楊 鋒，盧 艷，劉亞飛 （南通理工學(xué)院，江蘇南通 226000）

0 引言

將目前常用的拋丸機(jī)與噴砂機(jī)相比，前者表面處理效率和，自動(dòng)化程度更高，可大大節(jié)省人工；缺點(diǎn)是拋丸機(jī)的使用有一定限制，對(duì)一些體積較大或者結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)無(wú)法進(jìn)行有效的拋丸，而噴砂機(jī)幾乎可以對(duì)所有類型的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面處理。因此對(duì)企業(yè)而言，配備了噴砂機(jī)可以不用再配備拋丸機(jī)，但配備拋丸機(jī)還要配備噴砂機(jī)，故我國(guó)目前的現(xiàn)狀是大型鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)、造船廠幾乎都配有拋丸機(jī)；而一些小型鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，通常只有噴砂機(jī)而沒有拋丸機(jī)；雖然拋丸機(jī)的工作效率很高，但因成本以及可替代性限制使得小型企業(yè)不愿意投入過(guò)多的資金購(gòu)買。拋丸機(jī)在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，故拋丸機(jī)附近還需要配置必要的除塵設(shè)備，除塵設(shè)備可根據(jù)拋丸機(jī)的規(guī)格來(lái)選擇。有時(shí)鋼結(jié)構(gòu)沒有得到良好的表面處理不是因?yàn)閽佂铏C(jī)選擇不當(dāng)，而是拋丸機(jī)的參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，所以對(duì)于拋丸機(jī)輥道速度、拋頭電流在拋丸前都應(yīng)進(jìn)行合理的設(shè)置［1］。據(jù)悉，對(duì)部分鋼結(jié)構(gòu)施工企業(yè)的技術(shù)人員對(duì)拋丸機(jī)的分類和特點(diǎn)并不十分清楚，在選擇拋丸機(jī)時(shí)主要向拋丸機(jī)供應(yīng)商進(jìn)行了解，所選擇的產(chǎn)品不一定是最適合的。

若干年后，拋丸機(jī)在小型鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)將極有可能得到普及，其原因主要有4個(gè)方面：（1）隨著新產(chǎn)品的開發(fā)，市場(chǎng)上的拋丸機(jī)種類增多，小型鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)可根據(jù)自身需求購(gòu)買適合的小型廉價(jià)拋丸機(jī)；（2）噴砂工作異常艱苦，我國(guó)目前存在“用工荒”和“就業(yè)難”并存的現(xiàn)象［2］，工人寧愿待業(yè)也不愿從事噴砂這種極為艱苦的工作，自動(dòng)化拋丸機(jī)可節(jié)約勞動(dòng)力，方便招工；（3）拋丸會(huì)產(chǎn)生大量的灰塵，對(duì)工人的健康有一定的影響，容易誘發(fā)塵肺病等，當(dāng)前我國(guó)職業(yè)病認(rèn)定體制還不是特別完善，塵肺病患者維權(quán)艱難［3］，很多職工無(wú)法得到賠償，甚至被迫“開胸驗(yàn)肺”。隨著我國(guó)法制的不斷完善，這種現(xiàn)象將得以大大緩解，企業(yè)也將難以逃避責(zé)任。而拋丸機(jī)因?yàn)槭亲詣?dòng)作業(yè)，當(dāng)拋丸作業(yè)開始后，操作人員可遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)，從而不易染上塵肺?。唬?）拋丸機(jī)的一次性投入較大，當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)市場(chǎng)行情較差，企業(yè)考慮更多的是如何度過(guò)“寒冬”，隨著市場(chǎng)的好轉(zhuǎn)，企業(yè)逐步將重心轉(zhuǎn)移至企業(yè)的發(fā)展上，就會(huì)在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面增加投入，對(duì)于業(yè)主，尤其是小型企業(yè)的業(yè)主，根據(jù)需要正確地選用拋丸機(jī)十分重要，除了制造特殊產(chǎn)品的企業(yè)外，應(yīng)盡量選擇通用型拋丸機(jī)。

1 通用型拋丸機(jī)的選用

通用型拋丸機(jī)主要用于各種鋼結(jié)構(gòu)的拋丸處理，這類拋丸機(jī)應(yīng)用廣泛，同時(shí)適用于鋼板、型鋼以及散件等，因產(chǎn)量較高而分?jǐn)偭酥圃旃ぞ咭约把邪l(fā)成本，故價(jià)格低廉，但它僅針對(duì)某一種鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行拋丸時(shí)，不如專用的拋丸機(jī)好用，本節(jié)僅討論大中型通用型拋丸機(jī)，專用型拋丸機(jī)（如專門對(duì)管道進(jìn)行拋丸等）不做討論。

通用型拋丸機(jī)按照進(jìn)料方式的不同主要分為吊鉤式拋丸機(jī)、履帶式拋丸機(jī)、網(wǎng)帶式拋丸機(jī)、輥筒式拋丸機(jī)4種。

吊鉤式拋丸機(jī)在拋丸過(guò)程中不容易產(chǎn)生碰撞，適用于怕碰撞的鋼結(jié)構(gòu)，同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)完全懸空，拋丸效果較好，但使用時(shí)需要保證鋼結(jié)構(gòu)上有便于吊裝的結(jié)構(gòu)，且鋼結(jié)構(gòu)不能太大、太重，否則難以進(jìn)行吊裝。

履帶式拋丸機(jī)和網(wǎng)帶式拋丸機(jī)因采用傳送帶傳送，故鋼結(jié)構(gòu)可以直接放在傳送帶（履帶/網(wǎng)帶）上，隨著傳送帶進(jìn)入拋丸機(jī)進(jìn)行拋丸作業(yè)。拋丸操作方便，但鋼制品在傳輸過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生碰撞，故適合不怕碰撞的鋼結(jié)構(gòu)的拋丸。履帶式拋丸機(jī)和網(wǎng)帶式拋丸機(jī)的區(qū)別：履帶式拋丸機(jī)的履帶中間沒有網(wǎng)格，故履帶式拋丸機(jī)無(wú)法對(duì)鋼制品緊貼履帶的一側(cè)進(jìn)行拋丸處理，鋼結(jié)構(gòu)上因結(jié)構(gòu)復(fù)雜而沒有拋丸到的部位需用噴砂、打磨等其他方式進(jìn)行處理，或者將鋼結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)后，再進(jìn)行一次拋丸作業(yè)；而網(wǎng)帶式拋丸機(jī)網(wǎng)帶上網(wǎng)格的存在使得鋼結(jié)構(gòu)緊貼網(wǎng)帶的一面也能得到一定的拋丸處理，鋼丸/鋼砂可透過(guò)網(wǎng)格間隙拋射到鋼制品上，和網(wǎng)帶接觸的區(qū)域則無(wú)法得到處理，從而產(chǎn)生網(wǎng)帶觸痕，為防止網(wǎng)帶觸痕的產(chǎn)生，選購(gòu)的網(wǎng)帶式拋丸機(jī)最好帶有工件蠕動(dòng)機(jī)構(gòu)，鋼制品在拋丸的同時(shí)不斷在網(wǎng)帶上蠕動(dòng)，從而消除網(wǎng)帶觸痕，但部分網(wǎng)帶所用的材質(zhì)相對(duì)履帶材質(zhì)較軟，在鋼丸/鋼砂的打擊下會(huì)受到破壞，使用壽命較短。

輥筒式拋丸機(jī)可以將一些簡(jiǎn)單的鋼結(jié)構(gòu)，如鋼梁、圓管等放在輥筒上送入拋丸機(jī)進(jìn)行拋丸作業(yè)，但對(duì)于形狀較為復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)，如帶有異形柱牛腿的鋼柱，則無(wú)法直接使用這種設(shè)備，因?yàn)橹Ｍ鹊壬斐鑫锶菀卓ㄔ谳佂仓g，造成無(wú)法傳輸；散件也難以適用，會(huì)從輥筒之間脫落。在這種情況下，需要使用放置鋼制品的支架。

鋼制品支架的制作：鋼制品支架可以根據(jù)需要做成不同的樣式，圖1是鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)常用的一種支架，這種支架可用于對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)（如建筑鋼結(jié)構(gòu)所用的鋼柱）進(jìn)行拋丸，它由底部底座、立柱和支撐圓桿組成。底座一般為日字形或田字形，底座下部有4個(gè)叉齒孔，方便叉車作業(yè)以轉(zhuǎn)運(yùn)支架，也可在支架上設(shè)置吊耳，方便用吊機(jī)進(jìn)行吊運(yùn)；立柱上設(shè)有多個(gè)圓形孔洞，支撐圓桿可插入圓形孔洞內(nèi)，可根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的外形特點(diǎn)來(lái)決定支撐圓桿的分布，以保證鋼結(jié)構(gòu)在支架上的穩(wěn)定放置，放置完畢后即可開始拋丸作業(yè)。此外可以設(shè)置帶有吊架和吊鉤的鋼結(jié)構(gòu)支架，可以通過(guò)吊鉤將鋼制品吊在支架上進(jìn)行拋丸作業(yè)；可以設(shè)置網(wǎng)狀支架來(lái)對(duì)小型零件進(jìn)行拋丸；還可以根據(jù)需要制作其他支架。圖2為經(jīng)過(guò)改進(jìn)的吊架式支架，支架上方的10個(gè)吊架可以用來(lái)懸掛吊鉤，網(wǎng)狀支架也可按此方法進(jìn)行改造。有了這些支架的配合，輥筒式拋丸機(jī)可以起到部分替代其他拋丸機(jī)的作用。在小型鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)中，若購(gòu)買吊鉤式拋丸機(jī)或一些專用型拋丸機(jī)而無(wú)法保證一定的使用頻率的話，僅配置輥筒式拋丸機(jī)并配備若干種專用支架是比較經(jīng)濟(jì)的選擇。

圖1 用于拋丸復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的支架Figure 1 The support for shot-blasting of complicated steel structure

圖2 改造后的吊架式支架Figure 2 Revamped hanger support

2 新型教學(xué)用拋丸機(jī)的研究

拋丸是鋼制品的常用工藝，拋丸機(jī)的應(yīng)用在鋼制品行業(yè)中極為普遍，但我們?cè)谑袌?chǎng)調(diào)研中還沒有發(fā)現(xiàn)專門用于教學(xué)的拋丸機(jī)。在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，很難直觀明了地觀察到拋丸機(jī)工作的實(shí)際狀態(tài)。故亟需一種拋丸器的模擬裝置，以方便觀察，同時(shí)能進(jìn)行一些參數(shù)調(diào)節(jié)的模擬實(shí)驗(yàn)。故研究了一款教學(xué)專用拋丸機(jī)。該技術(shù)已申報(bào)發(fā)明專利，目前已獲授權(quán)［4］。

教學(xué)用拋丸機(jī)如圖3所示，由支架、儲(chǔ)罐、傳送裝置等組成，支架起到支撐作用，主要用于支撐外殼，另外支架還能用于安裝一些必要的設(shè)備。支架分為大支架和小支架，小支架僅用于安裝外殼（為便于教學(xué)，外殼需采用玻璃板）和小型輔助設(shè)備；大支架上部要架設(shè)磨料罐，所以做比較大，能承載更大的質(zhì)量。儲(chǔ)罐有2種，一種是下部?jī)?chǔ)罐，用于放置磨料；另一種是上部?jī)?chǔ)罐，上部?jī)?chǔ)罐和下部?jī)?chǔ)罐通過(guò)提升設(shè)備進(jìn)行連接，提升設(shè)備將下部?jī)?chǔ)罐內(nèi)的磨料送往上部?jī)?chǔ)罐，上部?jī)?chǔ)罐中的磨料再通過(guò)重力作用經(jīng)管路輸送給模擬拋丸器。輸送裝置分為很多種，有輥筒式輸送裝置、傳送帶式輸送裝置、網(wǎng)狀輸送裝置等，用來(lái)輸送不同的構(gòu)件。在運(yùn)行過(guò)程中，磨料會(huì)落到輥筒式輸送裝置和網(wǎng)狀輸送裝置的下部，清理非常困難，所以可以在輥筒式輸送裝置和網(wǎng)狀輸送裝置下面設(shè)置一個(gè)手搖式傳送帶，用傳送帶將磨料移動(dòng)到磨料收集箱內(nèi)，落到外部的磨料主要靠人工清掃。小支架上安裝模擬拋丸器，上部磨料罐內(nèi)的磨料通過(guò)管線輸入模擬拋丸器中，通過(guò)模擬拋丸器打到鋼結(jié)構(gòu)模型上。

圖3 教學(xué)用拋丸機(jī)示意圖Figure 3 Schematic diagram of shot-blasting machine for teaching

模擬拋丸器如圖4所示，由伸縮桿、進(jìn)料口、磨料噴出口、箱體、電機(jī)、連接口，與小支架的連接裝置等組成。與小支架有多種連接方式，如可在小支架上開設(shè)很多等距離分布的孔洞，然后通過(guò)螺栓連接，也可以使用夾具連接等其他連接方式。伸縮桿可以實(shí)現(xiàn)裝置的伸縮，控制其位置。這種拋丸器可以任意改變其位置、噴口方向等設(shè)置，拋丸機(jī)不同位置上可以安裝多個(gè)這樣的拋丸器，以模擬市場(chǎng)上各種不同規(guī)格的拋丸機(jī)，演示不同拋丸器位置、噴口方向達(dá)到的不同拋丸效果，提高教學(xué)質(zhì)量。

圖4 模擬拋丸器Figure 4 Simulation shot blaster machine

為模擬拋丸的軌跡，可以使用類似磁性畫板的材料來(lái)制作鋼結(jié)構(gòu)模型，使用圓形鋼砂打到磁性板上時(shí)就可以留下清晰的顏色帶，從而發(fā)現(xiàn)拋丸的軌跡。該技術(shù)同樣被用于一款噴砂（拋丸和噴砂有一定相似性）模擬裝置上［5］。

3 結(jié)語(yǔ)

拋丸機(jī)是鋼結(jié)構(gòu)表面處理中的常用設(shè)備，根據(jù)不同的需要，要選擇不同規(guī)格的拋丸機(jī)，上文對(duì)拋丸機(jī)的分類和選用作出了闡述，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)選擇合適的拋丸機(jī)有一定的指導(dǎo)作用，文中所涉及的教學(xué)設(shè)備對(duì)人才培養(yǎng)也有一定的作用。