凯发国际娱乐官网入口 發動機罩涂裝前拋丸機處理彈丸殘留問題研究及

拋丸作為結構件高效的涂裝前處理及表面強化、焊縫去應力處理工藝,在農業、工程、礦山等機械行業得到廣泛應用[1-5]。但是,由于拋丸器拋射出的彈丸速率大,薄板件會被拋變形。而且如果丸料硬度高,還會破壞精加工表面及螺紋[6-7]。另外,拋丸后工件上易殘留彈丸,不僅會浪費彈丸,而且會給后續噴漆、裝配,甚至是產品的用戶及市場帶來不良影響[8]。因此拋丸時不僅要屏蔽保護精加工表面,而且要清理殘留彈丸。工件結構不同,屏蔽措施、清理彈丸的難易程度也不相同,尤其是存在腔體結構的工件,由于開口小或存在死角等,彈丸一旦進入就難以徹底清理。如何讓這些不能徹底清理出來的彈丸不影響后面的工序或產品的使用,是結構件涂裝工藝人員面臨的問題。

發動機罩是推土機的主要結構件之一,不僅作為發動機的保護罩,而且是發動機底護板、散熱器、鏟刀提升油缸等的安裝支架。其結構如圖1a所示,上部為一拼焊的橫梁,左右為對稱結構,由中厚板拼焊而成。在上橫梁下部,是大彎板1與小彎板2拼焊成的箱型立柱,其詳細結構如圖1b所示。立柱底部焊有一帶螺紋孔的底板3,用于安裝發動機底護板。大彎板1、小彎板2、底板3之間均采用連續外部焊縫焊接,但為避免配合干涉,底板3與大彎板1折彎內圓角采用倒角,因此底部圓角之間有間隙,不能施焊接,如圖1c所示。大彎板1與小彎板2的頂部焊有一安裝座,其上也有倒角,導致頂部為半開放結構,如圖1d所示。

發動機罩生產工藝與一般結構件相同,主要流程為:下料、鑄造─小件組對、機械加工─總組對、焊接─涂裝─裝配。發動機罩是中厚板焊接結構件,涂裝前處理采用拋丸工藝。拋丸時懸掛狀態與圖1中一致,即與工件安裝狀態一樣。

圖 1 工件簡圖

推土機屬于大批量生產,其發動機罩采取懸掛通過式拋丸,拋丸過程中被吊掛在懸掛輸送機吊鉤上,隨其一同通過拋丸區,通過高速拋射的彈丸快速清理工件表面的銹蝕,表面質量達到Sa2.5級,作為噴底漆前的處理。拋丸采用直徑為0.6 ~ 0.8 mm的合金丸。由于速率快,沖擊力大,螺紋也會被拋打變形,尺寸及表面粗糙度會發生變化。因此會采用錐形橡膠棒屏蔽包括底板3上的螺紋。

由于大彎板1與小彎板2的上部為半開放式結構且無法被有效屏蔽,因此彈丸會進入箱體里面,部分彈丸會從底部縫隙中漏出,但仍有大量彈丸殘留在內。拋丸結束去除各處屏蔽(如底板螺紋孔屏蔽橡膠棒)后,用壓縮空氣吹掃工件以清理殘余彈丸及灰塵,立柱內絕大部分彈丸被清理出來,但無法徹底清理,如圖2a所示。另外不能完全貼合的大彎板1、小彎板2之間一些位置存在組對縫隙,彈丸通過開口進去后還存在一定動能,會有少許進入縫隙,并卡在里面,如圖2b所示,卡在縫隙里的彈丸無法清理出來。

殘留彈丸的危害很多,但對不同的產品及工件危害程度不一樣。發動機罩立柱內殘留的彈丸對后續的噴漆并沒有任何壞的影響,但對后續的裝配造成惡劣影響。裝配發動機罩下面的底護板時,需從下向上安裝螺栓。由于在用風扳機擰緊螺栓時使用的是沖擊扳手,在沖擊下發動機罩會振動,一些殘留在發動機罩立柱縫隙內的彈丸被震落出來,進入螺紋孔,如圖2c所示。

圖 2 裝配過程殘留彈丸進入螺紋孔示意圖

螺紋間的配合精度比較高,進入螺紋孔的彈丸被擠在內螺紋與外螺紋之間,輕者導致螺栓無法完全擰入和擰緊,并損壞螺紋,不得不拆下來對螺紋孔進行過絲后再重新裝配。嚴重的是裝配工人并不知道螺紋擠入彈丸,用風扳機繼續擰入螺栓,最終導致螺栓斷裂且由于擠入的彈丸難以取出,不得不拆下整個發動機罩及已裝配件,用鉆頭等工具花很多時間才能取出。由于為取出斷裂螺栓往往耽誤整機的下線及線上其他產品的生產進度,裝配工序對拋丸工序意見極大。

工件上殘留彈丸并不可怕,但對于一些存在腔體結構的工件而言清理卻十分困難。因此最好的思路是拋丸時不讓彈丸進入內腔,也就無需清理。但許多工件上的內腔往往有開口,且不規則,也不易被全面封堵屏蔽,彈丸很容易進入內腔。第二種思路就是讓彈丸進得去也出得來,即在腔體開口上做文章,便于內腔彈丸的流出和吹掃,能徹底清理干凈彈丸。然而由于產品結構、功能上的需要,腔體開口并不能像工藝需要的那樣,而是存在一些死角,不便清理彈丸或無法清理干凈。當然,也有一些工件即使內腔有一定的殘留彈丸,只要不出來也不會影響產品質量性能。對于這種情況,第三種思路就是讓腔內難以清理的少量彈丸出不來。

對于發動機罩立柱結構,由于上部存在開口,且開口不能封堵,因此第一種思路行不通。加上上下開口都很小,且存在清理盲點,第二種思路也不可行。從工藝過程見立柱腔內彈丸不影響后續噴漆質量和產品使用,只會影響裝配過程。只要在底護板裝配螺栓擰緊過程中能避免彈丸進入螺紋孔,就不會造成螺栓卡死、斷裂問題。因此選擇第三種思路。

使內腔及縫隙中不能清理出來的彈丸固定下來不再動彈顯然不可能,只能防止其受沖擊振動時進入正在擰入螺栓的螺紋孔,為此采取臨時封堵螺紋孔上部的措施。圖3為具體方案示意圖,即在底板3與大彎板1和小彎板2組對前在其螺紋孔上面點焊一比螺紋直徑稍大的薄板,完全封堵螺紋孔上部,這樣即使立柱腔內彈丸受到振動也不會進入螺紋孔。當螺栓向上頂到堵板時,焊點被破壞,堵板被頂起,螺栓可繼續向上擰入。當堵板被頂開后由于底板3上的螺紋已全部與螺栓螺紋配合,即使有彈丸也無法再進入螺紋孔,就不會再破壞螺紋。

圖 3 解決殘留彈丸方案示意圖

如圖4所示,用工藝試驗驗證了方案,先直接在底板單件上點焊堵板,然后用手擰入螺栓向上頂。結果證明,堵板與底板采用1個焊點時,用人手擰入螺栓即可頂出堵板;采用2個較近焊點時,使用扳手擰入螺栓即可將堵板頂出。通過應用該方案徹底消除了后續底護板裝配螺栓卡死和斷裂問題。

圖 4 工藝試驗照片

通過在產品上的工藝試驗及實際應用證明,讓特定位置殘余彈丸出不來的方案是可行的,徹底消除了因殘留彈丸而導致螺栓卡死或斷裂的問題。發動機罩是結構中的一種,其他產品上的結構件也可能存在類似的結構和問題,可以此作為參考。該方案在實施時需完全貼合堵板與螺紋板上面,否則依然會有彈丸進入的風險。另外在點焊時要規定好焊點位置及尺寸,避免焊接力量過大,螺栓頂起困難。