我国铁路车辆的除锈工艺,近几年来发展很快,抛丸除锈在车辆制造和修理中的应用,为车辆除锈的机械化
、自动化创造了条件,并作出了贡献。但是,如何理解车辆抛丸除锈的全面质量?什么是抛丸除锈的客观质量标准?怎样对抛丸除锈质量进行科学的检测?这些生产过程中提出的一系列间题至今尚未获得满意的解决
。从理论和实践的结合上,对它们进行深入的研究和探讨,具有十分重要的现实意义
。本文由青岛抛丸清理机生产厂家整理
一
、关于车辆抛丸除锈的全面质量问题
不论采用怎样的除锈工艺,对于铁路车辆钢结构来说,都应该满足油漆工艺对金属表面的质量要求,即除锈后金属表面的清洁度和粗糙度应该合格。金属表面没有合格的清洁度,即使较好的油漆防护层,也会丧失其存在的意义;金属表面的粗糙度不合格,则会导致漆膜粘附力和涂层防护性能大大降低。铁路车辆在全车范围内达到合格的清洁度和粗糙度,既是十分重要的,又是十分困难的,然而它却反映了除锈工艺的全面质量
。
把清洁度作为除锈质量的指标之一,是易于为人们所理解和接受的。而粗糙度的概念至今尚未引起广泛重视
。较佳的粗糙表面对油漆涂层的作用是:其一,使金属表面积增加,扩大了金属与涂层的粘结表面;其二,粗糙金属面上的凸起部伸入涂层
。这样就使得涂层与金属表面的粘结力量得到加强
。金属表面不粗糙,会使油漆涂层粘附不牢,易于脱落,丧失防护作用。金属表面太粗糙同样会减弱油漆涂层的防护能力。因为,过于粗糙的金属表面上的凸起部分(波峰)与凹陷部分(波谷)高低悬殊,而油漆的延展性和干燥前的表面张力使得凸起部分的油漆覆盖不严或很薄,从而减少了涂层的有效防腐时间。图1是金相显微镜检验断面中波峰对涂层的影响。国外对除锈后金属表面的粗糙度都有严格的规定
。瑞士标准是算术平均值Ra较大不得超过12.5微米,粗糙深度Rt较大不得超过40微米
。 目前我国缺乏统一的质量标准
。长期以来,以除锈见铁作为衡量除锈质量的尺度。实际上,除锈见铁仅仅反映了除锈后金属表面的干净程度
。至于钢板(特别是薄板)的损伤减薄程度
、变形程度
、合格面积与全车面积的比率等情况,则完全不能反映出来
。严格地讲,即使以除锈见铁来检验金属表面的清洁程度,由于人的感官的主观因素和缺乏科学检测手段,也往往很难得到客观的反映。因此,除锈见铁的检验标准弊端多,不科学,更不能代表车辆抛丸除锈的全面质量。从我国铁路车辆抛丸除锈工艺的实际情况出发,在讨论它的全面质量时,必须考虑到以下三个方面:1.金属材料本身应尽量避免受伤变形多2.防锈底漆要熊牢固地粘附于金属表面,3.车辆钢结构除锈合格面积越大越好。这与除锈质量的清洁度、粗糙度两大指标的要求是完全一致的,也是车辆抛丸除锈全面质量的核心内容。
二
、车辆抛丸除锈的质量标准及检验方法
车辆钢结构在抛丸除锈后往往出现抛打不足和抛打过头两种情况。抛打不足造成金属表面锈垢和氧化皮不能彻底除净,并且表面也不够粗糙。抛打过头则使金属基体受到损伤,即厚度减薄,表面变形,表面过于粗糙。我国车辆用材,质地较软,经不起过度抛打。如客车厂修规程规定墙板和顶板锈蚀剩余厚度分别不小于1.5毫米和1毫米,由于抛打过头而使之低于较小值时将会造成墙(顶)板的早期报废,同时变形严重又增加了调修工作量,这些都会导致大量的经济损失
。综合上述各种情况,现将车辆抛丸除锈的质量标准及检验方法归纳如下:
1.清洁度
清洁度指金属表面的干净程度,即单位面积内残余锈垢
、氧化皮所占面积的百分比(没有除去的旧漆皮下无锈垢
、氧化皮部分不计面积)。
检验方法金属表面的清洁程度不同,对光的反射能力不同,通过光电效应,由反射测量仪测出数值,以确定清洁度的等*。
2.粗糙度
粗糙度指金属表面的粗糙程度,即单位面积内凸起(波峰)与凹陷(波谷)间深度的较大值和算术平均值
。
检验方法金属表面微小的凸起和凹陷在探针移动时,通过传感器由光洁度测量仪反映出数值来。相隔一定距离,测量三处求平均值,以此确定粗糙度等*。
3.厚差度
厚差度指金属表面的损伤程度(主要用于薄板),即除锈前后金属厚度之差。计算时采用三处厚度差的算术平均值

。
检验方法刮去金属表面的锈垢,用半导体测厚仪测出金属的厚度,除锈后再测一次厚度,求出除锈前后金属厚度的差值。采样应相隔一定距离,测量三处,求其平均值,然后确定厚差度的等*
。
4.平直度
平直度指金属表面的变形程度(主要用于薄板),即除锈前后,一定长度(如1米)内高低之间深度较大值的三个方向的算术平均值的差值
。
检验方法用一定长度(如1米)的直尺,放在金属表面,量出直尺下金属表面较低点与直尺平面的距离,转动直尺60。,分别再测第二、第三次,求出平均值
。除锈前后两平均值之差则为被测面的平直度。
5.洁占度
洁占度指除锈后的清洁表面占待除锈表面总面积的百分比。
检验方法每一个面上相隔一定距离的三处,用清洁度检验方法确定该处除锈后的清洁度是否合格。将各合格处的面积相加,计算清洁面占待除锈表面总面积的百分比。
上述五条标准的具体量值及等*的划分,尚待试验、区别产品作出确定。五条标准必须综合考虑,但清洁度是其中较主要的一条。所述检验方法也适用于普通钢材制成的各种产品。由于车型的不同,钢结构用材、锈蚀等具体情况不同,必须订出相当的等*关系,检验的侧重点也可有所区别
。例如木质敞车的底架除锈,厚差度和平直度一般可以不作检验;客车钢质外皮的除锈则必须用以上五种检验方法全面核查
三、车辆抛丸除锈质纽的影晌因素
车辆抛丸除锈的效果是由抛丸器抛射出高速弹丸流打击在移动的钢结构锈蚀面上面产生的。弹丸与车辆钢结构的相对运动是由抛丸器和牵引机构形成的
。因此,弹丸和车辆钢结构的特点与性质对除锈质量产生直接影响,抛丸器和牵引机构对除锈质量产生间接影响。
1.弹丸对除锈质量的影响
经验证明,推荐某种弹丸来满足钢板和型材的一切要求是不可能的。在清洁度方面,除掉氧化皮和除掉大气腐蚀而生成的锈层所要求的弹丸颗粒大小是不同的。大气腐蚀产生较深的点穴,需用细粒弹丸;打落氧化皮则用粗粒弹丸;对于两者俱备的金属表面,宜用粗细搭配的混合弹丸
。在粗糙度方面,通过采用钢丝丸除锈的试验证明,粗糙度随弹丸的直径增大而变大,如图2所示
。钢丝丸对车辆钢结构的除锈作业适应性较好。在同样试验条件下,其抛丸量比采用白口铸铁丸增加20%左右,即在同样时间内,锈蚀面上的着弹数量较白口铸铁丸有相应增加,这也可以改善除锈生产中常见的抛打不足的情况,从而提高除锈质量。
2.车辆钢结构对除锈质量的影响
车辆钢结构各梁柱锈蚀面的空间位置非常复杂,弹丸难以均匀地抛打到各面上。抛丸器的安置对客车钢质外皮较易,对货车底架颇难,特别是枕梁等箱形结构内侧面,弹丸根本打不到。至于客车筒形钢结构内部的除锈,在目前运用抛丸装置还有问题
。这些是车辆钢结构给除锈作业带来的困难。所以,抛丸除锈工艺当前只能解决大部分(而不是全部)的除锈工作量和只能达到一定标准的除锈质量图2 钢结构的锈蚀程度在同一车辆中的不同部位分布不均,锈垢性质也各有差异(厚、薄
、脆、韧及成分的差异)
。锈蚀分布虽有一定规律(平面重
、立面轻、夹层重等),但在同一范围内的锈蚀又不均匀,锈坑和锈疤的大小也不一致。因此,采用目前的抛丸器不可能随锈蚀分布而变化弹丸流量以统一除锈质量
。即使新造车锈蚀程度轻
、变化小,也不能保证面面俱到,全车除锈质量一样。
此外,在施修车辆的钢结构锈蚀表面上.由于废弃物的覆盖和浸入,也对除锈质量有影响。
3.抛丸器对除锈质量的影响
抛丸器对除锈质量的影响虽然是间接产生的,但仍是不容忽视的。因为一方面抛丸设备中抛丸器的数量

、空间安装位置和抛丸量决定了抛打区段各单位空间里瞬间的弹丸数和运动方向;另一方面抛丸器的构造和转速决定了弹丸工作的动能,这可以从以下关系式中看出
。弹丸运动的线速度是经抛丸器加速后获得的,它飞离抛丸器的瞬时速度是Vo=0.136nR1(米/秒)
，其中n为转速，R1为叶轮半径，0.136为经验常数
。此时弹丸具有的动能是EK二1/2mVo²,其中m为弹丸质量。很明显,弹丸动能是与抛丸器
叶轮半径的平方和抛丸器转速的平方成正比例关系的
。因此,改变抛丸器的叶轮半径或抛丸器转速可以获得较好的抛射速度(弹丸速度),以提高除锈质量。国外抛丸器抛射线速度在用于除锈和清理等方面时,取V二60~85米/秒,我国一般取V=70~80米/秒。
4.牵引机构对除锈质量的影响
目前,我国铁路工厂的抛丸设备中,牵引方向是沿车辆纵向平行移动,横向抛打。由于抛丸器使弹丸在抛打区段内组成了一定的弹丸网,所以当牵引机构使得车辆钢结构通过弹丸网之后,除锈过程随即结束。这样,牵引速度愈慢,在单位时间里单位面积上接受的弹丸数量也愈多

。每块锈蚀表面上着弹量的多少决定了该面除锈质量的好坏。因此,牵引速度一定要配合抛丸器的工作情况进行选用。如,抛丸器弹丸流量提高了,在质量要求不变的情况下,牵引速度必须随之相应的提高,从而提高生产效率。
有关车辆抛丸除锈质量的问题,除以上所述三个方面外,还与车辆结构设计、材质选择、制造工艺等方面有关
。即使是本文所提出的这三个方面,也还有许多以待完善和研究之处
。但是我们认为,在除锈质量未实行全面的科学管理的今天,正确理解抛丸除锈全面质量的概念,着手制订统一的质量标准,配备并掌握先进的检测手段,是一个亟待解决的迫切问题。我们相信,随着四化建设的发展,在各部门领导、科技人员和工人的共同努力下,我国铁路车辆的抛丸除锈质量将会提高到一个新的水平