在机械制造、船舶修造、钢结构加工等领域,喷砂、喷丸、抛丸是应用最广泛的金属表面处理工艺,三者均通过介质高速冲击工件表面,实现除锈、除氧化皮、强化表层或粗化表面等目标,但在动力来源、介质特性、工艺效果及适用场景上存在显著差异,极易混淆。

(一)喷砂:

喷砂是利用压缩空气作为核心动力,将磨料以高速喷射至工件表面,通过磨料的冲击与研磨作用,实现表面处理的工艺,核心定位是“清理+粗化”,兼顾一定的去毛刺效果。

动力来源:以压缩空气为主(主流),部分场景可采用高压水流辅助(湿喷),压入式喷砂气压通常为0.5~0.7MPa,吸入式为0.3~0.5MPa,压力可调性强,适配精细化处理需求。

介质特性:选用形态不规则、带有尖锐棱角的磨料,常见类型包括石英砂、棕刚玉、金刚砂、核桃壳(环保型)等,磨料粒度根据表面粗糙度要求选择,Sa2.5级除锈推荐G120~G80粒度,可灵活匹配不同硬度的工件表面。

核心目标:首要任务是彻底清除工件表面的油污、氧化皮、旧涂层及锈蚀,同时能精准控制表面粗糙度(Ra 0.2~50μm),为后续喷涂、电镀工艺奠定基础,提升涂层附着力;此外可用于艺术品纹理雕刻、电子产品外壳哑光处理等装饰性需求。

适用场景:适合小批量、多品种工件,尤其是形状复杂、有精细处理要求的部件,如模具、精密零件、薄壁铝件、压力容器封头,以及船舶分段的局部除锈(成型工件无法批量抛丸处理场景);对软金属(铝合金、铜合金)和薄板(<1mm)更友好,可避免工件变形。

行业标准:除锈等级执行GB/T8923.1,常见要求为Sa2级(彻底除锈,残留氧化皮≤5%)、Sa2.5级(近白级,残留氧化皮≤2%),喷砂后表面粗糙度需满足“涂层厚度1/3”的要求,防止后续涂层开裂。

(二)喷丸:

喷丸与喷砂动力形式相近,但核心定位偏向“强化”,是利用压缩空气或小型离心力装置,将圆形弹丸高速喷射至工件表面,通过弹丸的冲击作用使工件表层发生塑性形变,形成残余压应力层,提升工件疲劳强度的工艺。

动力来源:主流为压缩空气,部分小型设备采用离心力驱动,动力调节灵活,可精准控制弹丸喷射角度与速度,适配复杂内腔、边角等抛丸无法覆盖的部位。

介质特性:选用圆形、无棱角的弹丸(与抛丸介质一致),常见类型为铸钢丸、不锈钢丸、铝丸、钢丝切丸等,弹丸直径通常为0.1~2.0mm,表面圆滑,冲击时不会对工件表面造成过度划伤,可循环使用多次。

核心目标:以表面强化为主,通过冷作硬化作用提高工件表面硬度、抗疲劳强度和耐磨性,同时可实现应力校正、去毛刺,清理效果弱于喷砂;尤其适合对复杂结构件的局部强化,如齿轮齿面、航空零部件内腔、轴承表面等。

适用场景:汽车齿轮、航空零部件、轴承、压铸件等关键承重部件的强化处理;形状复杂、无法通过抛丸实现全面覆盖的工件,如异形件、内腔件;对表面粗糙度要求适中(无需过度粗化)的强化场景,可兼顾轻微清理需求。

关键注意:喷丸无法有效清除工件表面油污,若工件表面有油污,需提前进行脱脂处理,否则会污染弹丸,影响强化效果与工件质量。

(三)抛丸:

抛丸是利用高速旋转的叶轮(抛头)产生的离心力,将弹丸高速抛射至工件表面,通过密集的弹丸冲击实现批量表面处理的工艺,核心定位是“高效强化+批量清理”,自动化程度高,适合规模化生产。

动力来源:纯机械离心力,叶轮转速可达1500~3000r/min,弹丸初速度最高可达100m/s,冲击力均匀且集中,无需依赖空压机,长期使用能效比优于喷砂、喷丸工艺,可实现连续化生产,效率较手动喷砂设备提升30%以上。

介质特性:与喷丸一致,选用圆形弹丸,常见类型为铸钢丸、铸铁丸、不锈钢丸、钢丝切丸等,弹丸直径0.8~2.5mm(强化工艺选小丸,除锈选大丸),表面圆滑,可循环使用数百次,磨损后会被粉碎为粉尘排出,需定期筛选补充新丸(补充量≤总量10%)。

核心目标:兼顾高效清理与表面强化,既能批量清除铸件、锻件表面的氧化皮、型砂、锈蚀,也能通过冷作硬化提升工件表面硬度和抗疲劳强度,消除工件内应力,减少热处理后零件变形;清理效率远高于喷砂、喷丸,适合大批量生产场景。

适用场景:大批量规则工件的表面处理,如钢板、型材、风电塔筒、汽车底盘件、轨道交通轮毂、铸件、锻件;对工件表面强化要求较高的场景,如轴类、齿轮等易疲劳断裂部件的批量强化;可配合自动化输送线(吊钩式、履带式、通过式)实现连续生产,如钢板预处理流水线、塔筒抛丸流水线。

行业标准:设备制造执行JB/T8355(抛丸清理机)标准,除锈等级同样遵循GB/T8923.1,船舶、风电等行业特殊场景要求抛丸后表面粗糙度Ra5~10μm,弹丸需通过24h盐雾试验(无锈蚀)。