碎,任何强烈的冲击将会导致其破裂。
2.喷丸软管在布设时应尽量减少突转弯头的数量。突转弯头可以减少管路的排放压力,但也会造成软管提前磨损,两种情况下都会影响喷丸软管连接到移动喷嘴托架上时,其布设和安装方式应使其不会与机器的任何零件出现摩擦,造成磨损。
3.喷丸设备中的振动是常见现象,但是应进行调整以检查并纠正电子传感器和开关产生的任何位移。例如,活动支架上的近距离传感器若因正常振动而脱位,将向PLC发送一个未知错误的信号,造成喷嘴的运动出错,且喷丸处理的位置也会出现错误。
4.虽然与喷丸效果没有直接联系,但绝不可以忽略喷丸设备的安全措施。压缩空气应谨慎使用,否则具有致命危险。执行任何维修工作前,应将使用压缩空气的所有部件与来源隔开。喷丸强化机器的所有活动零件,如喷嘴固定支架以及机械臂等,应使用防护装置和防护栅进行保护。

总结

抛喷丸强化是一种动态操作,文章并未完全介绍关键维护的所有内容。本文旨在提出一些对喷丸效果产生直接影响的因素。如果以分散方式在喷丸机器中进行介质添加,机器将无法维持一致的介质尺寸,导致错误的喷丸效果。回收系统一般每小时处理的介质数量有限。一次性填装系统将会造成系统堵塞、中断回收并使系统无法回收介质,导致喷丸周期的中断。如果没有执行正确的尺寸分类,则会因介质大小混乱,而在饱和曲线上显示为不利的双膝。这反过来将对喷丸处理的部件施加不均衡的残余压缩应力。

抛喷丸清理和强化设备维护是业内最困难、最费劲和最具有挑战性的职业之一。了解应重点关注的领域和未能履行职责所产生的影响,将有助用户将适当的资源用于此项任务。抛喷丸强化是一项关键的操作,如果处理不当,将会产生深远的影响,如果得到妥善的处置,将会带来巨大的利益。而选择权在用户手中。



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