喷抛丸技术概述
喷抛丸（砂）技术包含抛丸技术和喷丸（砂）技术。在一些行业中，它也被称作喷砂、吹砂、喷珠、喷弹等。该技术最早是用于去除铸造、锻造件等上面的粘砂和氧化皮等。
喷丸（砂）是以压缩空气带动丸砂，通过专门工具（一般包含喷丸器和喷枪），让丸砂高速喷射到零件表面，借助丸砂的冲击和摩擦作用，达到表面处理要求，丸砂速度一般在 30 至 50m／s 之间。
上世纪 30 年代世界上制成了第一台抛丸机。中国的喷抛丸设备生产起始于上世纪 50 年代，并且主要是仿照前苏联的技术。在 60 年代初，青岛机械厂设计并生产了一台 Q3110 滚筒式抛丸清理机，这标志着中国的喷抛丸技术与装备从单纯的仿制转变为可以自行进行开发和制造，同时中国也开始有了喷抛丸设备的专业生产厂家。多年来，喷抛丸技术与装备不断完善，性能持续提高。其应用范围，从单纯的铸造业的表面清理，扩大到了冶金矿山、机械制造、汽车拖拉机、兵器制造、轻纺机械、船舶车辆、航空宇航等不同行业。工艺范围，也从铸锻件的表面清理，扩展到了金属结构件的强化、表面加工、喷抛丸成形等不同领域。
喷抛丸工艺得到广泛应用。如今，世界上已发展出适应各种不同工艺要求的喷抛丸设备，规格品种多达上千种。喷抛丸设备的发展促进了喷抛丸技术的发展，同时也扩展了喷抛丸工艺的应用。磨料是喷抛丸工艺中使用的介质。它根据形状、大小、硬度、材料等被分成很多类别。在喷抛丸工艺中，要根据不同的要求选用不同的磨料。磨料的质量高低会影响喷抛丸的质量。所以，磨料是喷抛丸技术不可或缺的组成部分，它与喷抛丸设备一起构成了喷抛丸技术。磨料若为钢或铁质等金属材料进行抛射，这种情况一般被称为喷抛丸；磨料若为石英砂、钢砂等进行抛射，这种情况一般被称为喷砂。
喷抛丸技术应用范围
金属表面的清理
各种铸件的表面需要进行清理。喷抛丸设备首先在铸造业中得到应用，用于清除铸钢件、铸铁件表面的粘砂和氧化皮。几乎所有的铸钢件、灰铸件、玛钢件、球铁件等都需要进行喷抛丸处理。这是为了清除铸件表面的氧化皮和粘砂。同时，它也是铸件质量检查前不可缺少的准备工序。例如，大型气轮机机壳在进行无损探伤之前，必须进行严格的喷抛丸清理，这样才能保证探伤结果的可靠性。在一般铸件生产中，喷抛丸清理是发现铸件表面缺陷的必不可少的工艺手段，比如皮下气孔、渣孔，以及贴砂、冷隔、起皮等。有色金属铸件，像铝合金、铜合金之类的表面清理工作，一方面要清除氧化皮，另一方面要发现铸件的表面缺陷。更重要的是，通过喷抛丸来清除压铸件的毛刺，并且获得具有装潢意义的表面质量，以达到综合效果。
对各种锻件及热处理件进行喷抛丸清理。多数金属工件在锻造热处理加热过程中会生成表面氧化。这层氧化鳞皮会对零件的化学涂层除锈产生严重的破坏作用，所以需要进行喷抛丸清理。对于需要切削加工的零件来说，清除氧化皮是减少刀具磨损、提升切削刀具使用寿命、保持机床精度以及控制锻坯尺寸以获得最佳切削状态的必要条件。自动加工机床这一点是很重要的。对经最终热处理的工件进行喷抛丸，能够获得清除氧化皮以及强化工件的综合效果。几乎所有的汽车、拖拉机等车辆的齿轮都需要进行热处理后的喷抛丸处理。
冶金钢铁生产会应用到一些生产工艺。在冶金钢铁生产过程中，喷抛丸一酸洗这种工艺方法被采用，它能保证在钢铁大量生产中获得高生产率，通过机械一化学联合的方式去除磷皮。在硅钢片、不锈钢薄板等其他合金钢板、带的生产中，在冷轧工序期间，必须进行退火一喷抛丸一酸洗处理，这样才能保证冷轧钢板的表面粗糙度和厚度精度。
钢板、型钢以及钢结构件的表面要进行喷抛丸清理。在重型机器制造领域，在矿山机械制造领域，在船舶制造领域，在车辆制造领域，以及在各种高中压容器制造领域、锅炉制造业中，为了让机器能获得最佳的表面质量和防锈功能，对于其原材料钢板以及各种型钢等，必须进行喷抛丸除锈和喷漆，一般将此过程称为预处理。预处理后金属表面的氧化皮被清除掉了。这给以后的工序，尤其是数控自动气切割以及各种自动焊接，提供了良好的表面准备。因为如果金属表面存在氧化皮，那么自动气割及自动焊接的工艺质量就难以得到保证。另外，钢结构在经过冲压或焊接成型之后，在进行涂漆之前，需要对整个钢结构进行表面喷抛丸除锈，这一般被称为后处理。这种喷抛丸设备通常是大型且专用的。它是针对特定被清理的钢结构而设计的，像火车整体车厢以及大型集装箱的喷抛丸清理就属于这类。上述内容均是以清除金属表面氧化皮为主要目的。其喷抛丸工艺大多采用白铸铁弹丸或者中等硬度的铸钢弹丸，对于弹丸的形状和粒度要求不是很严格。铸锻件进行喷抛丸清理时，为了获得较高的清理效率，通常会采用较大粒度的弹丸。而在冶金钢珠生产中，对于不锈钢板和硅钢片的喷抛丸清理，常常会采用较细粒度的弹丸。
金属工件的强化—提高疲劳强度
根据现代金属强度理论，提高金属强度的主要方向是增加金属内部的位错密度。实践表明，喷抛丸是一种能有效增加金属位错结构的工艺方法。对于一些不能通过相变硬化（如马氏体淬火等），或者在实现相变硬化的基础上还需要进一步强化的工件来说，这具有非常重要的意义。航空、宇航工业以及汽车、拖拉机等领域的零部件需要轻质化，同时对可靠性的要求也在不断提高，而采用喷抛丸工艺来提高构件的强度和疲劳强度，就是其重要的工艺措施。
弹簧进行喷抛丸强化。当弹簧等零部件经过各种热处理工艺后，仍无法满足负载对工件的要求时，此时再进行喷抛丸强化能取得非常显著的效果。实验表明，高速发动机的气门弹簧的疲劳断裂寿命，通过喷抛丸强化能够从十万次提升至百万次以上，汽车的主负载板簧经喷抛丸强化后，其疲劳强度也能成倍增加。目前高负荷弹簧均采用喷抛丸强化来进一步提高疲劳强度。
拖拉机发动机扭杆由于受结构尺寸限制，制造过程中虽经热处理钢材喷砂机，材料力学性能有很大改善，但在运行中仍不能保证其疲劳寿命高于发动机整体寿命，因而该零部件经常因疲劳失效引起整机破坏性事件。这些零部件普遍采用喷抛丸工艺来进行强化，以此提高它们的疲劳寿命。喷抛丸强度化工艺在目前的汽车、拖拉机、发动机制造业中是必不可少的制造工艺，并且是最有效、最经济的工艺方法。
这些应用在航空、宇航业等领域的起升支架、螺旋桨等关键部件都进行了严格的喷抛丸强化。
表面加工
喷抛丸技术的范围远超铸造行业等金属表面喷抛丸清理的范畴。它已发展成为金属表面加工的主要工艺方法之一，能与磨削、抛光等一同跻身于金属表面加工技术的行列，并且具备磨削、抛光所没有的工艺特点。
刀具刃具的表面需要进行强化处理。钻头、丝锥、成型铣刀、滚刀、绞刀等在经过热处理之后，会进行喷抛丸操作，以此来提高工件的疲劳强度，清除热处理过程中产生的氧化层，从而获得具有装饰性的喷抛表面，达到综合效果。以强化工具刃具为主要目的而进行的喷抛丸，所使用的弹丸要求具有较高的硬度；而对于经马氏体淬火的刀具刃具，通常会采用石英砂、氧化铝等硬度较高的弹丸，并且这些弹丸的粒度比用于表面清理的弹丸要细小。
进行喷抛丸加工可获得金属光洁表面。在某些情形下，要获得窄细沟槽的光洁表面，由于砂轮外形尖锐度存在限制，采用磨削的方式往往难以奏效或者成本很高，而在这种情况下，用细小弹丸抛射工件，就能达到较为理想的效果。
喷抛丸加工可获得一定金属表面毛糙度。在钢铁制造业里，一些薄板的表面有特定要求，像制造搪瓷制品的钢板、热镀铝板、不锈钢板等。为使涂层能更好地与基体金属结合，需要金属具有一定毛糙度以增加附着力或达到亚光效果。获得毛糙度的方法有两种，一是用具有一定毛糙度的精轧辊进行轧制，二是直接进行抛、喷射。精轧辊经热处理淬火硬化后硬度达到 HS95 以上，第一种方法会使用这种精轧辊。接着用外圆磨床对其进行磨削加工，从而得到一定的轴向鼓形度以及 Ra0．8 的表面粗糙度。之后采用硬度在 HRC58 以上、形状为多角形且粒度经过严格筛选的弹丸（钢丸）进行抛（喷）射，以此来获得所需的毛糙度。上世纪 70 年代末，武汉钢铁公司一七口口工程引进了一种表面加工技术，该技术是从原西德引进的。这种方法主要适用于大型制品或批量生产。在单件、小批生产时，可以采用第二种方法，即直接用弹丸抛、喷射来获得金属表面一定的毛糙度，而无需用昂贵的轧辊来轧制。
装饰镀层进行喷抛丸抛光。有大量镀铬装饰件，为得到光亮夺目的表层，传统做法是进行布轮抛光，然而这种抛光方式劳动条件恶劣，会对工人健康造成很大危害，且生产效率低。为解决这些问题，可以采用抛（喷）丸抛光，抛光用的弹丸是含有一定磨料的专用塑料丸。此外，喷抛丸能够用于清除细小橡胶制品的毛刺和飞边，也能够用于清除塑料制品的毛刺和飞边。它具有较高的生产率，并且可以代替手工操作。
喷抛丸成形
喷抛丸成形工艺将金属板材料的喷抛丸成形与强化相结合。它已应用于飞机机翼、机身等薄壳结构的制造。美国波音飞机采用了喷抛丸成型技术，既节省了大型压力机，又降低了制造费用，还提高了薄壳结构的强度和刚度，对改进飞机的负载性能起到了重要作用。
其他方面的应用
喷抛丸技术的应用范围很广。它不仅用于上述金属材料的加工处理，还应用到非金属的加工中。比如剪除各种橡胶制品和塑料制品的毛刺，这原本是一件效率低、费人工的操作。现在，已应用带有冷冻装置的喷抛丸设备，把各种橡胶制品进行低温冷冻使其脆化，然后在喷抛丸设备中接受弹丸的抛射和喷射，这样毛刺就很容易被清除了。酚醛类塑料制品用核桃皮制成的弹丸进行喷射，这样既能清除毛刺，又不会破坏其制件的表面粗糙度；变压器总成之后，需要去掉上面的一些多余线头或其他不需要的杂物，用核桃皮制成的弹丸喷射可以有效地将这些清除掉。在现代化机场、高速公路的养护过程中，需要先将旧水泥地面清理干净，以便能够接合新水泥层。可以使用专用的移动式喷抛丸设备对地面进行抛射，这样能获得具有高结合强度的表面。这种施工方式效率高，并且能够有效降低工程造价。新型建材，例如砌块，已经运用喷抛丸工艺来提升砌块的表面效果；大理石等石材行业开始使用喷抛丸工艺，逐步替代传统的火烧方法，以此提高成材率和表面光饰效果。部分模具的清理或清洗工作采用了喷抛丸或者喷砂的方式，还有一些采用了喷射干冰等工艺。
总之，喷抛丸技术是一种加工工艺。它的应用范围越来越广泛，已经从铸造领域中脱颖而出，并且渗透到了各行各业中。喷抛丸装备的市场越来越大，应用范围也越来越宽。
国内喷抛丸设备生产厂家历史沿革与现状分布
喷抛丸设备生产厂家
上世纪 80 年代之前，喷抛丸设备的管理被划归到铸造机械行业进行管理。该管理工作归口于济南铸造锻压机械研究所。同时，其技术标准也归口于“全国铸造机械标准化技术委员会”。济南铸造锻压机械研究所是从事铸造机械以及喷抛丸技术与装备的行业归口研究所。它成立于 1956 年，是国内最早成立的行业研究所，并且是唯一的喷抛丸技术与装备归口研究所。该研究所研制的多种喷抛丸设备填补了国内空白。目前它的归属情况是……国内最早生产喷抛丸设备的专业厂家于 1949 年成立。1954 年开始专业生产铸造机械以及喷抛丸（砂）设备。它是国内喷抛丸设备规格最为齐全的生产厂家。曾在行政上一度被划归管理。其技术水平一直在国内处于领先地位。并且拥有山东省和青岛市级技术中心。2008 年被批准为“全国铸造机械标准化技术委员会喷抛丸分技术委员会”的秘书长单位。上世纪 80 年代之前，济南铸造锻压机械研究所与青岛机械厂有着良好的合作。在计划经济体制之下，许多产品是双方联合进行开发的。并且，它也是当时“产学研”结合的一个典范，几乎所有的喷抛丸技术标准都是由双方或者联合编写而成的。双方针对抛丸机的核心部件即抛丸器进行了专门的研究和实验。双方合作时长超过两年，成功研制出拥有自主知识产权的 Q3O2 系列（包含 Q3o23、Q3o24、Q3o25 等）双圆盘抛丸器，并且该抛丸器一直被沿用至今。
逐渐形成了诸多喷抛丸生产基地从而使中国的抛丸技术与装备水平得到了很大的提升。到现在这个时候，GN 系列产品在国内履带式抛丸机市场中依旧是较为可靠的产品。由 GN 系列产品转变而来的单圆盘抛丸器，也是国内抛丸机设备厂家所推崇的抛丸器。
山东青岛是铸造机械的故乡。这里也是国内喷抛丸设备最大的制造基地。这里有 30 多家喷抛丸制造企业。除了部分企业外，其他喷抛丸制造企业主要是在上世纪 80 年代以后兴起的。它们集中在青岛的市区、即墨、胶南等地。山东潍坊的诸城是喷抛丸设备的生产基地。这里有近 20 家抛丸机制造企业。这些企业兴起于上世纪 90 年代末。喷抛丸制造企业数量较多。但这些企业的规模都不大。喷抛丸设备的年销售收入大都在 3000 万元左右。
江苏无锡市在 20 世纪 90 年代后期涌现出许多喷抛丸设备生产厂家。这些厂家规模都不算大，其年销售收入都在 3000 万元以下。
生产的产品质量水平也比较低。
目前国内抛丸清理机生产厂家的研发能力总体较弱。他们主要以模仿和测绘为主要方式。除了几个较大的设备生产厂家有自己的研发机构和研发人员之外，其他喷抛丸生产厂家的技术开发力量很弱，甚至没有。这些厂家只能靠低成本、低价格来生存。这也是目前中国喷抛丸设备技术水平不高且难以提高的主要原因。
喷砂机(喷丸器)
中船重工所属的企业和院所在上世纪 80 年代引进了日本的喷砂技术并进行消化吸收，从而开发出了喷砂机及喷砂房等设备。航空业所属的企业和院所也在致力于喷砂技术的开发。喷砂机的生产厂家主要分布在北京、上海、重庆、广东东莞等地。
磨料
磨料的主要生产厂家有大丰大奇，还有上海摩根，以及山东的一些厂家，这些厂家的年销售收入在千万元以上。另外，其他的磨料生产厂家规模相对较小。
喷抛丸装备市场情况及技术水平
喷抛丸装备市场情况
国外高水平喷抛丸设备公司主要集中在欧美地区。其中有美国的潘邦公司，丹麦的迪砂（DISA），日本的新东（SINTO），德国的施力克等。如同中国的其他行业一样，国外喷抛丸设备公司在中国经历了合作、引进、合资以及独资等一系列过程。在 2000 年以前，主要是以合作、引进以及合资为主。近年来，国外先进喷抛丸设备制造厂家在中国国内建厂。为保护知识产权，这些厂家大多是独资或控股的。例如，迪砂公司已在青岛设立工厂。在国内的合资公司中，其股份已达到 95％，另外 5％的股份属于其他方。国内喷抛丸设备生产企业生产的主要喷抛丸设备中，约八成以上是滚筒式、履带式、转台式、台车式、吊链式、辊道通过式及专机等类型。成套成线设备主要是钢材预处理线，涵盖上料、预热、抛丸、喷漆、烘干、卸料等工序。其次是喷砂设备。这些喷抛丸设备主要分布在船舶、汽车、工程机械、铁路、石油管道等行业。
喷抛丸装备技术水平
国内喷抛丸设备的技术水平不高。总体而言，其达到的水平是国外上世纪 80 年代初期到中期的水平。存在的问题包括：可靠性不佳，故障率较高；能耗较大；作业环境较差，对环境的污染较为严重；操作者的素质和技能较差，存在安全方面的隐患；设备的控制水平较低，自动化水平也较低；易损备件的质量不过关，其寿命大概不到国外的 1／5。发动机缸体缸盖的机械手自动抛丸清理工作，主要依靠国外进口的设备或者国内独资企业生产的设备；钢材预处理线的设计、制造以及电气控制水平比较低，像宽厚板（宽度超过 5 米、厚度超过 100 毫米）的钢材预处理线仍然依赖进口，这对船舶工业的发展产生了影响；航空航天工业所需要的计算机监控强化和成形控制设备，无论是控制软件还是主要控制元件都得依靠国外进口。
抛丸清理机设备的核心部件抛丸器定向套需要进行调整与检测。在国外，已经能够实现自动在线调整，并且定向套窗口的磨损情况也能够实现在线监测。然而，在国内，此项技术尚未开始进行研究。弹丸电磁流量闸门仍然依赖进口。像这样的情况，国内的喷抛丸设备在机械结构性能方面，以及在设备控制和监测等方面，与国外的先进技术相比，都存在着较大的差距。
对中国喷抛丸技术与装备的思考
我国在抛丸机技术与装备方面和国外先进水平相比差距很明显。主要原因有以下几点：其一；其二；其三等（具体原因需根据原文内容补充）。
我国机械工业整体设计与制造水平较低，这影响了喷抛丸设备的水平。喷抛丸设备主要的耐磨材料方面，耐磨铸铁的制造水平大概与国外 1970 年代的水平相近。其工艺较为落后，铸造工艺主要依靠手工造型，导致表面和内在质量都较差，耐磨寿命较低，这对设备的可靠性产生了极大的影响，增加了设备的故障率，也加大了用户的使用成本。在国外，很多喷抛丸设备的室体或护板采用轧制高锰钢，而国内大多是室体使用普通钢材并加上铸造高锰钢护板，即便有些使用了轧制高锰钢板，在性能方面与国外相比也存在很大差距。提高基础原材料及配套元器件的设计水平钢材喷砂机，能够保证抛丸机设备整体水平的提高；提高基础原材料及配套元器件的制造水平，也能够保证抛丸机设备整体水平的提高。只有这样，才能保证设备的可靠性。
国内企业普遍存在对产品研发投入不足的情况，尤其是自主研发方面。它们大多依靠低价竞争，甚至有些企业没有设立研发机构，也没有研发人员。因此，拥有自主知识产权的成果相对较少，产品的技术水平与国外先进技术水平的差距也在逐渐加大。信息技术的应用水平较低。在产品设计方面，主要采用二维 CAD 和三维 CAD 设计，而对于 CAM（计算机辅助制造）、CAPP（计算机辅助工艺规程设计）、CAE（计算机辅助分析）、ERP（企业资源规划）等设计验证和管理手段的应用较少。正因如此，产品的研发周期较长，差错率较高，成本也较高。并且，应用到产品控制中的信息技术，如人机界面、计算机监控等先进控制技术的应用就更少了。希望国内企业深刻领会这一点，增加研发投入的力度，迅速摆脱低水平的竞争状态。
由于院所进行了专业调整等原因，导致国内专门研究喷抛丸工艺的科研院所数量较少，专业研究人员也不多。并且在喷抛丸技术的基础研究方面较为薄弱。
随着喷抛丸技术应用领域的不断拓展，许多从事喷抛丸技术的工程技术人员，因为缺乏对喷抛丸工艺的研究，而更多地侧重于喷抛丸设备的设计制造方面。所以，成套成线性比较差，单机较多，成套成线设备的稳定性也比较差。
国家宏观管理存在不到位的情况，缺乏相应的激励政策。目前喷抛丸技术与装备归济南铸造锻压机械研究所，且仅以铸造行业的喷抛丸工艺为重点。然而，目前的喷抛丸工艺已远远超出了铸造机械的范畴，几乎涵盖了所有行业。各行各业对于本行业的喷抛丸技术与装备都有自身行业的要求和标准，正因如此，导致了有些标准不统一，难以进行有效的管理。希望调整喷抛丸技术与装备的归口，将其统一归口到铸造机械行业进行管理。希望给予重大技术专项和研发以支持与扶持，以提高中国喷抛丸设备的自主品牌水平，为中国装备制造业的振兴贡献力量。
