简析轨道车辆转向架抛丸质量的主要影响因素

孟辉 王雪

【摘 要】 轨道车辆转向架涂装前要进行抛丸前处理，以获得良好的表面清洁度和一定的表面粗糙度，从而提高涂料与底材的结合力。本文从抛丸前初始状态和工艺参数等方面进行分析，总结出对抛丸质量产生不利影响的因素。轨道客车转向架一般均采用碳钢材质，因此，本文针对钢材及钢制件抛丸进行论述。

【关键词】 轨道 转向架 抛丸质量

1 抛丸技术要求

1.1 清洁度要求

清洁度是指经过抛丸处理后的表面的洁净程度。钢材抛丸的技术要求一般执行国标GB 8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》，标准中规定了抛丸清洁度的四个等级，分别是Sa1级、Sa2级、Sa2 1/2级和Sa3级，其中Sa3级的清洁度要求最高。而对于轨道车辆转向架涂装前的抛丸预处理，清洁度要求达到该标准中的Sa2 1/2级或Sa3级，具体要求是：在不放大的情况下观察时，表面无可见的油、脂和污物，并且没有氧化皮、铁锈、涂层和外来杂质，表面均有均匀的金属光泽。

1.2 粗糙度要求

粗糙度是表面粗糙程度的简称，一般常用的是平均表面粗糙度，以Ra表示，单位是微米。国家标准中并没有统一的对粗糙度的规定，一般按照行业特性制定标准，对于轨道车辆转向架涂装前的抛丸预处理，粗糙度要求为6.3微米≤Ra≤12.5微米。

2 抛丸质量的影响因素

2.1 抛丸前初始状态的影响

抛丸前初始状态的影响主要是钢材锈蚀程度和带有油脂。通过试验进行研究，选定工艺参数为：采取粒度0.6毫米的铸钢丸，抛丸时间10分钟，抛丸一遍。

2.1.1 钢材锈蚀程度

锈蚀程度按照GB 8923中的规定分为四个锈蚀等级，从轻到重依次为A级、B级、C级和D级。通过试验发现，当锈蚀等级为A级或B级时，抛丸后清洁度能够达到Sa3级，并呈现均匀的金属光泽，粗糙度实测在7微米-9.5微米范围内；当锈蚀程度为C级时，抛丸后清洁度能够达到Sa2 1/2级，表面有暗斑，粗糙度实测在7微米-9.5微米范围内；当锈蚀程度为D级时，抛丸后清洁度仅能够达到Sa2级，表面暗淡无光，粗糙度实测在8.5微米-12.5微米范围内。因此，可以判定当钢材初始的锈蚀程度越严重时，抛丸后的清洁度越差，且粗糙度有增大的趋势，不利于抛丸质量。

2.1.2 油脂的影响

同样锈蚀程度为A级或B级的构架，当其表面带有油脂时，抛丸后发现：清洁度能够达到Sa2 1/2级但不能达到Sa3级，表面整体发黑，粗糙度实测在7微米-9.5微米范围内。分析其原因主要是油脂在抛丸过程中通过钢丸不断循环抛射被分散，但不能被去除，最终形成的结果是钢丸和构架表面均包裹一层薄薄油膜。同时，由于油脂均有粘附性，易吸尘，而在抛丸过程中不可避免的会产生大量灰尘，因此构架整体发黑实际上是由于优质的存在是其表面吸附了一层灰尘的缘故。同理，抛丸锈蚀程度为C级或D级的构架，同样存在此问题。由此得出，抛丸前构架表面残留的油脂对抛丸质量不利。

2.2 工艺参数的影响

2.2.1 丸料粒度的影响

选取锈蚀程度D级的构架试验，当使用粒度1.5毫米铸钢丸抛丸时，抛丸后清洁度能够达到Sa2 1/2级，表面有暗斑，粗糙度实测在20微米-30微米范围内，与使用粒度0.6毫米铸钢丸抛丸时的结果相比较发现，清洁度提高，但粗糙度相应加大。而选取锈蚀程度A级、B级和C级的构架试验，当使用粒度1.5毫米铸钢丸抛丸时得到的清洁度与使用粒度0.6毫米铸钢丸抛丸时得到的清洁度基本一致，均能达到Sa2 1/2级或者Sa3级，但粗糙度均加大至20微米-30微米。

粗糙度加大带来的结果会使后续涂装的防腐能力下降，因为粗糙度加大意味着形成粗糙度的凹陷加深，在同等涂层厚度的情况下，凹陷内部涂层更厚，凹陷边缘的涂层更薄，涂层薄的部位防腐能力下降，容易发生锈蚀。由此可知，使用大粒径钢丸抛丸时，除去锈蚀严重的D级底材可提高一定清洁度外，其他A级、B级、C级三个等级清洁度均无提高，但粗糙度数值均会随着钢丸粒径的加大二变大，对后续的涂装不利，但可以增加涂层厚度来改善。

2.2.2 抛丸总量的影响

抛丸总量指的是构架受到的钢丸抛射的总质量，这里用M表示。

M=m×t×n

t= t=l÷v

所以有，M=m×l×n÷v

其中：

m——单位时间抛丸量，在抛丸机已知的情况下，m为定值，这里作为常量；

l——抛丸段的长度，在抛丸机已知的情况下，l也为定值，这里作为常量；

v——抛丸段的通过速率；

t——抛丸段的通过时间；

n——抛丸遍数。

因此，可分析得知：抛丸总量M与抛丸次数n成正比，抛丸次数越多抛丸量越大；抛丸总量M与抛丸段的通过速率v成反比，通过速率越慢抛丸量越大。经试验验证，当提高总抛丸量时，清洁度将会得到提高，金属光泽会更为明显，尤其是初始状态锈蚀更为严重的D级钢材，通过多次抛丸清洁度会提升至Sa2 1/2级甚至Sa3级。同时，随着抛丸总量的增加，粗糙度的数值由逐渐变大的趋势，但变化幅度不大，经实地测量，在采用粒度0.6毫米的铸钢丸抛丸条件下，连续抛丸30次的构架粗糙度在10微米-12微米，虽然有所增加但仍在技术要求范围内，总的变化趋势不大。由此可以得出，增加总抛丸量对抛丸质量有利。但增加总抛丸量的同时，无论是增加抛丸次数还是减慢通过速率，均会是生产效率降低，尤其增加抛丸次数同样增加了构架上、下件和运转次数，对生产效率影响很大，也会使能源消耗成倍增长。

3 结语

综上所述，对于轨道车辆转向架的抛丸，影响其抛丸质量的不会是单一因素，在实际工艺设计和生产中，应根据实际情况在各个因素间作出取舍，在保证抛丸质量的同时，也应考虑生产效率，综合能源消耗等实际问题。