噴丸是一種表面清理、強(qiáng)化和拋光的解決方案，除了可以有效地提高金屬零件的疲勞壽命外，也能用于清理工件上的污垢，幾乎所有使用到金屬材料的領(lǐng)域都會(huì)用這項(xiàng)技術(shù)，包括航空航天、汽車(chē)、建筑、鑄造、造船和鐵路等。

當(dāng)噴丸工藝作為清洗技術(shù)使用時(shí)，它一般會(huì)被分為干噴丸和濕噴丸兩種，其中濕噴丸清洗技術(shù)是在干噴丸的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，結(jié)合高壓水射流對(duì)環(huán)境幾乎無(wú)污染和干噴丸清洗效率高的優(yōu)勢(shì)，將磨料和水加以混合，從噴射裝置（通常是噴嘴）噴射到污垢表面，利用射流的磨削、沖擊等作用去除污垢，具有清洗效率高、清洗壓力小，動(dòng)力源范圍廣泛，對(duì)環(huán)境幾乎無(wú)污染的優(yōu)勢(shì)，并且可對(duì)使用后的磨料實(shí)現(xiàn)回收利用，降低了經(jīng)濟(jì)成本。

高壓水射流、干噴丸和濕噴丸清洗技術(shù)的對(duì)比分析如表：

一、濕噴丸工藝的分類(lèi)

按照磨料和水混合的先后次序，可將濕噴丸分為前混合模式和后混合模式，前后混合模式是一個(gè)相對(duì)的概念。

濕噴丸技術(shù)的分類(lèi)

對(duì)于前后混合模式的具體分類(lèi)一般從水和磨料的混合位置和動(dòng)力源兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行考慮——從混合位置方面，根據(jù)射流運(yùn)動(dòng)路徑依次劃分為水和磨料混合箱內(nèi)的混合、噴嘴內(nèi)的混合以及噴嘴外的混合三種；從動(dòng)力源方面來(lái)說(shuō)，則存在空氣為動(dòng)力和水為動(dòng)力兩種方式。

將水和磨料在混合箱內(nèi)的混合定義為前混模式，則前混模式可具體的分為水動(dòng)前混和氣動(dòng)前混模式兩種，即先將磨粒和水進(jìn)行充分均勻的混合，通過(guò)噴嘴將混合后的磨液以氣動(dòng)（或水動(dòng)）方式高速?lài)娚涞焦ぜ砻嫖酃浮?/span>

其他位置水和磨料的混合均定義為后混合模式，因此可以分為噴嘴外混合的水環(huán)式、噴嘴內(nèi)混合的氣動(dòng)注射式以及噴嘴內(nèi)混合的水動(dòng)負(fù)壓吸附式——噴嘴內(nèi)氣動(dòng)混合式即為磨粒以氣動(dòng)的形式噴射出來(lái)的過(guò)程中，向噴射的磨粒中添加水，達(dá)到混合的目的：負(fù)壓吸附式則是以水為動(dòng)力源的情況下，磨料在自重和負(fù)壓吸附的作用下進(jìn)入水射流，混合后一起噴射到工件表面。

上述提到的前后混合模式的工作原理對(duì)比如圖所示：

注：前后混合模式均有弊端，前混合模式易造成磨粒和水混合不均勻、磨粒粒子沉降和噴嘴損傷嚴(yán)重的問(wèn)題；而后混合模式會(huì)造成磨料和水的混合效果差影響沖蝕效果、磨料顆粒碰撞變細(xì)和增加水可能會(huì)影響噴射原始軌跡的情況。

二、影響濕噴丸清晰工藝的參數(shù)

①磨料選擇

磨料是指在壓縮空氣或水射流的帶動(dòng)下獲得一定的動(dòng)能的具有清洗能力的天然的或人造的顆粒狀物料。選擇磨料前，需對(duì)待清洗對(duì)象的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)了解，同時(shí)考慮工件表面的污染狀態(tài)、工件所處的環(huán)境條件及對(duì)基體表面的清洗要求等因素，選擇合適的磨料作為噴丸。

在濕噴丸清洗過(guò)程中，選擇的磨料一般為碳化硅類(lèi)和剛玉類(lèi)兩種非金屬磨料，其中又以使用剛玉類(lèi)磨料居多。選擇不同成分、粒徑和形狀的剛玉類(lèi)磨料進(jìn)行清洗時(shí)，能生成不同粗糙度的表面，以滿(mǎn)足不同的涂裝表面要求。在其他條件相同時(shí)，隨著磨料粒徑的增大，生成的表面粗糙度隨之增大。由于磨料的形狀、硬度等的區(qū)別，不同的磨料類(lèi)型也會(huì)對(duì)表面粗糙度產(chǎn)生一定的影響。磨料外形有球狀和顆粒狀兩種：球狀磨料更適合用于材料的表面處理，改善表面殘余壓應(yīng)力的分布，延長(zhǎng)工件的使用壽命；顆粒狀磨料有棱角，具備更強(qiáng)的清洗能力，但去除污物后容易劃擦工件材料，產(chǎn)成裂紋，影響表面質(zhì)量。

陶瓷噴丸（來(lái)源：圣戈班西普）

在選擇磨料粒徑的時(shí)候還需注意：磨料粒徑選擇過(guò)大時(shí)，磨料尺寸若大于工件表面凹坑處的尺寸，凹坑處的雜物會(huì)很難清除，從而導(dǎo)致清洗效率下降；粒徑尺寸選擇較小時(shí)，磨料的清洗能力有限，同樣會(huì)降低清洗效率；若使用磨料粒徑過(guò)小，還可能會(huì)影響循環(huán)系統(tǒng)的正常工作，造成管道的阻塞，甚至可能導(dǎo)致水泵的損壞。

②噴射參數(shù)設(shè)置

由于濕噴丸射流具有發(fā)散性，沖蝕待清洗工件表面不同位置的射流清洗角度各不相同，可調(diào)整的清洗角度一般是指噴嘴中心延長(zhǎng)線(xiàn)與工件平面相交的夾角，如圖中θ。使用不同的清洗角度，其清洗效率和清洗對(duì)基體表面質(zhì)量的影響都有不同，需要根據(jù)實(shí)際情況做出合理選擇。此外，清洗靶距、噴射清洗的時(shí)間、噴嘴和工件的相對(duì)移動(dòng)速度也會(huì)影響清洗的效果。

不同的射流清洗角度

③噴嘴材料與結(jié)構(gòu)

早期使用的噴嘴材料主要有鑄鐵和普通陶瓷兩類(lèi)，制造的噴嘴耐磨性較差，要求射流的速度不能過(guò)快，否則噴嘴的使用壽命會(huì)大幅降低。隨著技術(shù)的發(fā)展，目前市場(chǎng)的主流噴嘴使用硬質(zhì)合金、紅寶石、碳化鎢和碳化硼等先進(jìn)材料制作，雖然單個(gè)噴嘴價(jià)格較貴，但耐磨性好、使用壽命長(zhǎng)，實(shí)際使用成本更低。

④動(dòng)力源

在使用濕噴丸技術(shù)進(jìn)行清洗過(guò)程中，無(wú)論選擇壓縮空氣或是高壓水作為動(dòng)力源，其壓強(qiáng)大小都需要控制在合理的范圍內(nèi)。若動(dòng)力源的壓力過(guò)大，會(huì)使得射流的沖擊力過(guò)大，既容易造成對(duì)清洗工件基體的損傷，又將會(huì)導(dǎo)致能源的浪費(fèi)：而如果動(dòng)力源的壓力過(guò)小，將污染物清洗干凈所需的時(shí)間就會(huì)延長(zhǎng)，導(dǎo)致清洗效率下降，當(dāng)射流的沖擊力小于最低的清洗閾值時(shí)，還可能無(wú)法將污染物清洗掉。

資料來(lái)源：

熊勝. 濕噴丸清洗再制造零件表面漆層的技術(shù)研究[D]. 山東:山東大學(xué),2021.

武爽爽. 濕噴丸清洗油漆污物的機(jī)理研究及工藝參數(shù)優(yōu)化[D]. 山東:山東大學(xué),2022.

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