噴丸是一種表面清理、強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域都會用這項技術，包括航空航天、汽車、建筑、鑄造、造船和鐵路等。

當噴丸工藝作為清洗技術使用時，它一般會被分為干噴丸和濕噴丸兩種，其中濕噴丸清洗技術是在干噴丸的基礎上發展起來的，結合高壓水射流對環境幾乎無污染和干噴丸清洗效率高的優勢，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，動力源范圍廣泛，對環境幾乎無污染的優勢，并且可對使用后的磨料實現回收利用，降低了經濟成本。

高壓水射流、干噴丸和濕噴丸清洗技術的對比分析如表：

一、濕噴丸工藝的分類

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相對的概念。

濕噴丸技術的分類

對于前后混合模式的具體分類一般從水和磨料的混合位置和動力源兩個方面來進行考慮——從混合位置方面，根據射流運動路徑依次劃分為水和磨料混合箱內的混合、噴嘴內的混合以及噴嘴外的混合三種；從動力源方面來說，則存在空氣為動力和水為動力兩種方式。

將水和磨料在混合箱內的混合定義為前混模式，則前混模式可具體的分為水動前混和氣動前混模式兩種，即先將磨粒和水進行充分均勻的混合，通過噴嘴將混合后的磨液以氣動（或水動）方式高速噴射到工件表面污垢。

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式、噴嘴內混合的氣動注射式以及噴嘴內混合的水動負壓吸附式——噴嘴內氣動混合式即為磨粒以氣動的形式噴射出來的過程中，向噴射的磨粒中添加水，達到混合的目的：負壓吸附式則是以水為動力源的情況下，磨料在自重和負壓吸附的作用下進入水射流，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重的問題；而后混合模式會造成磨料和水的混合效果差影響沖蝕效果、磨料顆粒碰撞變細和增加水可能會影響噴射原始軌跡的情況。

二、影響濕噴丸清晰工藝的參數

①磨料選擇

磨料是指在壓縮空氣或水射流的帶動下獲得一定的動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，需對待清洗對象的特點進行詳細了解，同時考慮工件表面的污染狀態、工件所處的環境條件及對基體表面的清洗要求等因素，選擇合適的磨料作為噴丸。

在濕噴丸清洗過程中，選擇的磨料一般為碳化硅類和剛玉類兩種非金屬磨料，其中又以使用剛玉類磨料居多。選擇不同成分、粒徑和形狀的剛玉類磨料進行清洗時，能生成不同粗糙度的表面，以滿足不同的涂裝表面要求。在其他條件相同時，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、硬度等的區別，不同的磨料類型也會對表面粗糙度產生一定的影響。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，改善表面殘余壓應力的分布，延長工件的使用壽命；顆粒狀磨料有棱角，具備更強的清洗能力，但去除污物后容易劃擦工件材料，產成裂紋，影響表面質量。

陶瓷噴丸（來源：圣戈班西普）

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

②噴射參數設置

由于濕噴丸射流具有發散性，沖蝕待清洗工件表面不同位置的射流清洗角度各不相同，可調整的清洗角度一般是指噴嘴中心延長線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基體表面質量的影響都有不同，需要根據實際情況做出合理選擇。此外，清洗靶距、噴射清洗的時間、噴嘴和工件的相對移動速度也會影響清洗的效果。

不同的射流清洗角度

③噴嘴材料與結構

早期使用的噴嘴材料主要有鑄鐵和普通陶瓷兩類，制造的噴嘴耐磨性較差，要求射流的速度不能過快，否則噴嘴的使用壽命會大幅降低。隨著技術的發展，目前市場的主流噴嘴使用硬質合金、紅寶石、碳化鎢和碳化硼等先進材料制作，雖然單個噴嘴價格較貴，但耐磨性好、使用壽命長，實際使用成本更低。

④動力源

在使用濕噴丸技術進行清洗過程中，無論選擇壓縮空氣或是高壓水作為動力源，其壓強大小都需要控制在合理的范圍內。若動力源的壓力過大，會使得射流的沖擊力過大，既容易造成對清洗工件基體的損傷，又將會導致能源的浪費：而如果動力源的壓力過小，將污染物清洗干凈所需的時間就會延長，導致清洗效率下降，當射流的沖擊力小于最低的清洗閾值時，還可能無法將污染物清洗掉。

資料來源：

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

武爽爽. 濕噴丸清洗油漆污物的機理研究及工藝參數優化[D]. 山東:山東大學,2022.

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