拋丸處理是指通過拋丸器把丸料(鋼丸或砂粒)以很高的速度和一定的角度拋射到工作表面上，讓丸料沖擊工作表面，然后在機(jī)器內(nèi)部通過配套的吸塵器，采用干式或濕式除塵方法，將丸料和清理下來(lái)的雜質(zhì)分別回收，并且通過丸料回收系統(tǒng)、篩分裝置、提升機(jī)使丸料可以再次利用的技術(shù)。

拋丸處理技術(shù)，目的在于使零件表層形成起保護(hù)作用的殘余壓應(yīng)力，產(chǎn)生加工硬化等有利變化。這對(duì)于長(zhǎng)期處于交變應(yīng)力作用下的零件，可以延長(zhǎng)零件的疲勞壽命或載荷能力，同時(shí)可以提高零件的彎曲度、扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度，改善應(yīng)力腐蝕開裂性能。比如，汽車的變速器齒輪、軸經(jīng)過拋丸處理處理之后，大大提高了零件的疲勞強(qiáng)度及使用壽命。拋丸處理技術(shù)特點(diǎn)及關(guān)鍵參數(shù)

拋丸處理技術(shù)目的是使零件表層獲得殘余壓應(yīng)力，從而延長(zhǎng)零件的疲勞壽命，這個(gè)基礎(chǔ)理論通過臺(tái)架試驗(yàn)和其他大量的試驗(yàn)已經(jīng)得到驗(yàn)證。通過不同工藝、不同技術(shù)參數(shù)條件下拋丸出來(lái)的零件，拋丸結(jié)果其表層殘余壓應(yīng)力可以檢測(cè)，通常用射線應(yīng)力儀檢測(cè)。

測(cè)定殘余應(yīng)力的檢測(cè)方法除X射線法外，還有機(jī)械法、電阻法、光彈性復(fù)膜法和聲學(xué)法等，這些方法只有X射線法屬于非破壞性的，可測(cè)定表層10～35μm內(nèi)的應(yīng)力。測(cè)定零件沿層深的殘余壓應(yīng)力通常使用剝層法，即通過切削或腐蝕使材料內(nèi)部逐層露出。

檢測(cè)試樣的制作需要切割零件，屬于有損檢測(cè)，而且檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)。工藝試驗(yàn)及設(shè)備調(diào)試時(shí)就采用檢測(cè)對(duì)應(yīng)工藝生產(chǎn)條件下的弧高值，同時(shí)抽取零件送檢進(jìn)行殘余壓應(yīng)力確認(rèn)。生產(chǎn)過程用監(jiān)測(cè)弧高值的穩(wěn)定性來(lái)進(jìn)行過程控制。弧高值檢測(cè)有專門的弧高儀，采用阿爾門(Almen)試片進(jìn)行。

阿爾門試片分N、A、C三種，分別適用于不同拋丸強(qiáng)度(弧高值)的場(chǎng)合用，每類試片根據(jù)加工精度不同區(qū)分為不同等級(jí)。拋丸處理覆蓋率一般要求。工藝試驗(yàn)設(shè)備調(diào)試時(shí)使用體視顯微鏡或放大鏡或熒光指示劑配合測(cè)定，生產(chǎn)過程用拋丸工藝時(shí)間來(lái)保證。

弧高值表示阿爾門試片Almen Strips向產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力被強(qiáng)化的一面彎曲或弧形突出高度，通過阿爾門量具測(cè)得。覆蓋率表示零件表面被丸流拋射擊打形成小凹坑痕覆蓋的面積。

要保證拋丸結(jié)果穩(wěn)定，就必須要求拋丸過程受控、可控。也就要求對(duì)影響拋丸強(qiáng)度和覆蓋率的主要因素拋頭尺寸、拋頭功率、拋射速度、拋射角度、丸料流量、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、拋丸時(shí)間、丸料大小、丸料形狀等級(jí)和丸料硬度等進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和過程控制。

拋丸處理技術(shù)發(fā)展

拋丸處理適用于當(dāng)零件有特定目標(biāo)區(qū)域(部位)需要強(qiáng)化時(shí)，或設(shè)計(jì)使用的丸料為陶瓷珠或玻璃珠時(shí)，同時(shí)噴嘴機(jī)械手能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化的高度自動(dòng)化。如果有生產(chǎn)時(shí)間限制或在高產(chǎn)能批量化的制造環(huán)境下，如汽車零部件制造業(yè)用于強(qiáng)化板簧、圓簧或齒輪、軸，離心力式拋丸強(qiáng)化是更為理想的選擇，采用離心式拋丸器是技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

除技術(shù)穩(wěn)定可靠性差外，基礎(chǔ)工業(yè)環(huán)境國(guó)產(chǎn)鋼材質(zhì)量不穩(wěn)定，國(guó)產(chǎn)鋼板強(qiáng)度使用壽命不夠，國(guó)產(chǎn)零部件供應(yīng)鏈不配套，國(guó)產(chǎn)檢測(cè)設(shè)備不夠成熟，都是制約國(guó)產(chǎn)拋丸處理機(jī)發(fā)展的因素。

市場(chǎng)機(jī)會(huì)不多，給予國(guó)產(chǎn)拋丸處理機(jī)制造商積累經(jīng)驗(yàn)、不斷改進(jìn)的空間也就不夠。因此國(guó)產(chǎn)拋丸處理機(jī)行業(yè)要充分考慮政策風(fēng)險(xiǎn)、市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、貿(mào)易風(fēng)險(xiǎn)、粉塵排放、噪聲控制、安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，把握國(guó)家投資的契機(jī)，實(shí)施競(jìng)爭(zhēng)性戰(zhàn)略聯(lián)盟。

拋丸處理企業(yè)自身要合理定位客戶群，實(shí)施重點(diǎn)客戶戰(zhàn)略，參與客戶的生產(chǎn)規(guī)劃，根據(jù)客戶產(chǎn)能需求，為客戶量身定做拋丸處理技術(shù)解決方案。設(shè)計(jì)制造的拋丸機(jī)設(shè)備應(yīng)滿足生產(chǎn)要求、生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)效率和質(zhì)量，產(chǎn)品的技術(shù)要求殘余壓應(yīng)力、覆蓋率、阿爾門試片弧高值都能得到保證，性價(jià)比高。拋丸處理技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用

一、拋丸處理工作原理

公路拋丸機(jī)由支撐平臺(tái)、拋丸機(jī)、除塵器及控制系統(tǒng)四部分組成。主要用于公路混凝土表面拉毛，以增加瀝青防水層的附著力。

通過蝸輪向混凝土表面以 50m/s～70m/s的速度高速噴射微型鋼丸，使其表面產(chǎn)生不規(guī)則的“桔皮”，由此產(chǎn)生的粉塵及鋼丸通過除塵器進(jìn)行回收，在鋼丸儲(chǔ)備箱對(duì)鋼丸及粉塵進(jìn)行分離，粉塵通過除塵器進(jìn)行回收集中處理。

可做到無(wú)塵、無(wú)污染施工，既提高效率，又保護(hù)環(huán)境。拋丸機(jī)按其行走形式可分為三種:手推式、車載式和自行式。拋丸機(jī)操作時(shí)通過控制和選擇丸料的顆粒大小、形狀，以及調(diào)整和設(shè)定機(jī)器的行走速度，控制丸料的拋射流量，得到不同的拋射強(qiáng)度，獲得不同的表面處理效果。

我國(guó)目前使用的方法:人工鑿毛、機(jī)械鑿毛、高壓水等，均存在施工效率低，環(huán)境污染嚴(yán)重，甚至在原混凝土表面產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)導(dǎo)致加微裂紋的危險(xiǎn)，同時(shí)不便于大面積機(jī)械化施工，粘結(jié)力較差。

使用鑿毛設(shè)備或銑刨設(shè)備存在以下弊端:①在機(jī)械沖擊下產(chǎn)生微裂紋;②將原來(lái)并不松動(dòng)的骨料會(huì)振松;③銑面百分比低;④破壞原路面的平整度;⑤處理后的表面不均勻;⑥需要后續(xù)的清理工作;⑦環(huán)境粉塵污染嚴(yán)重。

拋丸處理工藝能夠一次性將混凝土表面的浮漿、雜質(zhì)清理和清除干凈，Z重要的是同時(shí)對(duì)混凝土表面進(jìn)行了打毛處理，使其表面均勻粗糙，達(dá)到一定的露骨率，但又不會(huì)去除粘結(jié)緊密的骨料，大大提高防水層和混凝土基層的粘結(jié)強(qiáng)度。拋丸處理工藝還存在施工效率高、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)，而且在施工過程中，能夠充分暴露混凝土的裂紋等病害，以便提前采取補(bǔ)救措施。

二、拋丸處理施工過程

1、原材料準(zhǔn)備

根據(jù)工作面準(zhǔn)備情況，應(yīng)預(yù)先備好圓形φ1.2/ 1.5mm的丸料2 t左右，丸料無(wú)雜物、大小均勻一致，并符合國(guó)標(biāo)SAE S460相關(guān)要求。丸料要儲(chǔ)存在干燥的環(huán)境中，以免因銹蝕結(jié)塊而無(wú)法使用;還應(yīng)準(zhǔn)備5塊以上2m×1m的鋼板，在拋丸機(jī)經(jīng)過橋梁伸縮縫時(shí)使用。

2、工作面清理

一般情況下，在橋面護(hù)欄等附屬結(jié)構(gòu)物施工結(jié)束后都會(huì)遺留少數(shù)雜物，主要為拋撒的浮漿。此時(shí)，清理浮漿較為重要，如較大塊(2 cm以上)不做清理，在拋丸過程中機(jī)器拋頭就極易被損壞，造成不必要的損失。

在清理時(shí)，應(yīng)對(duì)拋丸機(jī)行走不到的位置用人工使用鋼絲刷仔細(xì)刷掉混凝土浮漿和結(jié)硬雜物，然后用風(fēng)力滅火器吹干凈。清理后的橋面應(yīng)保證平整、堅(jiān)實(shí)、潔凈，無(wú)污染、雜質(zhì)、油漬、塵土等，局部低洼或凸出的結(jié)硬雜物，應(yīng)將其打磨并清理干凈。

3、施工工作面的驗(yàn)收

由于水泥混凝土橋面鋪裝層一般在施工結(jié)束后不久就逐漸產(chǎn)生起皮、泛砂、剝落、露筋、空鼓、開裂、松散和破碎等現(xiàn)象，這些病害通常難以避免。

因此，在進(jìn)行橋面拋丸處理前應(yīng)對(duì)橋面整體進(jìn)行驗(yàn)收。驗(yàn)收應(yīng)在雨后進(jìn)行，可采用4人～7人呈一字在半幅依次排開，每人一把鐵錘敲擊檢測(cè)，就可發(fā)現(xiàn)空鼓、裂縫、破碎、露筋等現(xiàn)象，對(duì)于病害部位使用油漆做以標(biāo)記待返工處理，驗(yàn)收合格后方可開始拋丸施工。

橋面拋丸處理已完成 20余萬(wàn)平方米，經(jīng)與總監(jiān)辦、項(xiàng)目辦對(duì)已施工完成橋面多次檢測(cè)，拋丸處理后構(gòu)造深度達(dá)到0.56mm，滿足設(shè)計(jì)(≥0.45mm)要求，構(gòu)造深度合格率達(dá)98%以上，滿足設(shè)計(jì)與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，處理程度達(dá)到了預(yù)期的效果。

三、拋丸處理的關(guān)鍵控制參數(shù)

拋丸工藝和設(shè)備根據(jù)所需要處理的表面不同，通過以下 3個(gè)參數(shù)來(lái)控制處理后的表面狀況:

1、選擇鋼丸的尺寸和形狀，丸料的形狀和大小決定了處理之后的表面粗糙度;

2、設(shè)備的行走速度，決定了處理的深度;

3、鋼丸流量，決定拋丸打擊效率。

橋面鋪裝設(shè)計(jì)為C50加筋混凝土，使用的MT-800B型公路拋丸機(jī)為車載式。在工作時(shí)，由一輛拖拉機(jī)牽引行駛，行駛速度控制在10m/min～15m/min;鋼丸流量控制在65m/s;施工初期使用丸料為圓形φ1.2mm，但經(jīng)過檢測(cè)，構(gòu)造深度較難達(dá)到0.45，通過在施工中的不斷探索、總結(jié)，隨后將丸料調(diào)整為圓形φ1.5mm摻拌20%圓形φ1.2mm丸料混合使用，拋丸處理后的效果得到了很大改善。

四、拋丸處理經(jīng)濟(jì)性分析

根據(jù)以往的橋面處理方法(銑刨或鑿毛)與目前的拋丸處理相比較，銑刨機(jī)在施工過程中，需要 1輛水車加水、2輛自卸車裝運(yùn)廢料，并配3名以上工人，按銑刨5mm深，每平方米單價(jià)需要25元;而拋丸只需配4名～7名工人，拋丸處理5mm深，鋼丸材料費(fèi)用:消耗0.15 kg/m2，鋼丸按目前的市場(chǎng)價(jià)格6 000元/t計(jì)算，材料費(fèi)用為0.9元/m2，綜合單價(jià)也只達(dá)到8元/m2。說明使用拋丸處理技術(shù)直接節(jié)約費(fèi)用730萬(wàn)元以上。

通過以上分析可以看出，拋丸處理材料費(fèi)用只占到很少一部分，即便鋼材價(jià)格再漲一倍，也絲毫不能影響二者之間的差距，且拋丸處理技術(shù)施工質(zhì)量有保證、效率高、安全環(huán)保，值得推廣。

五、安全、環(huán)保注意事項(xiàng)

1、操作人員操作拋丸機(jī)時(shí)要穿防護(hù)服、戴防護(hù)眼鏡、手套和耳塞，清除有毒覆層時(shí)應(yīng)佩戴防毒面具;

2、拋丸機(jī)工作時(shí)，非操作人員不要靠近操作區(qū);

3、在每次使用機(jī)器前必須認(rèn)真檢查設(shè)備是否完好，要保證各連接處密封良好，各連接部件緊固螺栓牢固可靠，易損件應(yīng)在允許使用范圍內(nèi)，否則應(yīng)予更換;

4、裝添丸料時(shí)要檢查丸料顆粒度標(biāo)號(hào)是否符合工作要求，特別要查看丸料中是否混有螺母、螺釘?shù)犬愇?，否則易損壞拋丸輪;

5、檢查拋丸機(jī)底部拋出口與工作清理面的高度，應(yīng)保證各邊都在10mm(±1mm)內(nèi)，如超出范圍應(yīng)進(jìn)行調(diào)整;

6、使用除塵器前需清理集塵箱;

7、搬運(yùn)或移動(dòng)拋丸機(jī)時(shí)，必須在關(guān)閉丸料調(diào)節(jié)閥、拋丸輪完全停止轉(zhuǎn)動(dòng)、切斷電源后方可搬運(yùn)或移動(dòng);

8、在有可燃?xì)怏w環(huán)境或管線不足環(huán)境下，切勿操作拋丸機(jī);

9、不能在雨天和潮濕的環(huán)境下使用設(shè)備，以免損壞設(shè)備及造成不必要的損失;

10、設(shè)備在搬運(yùn)及運(yùn)輸移動(dòng)過程中，應(yīng)避免螺釘、釘子、焊條頭等雜物被吸附到拋丸口下面。每次開機(jī)前均需清理一次，否則易發(fā)生漏丸和損壞拋頭等事故;

11、在拋丸之后遺留的丸料應(yīng)及時(shí)回收，清理干凈，以備再次利用;

12、對(duì)于拋丸產(chǎn)生的廢料垃圾應(yīng)集中堆放、裝運(yùn)，并統(tǒng)一處理，切勿隨處拋灑，避免污染附近水系、農(nóng)田等，保證現(xiàn)場(chǎng)文明施工。

作為一種全新的工藝在混凝土橋面防水底層處理才剛剛起步，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所得的各項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果說明，橋面拋丸處理技術(shù)是值得在全省乃至全國(guó)范圍內(nèi)廣泛推廣的橋面浮漿處理技術(shù)。

  2018-07-04 1858