我國鐵路車(chē)輛的除銹工藝,近幾年來(lái)發(fā)展很快,拋丸除銹在車(chē)輛制造和修理中的應用,為車(chē)輛除銹的機械化、自動(dòng)化創(chuàng )造了條件,并作出了貢獻。但是,如何理解車(chē)輛拋丸除銹的全面質(zhì)量?什么是拋丸除銹的客觀(guān)質(zhì)量標準?怎樣對拋丸除銹質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)的檢測?這些生產(chǎn)過(guò)程中提出的一系列間題至今尚未獲得滿(mǎn)意的解決。從理論和實(shí)踐的結合上,對它們進(jìn)行深入的研究和探討,具有十分重要的現實(shí)意義。本文由青島拋丸清理機生產(chǎn)廠(chǎng)家整理
一、關(guān)于車(chē)輛拋丸除銹的全面質(zhì)量問(wèn)題
不論采用怎樣的除銹工藝,對于鐵路車(chē)輛鋼結構來(lái)說(shuō),都應該滿(mǎn)足油漆工藝對金屬表面的質(zhì)量要求,即除銹后金屬表面的清潔度和粗糙度應該合格。金屬表面沒(méi)有合格的清潔度,即使較好的油漆防護層,也會(huì )喪失其存在的意義;金屬表面的粗糙度不合格,則會(huì )導致漆膜粘附力和涂層防護性能大大降低。鐵路車(chē)輛在全車(chē)范圍內達到合格的清潔度和粗糙度,既是十分重要的,又是十分困難的,然而它卻反映了除銹工藝的全面質(zhì)量。
把清潔度作為除銹質(zhì)量的指標之一,是易于為人們所理解和接受的。而粗糙度的概念至今尚未引起廣泛重視。較佳的粗糙表面對油漆涂層的作用是:其一,使金屬表面積增加,擴大了金屬與涂層的粘結表面;其二,粗糙金屬面上的凸起部伸入涂層。這樣就使得涂層與金屬表面的粘結力量得到加強。金屬表面不粗糙,會(huì )使油漆涂層粘附不牢,易于脫落,喪失防護作用。金屬表面太粗糙同樣會(huì )減弱油漆涂層的防護能力。因為,過(guò)于粗糙的金屬表面上的凸起部分(波峰)與凹陷部分(波谷)高低懸殊,而油漆的延展性和干燥前的表面張力使得凸起部分的油漆覆蓋不嚴或很薄,從而減少了涂層的有效防腐時(shí)間。圖1是金相顯微鏡檢驗斷面中波峰對涂層的影響。國外對除銹后金屬表面的粗糙度都有嚴格的規定。瑞士標準是算術(shù)平均值Ra較大不得超過(guò)12.5微米,粗糙深度Rt較大不得超過(guò)40微米。 目前我國缺乏統一的質(zhì)量標準。長(cháng)期以來(lái),以除銹見(jiàn)鐵作為衡量除銹質(zhì)量的尺度。實(shí)際上,除銹見(jiàn)鐵僅僅反映了除銹后金屬表面的干凈程度。至于鋼板(特別是薄板)的損傷減薄程度、變形程度、合格面積與全車(chē)面積的比率等情況,則完全不能反映出來(lái)。嚴格地講,即使以除銹見(jiàn)鐵來(lái)檢驗金屬表面的清潔程度,由于人的感官的主觀(guān)因素和缺乏科學(xué)檢測手段,也往往很難得到客觀(guān)的反映。因此,除銹見(jiàn)鐵的檢驗標準弊端多,不科學(xué),更不能代表車(chē)輛拋丸除銹的全面質(zhì)量。從我國鐵路車(chē)輛拋丸除銹工藝的實(shí)際情況出發(fā),在討論它的全面質(zhì)量時(shí),必須考慮到以下三個(gè)方面:1.金屬材料本身應盡量避免受傷變形多2.防銹底漆要熊牢固地粘附于金屬表面,3.車(chē)輛鋼結構除銹合格面積越大越好。這與除銹質(zhì)量的清潔度、粗糙度兩大指標的要求是完全一致的,也是車(chē)輛拋丸除銹全面質(zhì)量的核心內容。
二、車(chē)輛拋丸除銹的質(zhì)量標準及檢驗方法
車(chē)輛鋼結構在拋丸除銹后往往出現拋打不足和拋打過(guò)頭兩種情況。拋打不足造成金屬表面銹垢和氧化皮不能徹底除凈,并且表面也不夠粗糙。拋打過(guò)頭則使金屬基體受到損傷,即厚度減薄,表面變形,表面過(guò)于粗糙。我國車(chē)輛用材,質(zhì)地較軟,經(jīng)不起過(guò)度拋打。如客車(chē)廠(chǎng)修規程規定墻板和頂板銹蝕剩余厚度分別不小于1.5毫米和1毫米,由于拋打過(guò)頭而使之低于較小值時(shí)將會(huì )造成墻(頂)板的早期報廢,同時(shí)變形嚴重又增加了調修工作量,這些都會(huì )導致大量的經(jīng)濟損失。綜合上述各種情況,現將車(chē)輛拋丸除銹的質(zhì)量標準及檢驗方法歸納如下:
1.清潔度
清潔度指金屬表面的干凈程度,即單位面積內殘余銹垢、氧化皮所占面積的百分比(沒(méi)有除去的舊漆皮下無(wú)銹垢、氧化皮部分不計面積)。
檢驗方法金屬表面的清潔程度不同,對光的反射能力不同,通過(guò)光電效應,由反射測量?jì)x測出數值,以確定清潔度的等*。
2.粗糙度
粗糙度指金屬表面的粗糙程度,即單位面積內凸起(波峰)與凹陷(波谷)間深度的較大值和算術(shù)平均值。
檢驗方法金屬表面微小的凸起和凹陷在探針移動(dòng)時(shí),通過(guò)傳感器由光潔度測量?jì)x反映出數值來(lái)。相隔一定距離,測量三處求平均值,以此確定粗糙度等*。
3.厚差度
厚差度指金屬表面的損傷程度(主要用于薄板),即除銹前后金屬厚度之差。計算時(shí)采用三處厚度差的算術(shù)平均值。
檢驗方法刮去金屬表面的銹垢,用半導體測厚儀測出金屬的厚度,除銹后再測一次厚度,求出除銹前后金屬厚度的差值。采樣應相隔一定距離,測量三處,求其平均值,然后確定厚差度的等*。
4.平直度
平直度指金屬表面的變形程度(主要用于薄板),即除銹前后,一定長(cháng)度(如1米)內高低之間深度較大值的三個(gè)方向的算術(shù)平均值的差值。
檢驗方法用一定長(cháng)度(如1米)的直尺,放在金屬表面,量出直尺下金屬表面較低點(diǎn)與直尺平面的距離,轉動(dòng)直尺60。,分別再測第二、第三次,求出平均值。除銹前后兩平均值之差則為被測面的平直度。
5.潔占度
潔占度指除銹后的清潔表面占待除銹表面總面積的百分比。
檢驗方法每一個(gè)面上相隔一定距離的三處,用清潔度檢驗方法確定該處除銹后的清潔度是否合格。將各合格處的面積相加,計算清潔面占待除銹表面總面積的百分比。
上述五條標準的具體量值及等*的劃分,尚待試驗、區別產(chǎn)品作出確定。五條標準必須綜合考慮,但清潔度是其中較主要的一條。所述檢驗方法也適用于普通鋼材制成的各種產(chǎn)品。由于車(chē)型的不同,鋼結構用材、銹蝕等具體情況不同,必須訂出相當的等*關(guān)系,檢驗的側重點(diǎn)也可有所區別。例如木質(zhì)敞車(chē)的底架除銹,厚差度和平直度一般可以不作檢驗;客車(chē)鋼質(zhì)外皮的除銹則必須用以上五種檢驗方法全面核查
三、車(chē)輛拋丸除銹質(zhì)紐的影晌因素
車(chē)輛拋丸除銹的效果是由拋丸器拋射出高速彈丸流打擊在移動(dòng)的鋼結構銹蝕面上面產(chǎn)生的。彈丸與車(chē)輛鋼結構的相對運動(dòng)是由拋丸器和牽引機構形成的。因此,彈丸和車(chē)輛鋼結構的特點(diǎn)與性質(zhì)對除銹質(zhì)量產(chǎn)生直接影響,拋丸器和牽引機構對除銹質(zhì)量產(chǎn)生間接影響。
1.彈丸對除銹質(zhì)量的影響
經(jīng)驗證明,推薦某種彈丸來(lái)滿(mǎn)足鋼板和型材的一切要求是不可能的。在清潔度方面,除掉氧化皮和除掉大氣腐蝕而生成的銹層所要求的彈丸顆粒大小是不同的。大氣腐蝕產(chǎn)生較深的點(diǎn)穴,需用細粒彈丸;打落氧化皮則用粗粒彈丸;對于兩者俱備的金屬表面,宜用粗細搭配的混合彈丸。在粗糙度方面,通過(guò)采用鋼絲丸除銹的試驗證明,粗糙度隨彈丸的直徑增大而變大,如圖2所示。鋼絲丸對車(chē)輛鋼結構的除銹作業(yè)適應性較好。在同樣試驗條件下,其拋丸量比采用白口鑄鐵丸增加20%左右,即在同樣時(shí)間內,銹蝕面上的著(zhù)彈數量較白口鑄鐵丸有相應增加,這也可以改善除銹生產(chǎn)中常見(jiàn)的拋打不足的情況,從而提高除銹質(zhì)量。
2.車(chē)輛鋼結構對除銹質(zhì)量的影響
車(chē)輛鋼結構各梁柱銹蝕面的空間位置非常復雜,彈丸難以均勻地拋打到各面上。拋丸器的安置對客車(chē)鋼質(zhì)外皮較易,對貨車(chē)底架頗難,特別是枕梁等箱形結構內側面,彈丸根本打不到。至于客車(chē)筒形鋼結構內部的除銹,在目前運用拋丸裝置還有問(wèn)題。這些是車(chē)輛鋼結構給除銹作業(yè)帶來(lái)的困難。所以,拋丸除銹工藝當前只能解決大部分(而不是全部)的除銹工作量和只能達到一定標準的除銹質(zhì)量圖2 鋼結構的銹蝕程度在同一車(chē)輛中的不同部位分布不均,銹垢性質(zhì)也各有差異(厚、薄、脆、韌及成分的差異)。銹蝕分布雖有一定規律(平面重、立面輕、夾層重等),但在同一范圍內的銹蝕又不均勻,銹坑和銹疤的大小也不一致。因此,采用目前的拋丸器不可能隨銹蝕分布而變化彈丸流量以統一除銹質(zhì)量。即使新造車(chē)銹蝕程度輕、變化小,也不能保證面面俱到,全車(chē)除銹質(zhì)量一樣。
此外,在施修車(chē)輛的鋼結構銹蝕表面上.由于廢棄物的覆蓋和浸入,也對除銹質(zhì)量有影響。
3.拋丸器對除銹質(zhì)量的影響
拋丸器對除銹質(zhì)量的影響雖然是間接產(chǎn)生的,但仍是不容忽視的。因為一方面拋丸設備中拋丸器的數量、空間安裝位置和拋丸量決定了拋打區段各單位空間里瞬間的彈丸數和運動(dòng)方向;另一方面拋丸器的構造和轉速決定了彈丸工作的動(dòng)能,這可以從以下關(guān)系式中看出。彈丸運動(dòng)的線(xiàn)速度是經(jīng)拋丸器加速后獲得的,它飛離拋丸器的瞬時(shí)速度是Vo=0.136nR1(米/秒)，其中n為轉速，R1為葉輪半徑，0.136為經(jīng)驗常數。此時(shí)彈丸具有的動(dòng)能是EK二1/2mVo²,其中m為彈丸質(zhì)量。很明顯,彈丸動(dòng)能是與拋丸器
葉輪半徑的平方和拋丸器轉速的平方成正比例關(guān)系的。因此,改變拋丸器的葉輪半徑或拋丸器轉速可以獲得較好的拋射速度(彈丸速度),以提高除銹質(zhì)量。國外拋丸器拋射線(xiàn)速度在用于除銹和清理等方面時(shí),取V二60~85米/秒,我國一般取V=70~80米/秒。
4.牽引機構對除銹質(zhì)量的影響
目前,我國鐵路工廠(chǎng)的拋丸設備中,牽引方向是沿車(chē)輛縱向平行移動(dòng),橫向拋打。由于拋丸器使彈丸在拋打區段內組成了一定的彈丸網(wǎng),所以當牽引機構使得車(chē)輛鋼結構通過(guò)彈丸網(wǎng)之后,除銹過(guò)程隨即結束。這樣,牽引速度愈慢,在單位時(shí)間里單位面積上接受的彈丸數量也愈多。每塊銹蝕表面上著(zhù)彈量的多少決定了該面除銹質(zhì)量的好壞。因此,牽引速度一定要配合拋丸器的工作情況進(jìn)行選用。如,拋丸器彈丸流量提高了,在質(zhì)量要求不變的情況下,牽引速度必須隨之相應的提高,從而提高生產(chǎn)效率。
有關(guān)車(chē)輛拋丸除銹質(zhì)量的問(wèn)題,除以上所述三個(gè)方面外,還與車(chē)輛結構設計、材質(zhì)選擇、制造工藝等方面有關(guān)。即使是本文所提出的這三個(gè)方面,也還有許多以待完善和研究之處。但是我們認為,在除銹質(zhì)量未實(shí)行全面的科學(xué)管理的今天,正確理解拋丸除銹全面質(zhì)量的概念,著(zhù)手制訂統一的質(zhì)量標準,配備并掌握先進(jìn)的檢測手段,是一個(gè)亟待解決的迫切問(wèn)題。我們相信,隨著(zhù)四化建設的發(fā)展,在各部門(mén)領(lǐng)導、科技人員和工人的共同努力下,我國鐵路車(chē)輛的拋丸除銹質(zhì)量將會(huì )提高到一個(gè)新的水平