1. 抛丸技术概述
喷丸（砂）技术分为抛丸和喷丸（砂）技术，有的行业也叫喷砂、吹砂、喷珠、弹丸等，最早用于清除铸、锻件上的粘砂和氧化皮。抛丸是利用高速旋转的叶轮，将弹砂抛出并以高速撞击零件表面，达到表面处理要求，弹砂速度一般为50～100米/秒。喷丸（砂）是利用压缩空气通过专用工具（一般包括喷丸装置和喷枪）带动弹砂以高速喷射到零件表面钢结构抛丸除锈报价，利用弹砂的冲击和摩擦来达到表面处理要求，弹砂速度一般为30～50米/秒。20世纪30年代，美国Wheelabrator公司制成了世界上第一台抛丸机。我国抛丸设备生产始于20世纪50年代，主要仿制前苏联技术。60年代初，青岛机械厂设计生产了Q31 lO型滚筒抛丸机，标志着我国抛丸技术与设备由单纯仿制向自主开发制造的转变。我国也开始有了抛丸设备的专业生产厂家。
多年来，抛丸技术与设备日臻完善，性能不断提高，应用范围已由铸造行业简单的表面清理拓展到冶金矿山、机械制造、汽车拖拉机、兵器制造、纺织机械、船舶车辆、航空航天等不同行业，其工艺范围也由铸锻件表面清理拓展到金属结构件强化、表面处理、抛丸成型等不同领域。随着抛丸技术的广泛应用，世界各国已开发出适应各种工艺要求的上千种规格、品种的抛丸设备。反过来，抛丸设备的发展又促进了抛丸技术的发展，扩大了抛丸技术的应用范围。
磨料（丸粒或丸砂）是喷丸工艺过程中使用的介质，按形状、大小、硬度、材质等分为很多种类，根据不同的喷丸工艺要求进行选用，其质量的好坏也影响喷丸的质量。因此，磨料也是喷丸技术中不可缺少的一部分，与喷丸设备一起构成喷丸技术。带有钢或铁等磨料的弹丸一般称为喷丸，带有石英砂、钢砂等磨料的弹丸一般称为喷砂。
2.抛丸技术的应用范围
2.1 金属表面的清洗
2.1.1各类铸件的表面清理
抛丸设备首先应用于铸造行业，用于清除铸钢、铸铁表面的砂粒和氧化皮。几乎所有的铸钢件、灰铸件、可锻铸件、球墨铸铁件等都需要进行抛丸处理。这不仅是为了清除铸件表面的氧化皮和砂粒，也是铸件质量检验前必不可少的准备工序。例如，大型燃气轮机的机壳在进行无损检测前必须经过严格的抛丸处理，以保证检测结果的可靠性。在一般铸造生产中，抛丸清理是发现铸件表面缺陷如皮下气孔、渣孔、粘砂、冷隔、起皮等不可缺少的工序。铝合金、铜合金等有色金属铸件的表面清理，除可清除氧化皮、发现铸件表面缺陷外，主要是为了去除压铸件的毛刺，通过抛丸清理获得具有装饰意义的表面质量，以取得综合效果。
2.1.2各类锻件、热处理件的抛丸清理
大多数金属工件在锻造热处理时都会产生表面氧化，这层氧化皮对零件的化学涂层除锈有严重的破坏作用，需要进行喷丸处理。对于需要切削加工的零件，去除氧化皮是减少刀具磨损、增加切削刀具使用寿命、保持机床精度、控制锻件毛坯尺寸获得最佳切削状态的必要条件，对于自动加工机床来说，这一点就更为重要。在最终热处理后对工件进行喷丸处理，可以达到去除氧化皮和强化工件的综合效果。汽车、拖拉机等车辆的齿轮几乎全部在热处理后都需要进行喷丸处理。
2.1.3冶金钢生产工艺的应用
在冶金钢生产中，抛丸-酸洗是机械-化学联合去除磷酸盐氧化皮，以保证钢材大批量生产的高生产率。在硅钢片、不锈钢板等合金钢板、钢带生产中，在冷轧过程中必须进行退火-抛丸-酸洗处理，以保证冷轧钢板的表面粗糙度和厚度精度。
2.1.4 钢板、型钢、钢结构件的喷丸清理
在重型机械制造、矿山机械、船舶、车辆、各种高中压容器、锅炉制造行业中，为了使机器获得最佳的表面质量和防锈功能，必须对其原材料钢板、各种型钢等进行抛丸除锈、喷漆，这一般称为前处理。经过前处理，金属表面的氧化皮被清除，为后续工序，特别是数控自动气割、各种自动焊接提供了良好的表面准备。因为当金属表面有氧化皮时，自动气割、自动焊接的工艺质量很难保证。另外，钢结构是由冲压或焊接而成的，在涂漆前，必须对整个钢结构表面进行抛丸除锈，这一般称为后处理。这类抛丸设备一般是大型专用的，是针对特定的钢结构进行清理而设计的。例如，整个火车车厢、大型集装箱的抛丸清理就属于此类。以上这些都是为了去除金属表面的氧化皮为主要目的。抛丸工艺多采用白口铸铁弹丸或中硬度铸钢弹丸，对弹丸形状和粒度要求不高。为了获得较高的抛丸效率，铸锻件抛丸一般采用较大尺寸的丸粒。但在冶金钢球生产中，不锈钢板、硅钢片抛丸经常采用较细尺寸的丸粒。
2.2金属工件的强化——提高疲劳强度
根据现代金属强度理论，增加金属内部的位错密度是提高金属强度的主要方向。实践证明，喷丸处理是增加金属位错组织的有效工艺。这对于一些不能通过相变硬化（如马氏体淬火等）或需要在相变硬化基础上进一步强化的金属具有重要意义。航空、航天工业、汽车、拖拉机等零部件要求轻量化，但可靠性要求越来越高，重要的工艺措施就是利用喷丸技术提高零部件的强度和疲劳强度。
2.2.1 弹簧喷丸
弹簧等零件经过各种热处理工艺后仍不能满足工件的载荷要求，在这种情况下，喷丸强化可以取得十分显著的效果。实验证明，高速发动机气门弹簧经喷丸强化后疲劳断裂寿命可由10万次提高到100万次以上。轿车主载荷板簧经喷丸强化后疲劳强度也可提高一倍。目前，高载荷弹簧均采用喷丸强化，进一步提高疲劳强度。
2.2.2连杆、扭杆、齿轮等零件的喷丸处理
汽车、拖拉机发动机的连杆、齿轮、扭杆等零件，由于结构尺寸的限制，在制造过程中经过热处理后，其材料的力学性能虽然得到了很大的提高，但在运行过程中，其疲劳寿命却不能保证高于发动机或车辆整体的寿命。因此，这些零件经常会因疲劳失效而造成整机的破坏性事件。因此，这些零件一般都采用喷丸强化处理，以提高其疲劳寿命。喷丸强化工艺已成为当前汽车、拖拉机、发动机制造业中不可缺少的制造工艺，也是最有效、最经济的工艺方法。
2.2.3 航空航天工业用的起重支架、螺旋桨等关键零部件严格采用喷丸强化处理。
2.3 表面处理
抛丸技术已远远超出了铸造行业对金属表面进行抛丸清理的范畴，发展成为金属表面加工的主要工艺方法之一，加入了研磨、抛光等金属表面加工工艺的行列，且具有研磨、抛光无法比拟的工艺特点。
2.3.1切削刀具的表面强化
钻头、丝锥、成形铣刀、滚刀、铰刀等在热处理后要进行喷丸处理，以提高工件的疲劳强度，去除热处理氧化层，获得装饰性喷丸表面的综合效果。主要用于强化刀具的喷丸处理所用的弹丸要求硬度较高；而马氏体淬火刀具常使用石英砂、氧化铝等高硬度弹丸，这些弹丸的粒度也比用于表面清理的弹丸细。
2.3.2 喷丸处理以获得光滑的金属表面
在某些情况下，为了获得具有窄沟槽的光滑表面，由于砂轮锋利度的限制，磨削往往无法进行或非常昂贵。 在这种情况下，使用小的弹丸投射到工件上可以达到更理想的效果。
2.3.3 喷丸处理以获得一定的金属表面粗糙度
在钢铁制造行业中，某些薄板表面有一定的特殊要求，如制造搪瓷产品的钢板、热镀铝板、不锈钢板等。为便于涂层与基体金属的结合，要求金属具有一定的粗糙度，以增加其附着力或亚光效果。获得粗糙度的方法有两种，一是采用具有一定粗糙度的精整辊进行滚压，二是直接进行抛光喷塑。第一种方法所用的精整辊必须经过热处理淬火硬化，获得HS95以上的硬度，再用外圆磨床磨削，获得一定的轴向鼓形，表面粗糙度达到Ra0.8。然后采用硬度为HRC58以上、形状为多边形、粒度经过严格筛选的弹丸(钢丸)进行抛光(喷塑)，获得所需的粗糙度。这种表面处理技术是20世纪70年代末由武钢17口项目从原西德引进的。此法主要适用于大件产品或成批生产，在单件小批生产的情况下，可采用第二种方法。直接用抛丸或喷涂的方法，即可使金属表面获得一定的粗糙度，而不需要昂贵的滚压辊。
2.3.4 装饰涂层的喷丸抛光
为了使大量镀铬装饰件获得光亮耀眼的表面，传统方法是用布轮进行抛光。这种抛光劳动条件恶劣，对工人的健康有害，生产效率低。为了解决这些问题，可以采用抛丸（喷丸）抛光。抛光弹丸也是含有一定量磨料的专用塑料球。此外，抛丸也用于去除小型橡胶和塑料制品上的毛刺和飞边。它生产率高，代替手工操作。
2.4 喷丸处理
喷丸工艺将金属板料的喷丸成形与强化结合在一起，目前已应用于飞机机翼、机身等薄壳结构的制造。美国波音飞机采用喷丸成形技术，不仅节省了大型压力机，降低了制造成本，而且提高了薄壳结构的强度和刚度，对提高飞机的承载性能起到了重要作用。
2.5 其他应用
抛丸技术的应用不仅在上述金属材料的加工中，而且在非金属材料的加工中也同样适用。例如，切除各种橡胶制品、塑料制品的毛刺是一项低效、费力的作业。现在已使用带有冷冻装置的抛丸设备，各种橡胶制品在低温下冷冻脆化后，在抛丸设备中进行抛丸喷射，毛刺很容易被去除。酚醛塑料制品用核桃皮弹丸喷射，既能去除毛刺，又不破坏零件表面粗糙度；变压器组装后，上面有些多余的线头或其它不必要的杂物需要清除，使用核桃皮弹丸可以有效地清除。此外，在现代化机场、高速公路的维修中，旧水泥地面需要清理干净后，才能接合新的水泥层。地面采用专用移动式抛丸设备进行抛丸处理，可获得结合强度高的表面，施工效率高，可有效降低工程成本。新型建筑材料如荒料，已采用抛丸技术改善荒料的表面效果；大理石等石材行业也开始采用抛丸技术，逐步取代传统的烧成方式，提高成品率和表面精加工效果。一些模具清理或洗模采用抛丸或喷砂，有的也采用干冰喷涂等工艺。
总之，抛丸技术作为一种加工工艺，应用范围越来越广，从铸造领域兴起，渗透到各行各业，抛丸设备的市场和应用范围也越来越大、越来越广。
3、国内抛丸设备生产企业历史沿革及现状
3.1 抛丸设备制造商
20世纪80年代以前，抛丸设备的管理都归铸造机械行业管理，由济南铸造锻压机械研究所管辖，技术标准则由“全国铸造机械标准化技术委员会”归口。济南铸造锻压机械研究所是铸造机械和抛丸技术与设备的行业性研究所，成立于1956年，也是国内最早的行业研究所，也是国内唯一的抛丸技术与设备研究所，其研制的各类抛丸设备填补了国内空白，目前归中国机械工业总公司管辖。青岛机械公司是国内最早生产抛丸设备的专业厂家，成立于1949年，1954年专业生产铸造机械和抛丸（砂）设备，是国内生产抛丸设备规格最齐全的厂家。曾由机械工业部机床工具局行政管理，技术水平一直处于国内领先地位，拥有山东省级、青岛市级技术中心。
2008年获批为“全国铸造机械标准化技术委员会抛丸技术委员会”秘书长单位。20世纪80年代以前，济南铸造锻压机械研究所与青岛机械厂保持着良好的合作关系，在计划经济体制下，很多产品都是联合开发的，也是当时“产学研”结合的典范，几乎所有的抛丸技术标准都是双方或联合撰写的。双方还针对抛丸机的核心部件——抛丸轮进行了专门的研究和实验。经过两年多的合作，双方开发出了具有自主知识产权的Q3O2系列（Q3o23、Q3o24、Q3o25等）双盘抛丸轮，至今仍在使用。
20世纪80年代以来，随着我国改革开放的不断深入，抛丸技术与设备发展十分迅速，许多抛丸设备相继研制生产替代国外进口，生产厂家也越来越多，逐渐形成了许多抛丸生产基地。特别是1987年至1990年，青岛机械厂通过许可证贸易引进、消化了美国PANBORN公司的GN系列（6GN、15GN、28GN）履带式抛丸清理机和ES1422弹簧式抛丸强化机，大大提高了我国抛丸技术与设备的水平。时至今日，GN系列产品在国内履带式抛丸机市场上依然是比较可靠的产品，而由GN系列产品改造而成的单盘式抛丸机也是国内抛丸设备厂家推崇备至的一款抛丸机。
山东青岛是铸造机械之乡，也是全国最大的抛丸设备制造基地，拥有抛丸生产厂家30多家，除青岛迪砂机械集团有限公司外，其他抛丸生产厂家主要兴起于上世纪80年代后，集中在青岛、即墨、胶南等地市区。山东潍坊诸城也是抛丸设备生产基地，拥有抛丸机生产厂家近20家，兴起于上世纪90年代末。抛丸生产厂家众多，但规模不大，抛丸设备年销售收入大多在3000万元左右。
20世纪90年代末，江苏省无锡市发展出了不少抛丸设备生产企业，但规模均较小，年销售收入不足3000万元。
江苏大丰是近几年发展起来的抛丸机生产集散地，这里作坊式的工厂较多，价格比较低廉，生产出来的产品质量水平也比较低。
总体来说，目前国内抛丸机生产厂家研发能力比较弱，还以仿制、测绘为主。除少数规模较大的设备生产厂家有自己的研发机构和人员外，其他抛丸机生产厂家技术开发能力都很弱甚至没有，靠低成本、低价生存。这也是目前我国抛丸设备技术水平不高、难以提高的主要原因。
3.2喷砂机（抛丸机）
喷砂机、喷砂房是上世纪中船重工所属企事业单位使用的设备。
喷砂机是吸收消化80年代引进的日本技术研制而成的，另外，国内也有航空工业企业、事业单位致力于喷砂技术的研发。喷砂机生产厂家主要分布在北京、上海、重庆、广东东莞等地。
3.3 磨料
主要磨料生产企业有大丰大奇、上海摩根、山东等，年销售收入在1000万元以上，其他磨料生产企业规模相对较小。
4、抛丸设备市场现状及技术水平
4.1 抛丸设备市场情况
国外高水平的抛丸设备公司集中在欧美，如美国的潘邦公司
（PANBORN）公司、丹麦DISA、日本SINTO、德国Schlick等。与中国其他行业类似，国外抛丸设备公司在华的发展也经历了合作、引进、合资、独资等形式，2000年以前以合作、引进、合资为主。近年来，国外先进的抛丸设备生产厂家也纷纷在华建厂，为了保护知识产权，基本上都是独资或控股，如DISA在青岛建厂；日本SINTO在华的合资公司青岛新东机械有限公司占95%的股份（另有5%的股份属于青岛机械工业总公司）。国内抛丸设备厂家生产的抛丸设备主要有滚筒式、履带式、转台式、台车式、链条式、滚筒式及专机等，占80%以上。成套设备主要是钢材预处理线，包括上料、预热、抛丸、涂漆、烘干、下料等工序；其次就是喷砂设备。这些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。
4.2抛丸设备的技术水平
国内抛丸设备技术水平较低，一般达到国外20世纪80年代初至中期的水平。存在的问题有：可靠性差，故障率高；能耗高；工作环境恶劣，环境污染严重；操作人员素质和技能较差，存在安全隐患；设备控制水平低，自动化程度低；易损备件不达标，寿命约为国外的1/5。发动机缸体、缸盖自动抛丸清理机械手基本由国外进口或国内独资企业生产；钢材预处理线设计、制造、电气控制水平低，宽厚板（宽度超过5m，厚度超过100mm）钢材预处理线尚需进口，影响了船舶工业的发展；航空航天工业所需的计算机监控、强化、成型控制设备，无论是控制软件还是主控元器件，都必须从国外进口。
抛丸清理机的核心部件——抛丸器定向套的调整与检测，在国外已实现，定向套窗口磨损情况也已实现在线监测，但国内尚未开展此项技术研究，弹丸电磁流闸仍依赖进口，国产抛丸设备在机械结构性能、设备控制、监控等方面与国外先进技术还存在较大差距。
5.对我国抛丸清理技术与装备的思考
综上所述，我国抛丸机技术装备与国外先进水平的差距十分明显，主要原因有：
1、我国机械工业整体设计制造水平较低，影响抛丸设备水平。如抛丸设备的主要耐磨材料耐磨铸铁制造水平与国外20世纪70年代大致相当，工艺落后，铸造过程基本靠手工造型，表面和内在质量比较差，耐磨寿命低，大大影响了设备的可靠性，增加了设备的故障率，增加了用户的使用成本；国外很多抛丸设备室体或护板采用轧制高锰钢，而国内大部分室体仍采用普通钢材铸造高锰钢护板，即使有的采用轧制高锰钢板，性能也远远落后于国外。因此，提高基础原材料和配套零部件的设计制造水平，才能保证抛丸设备整体水平的提高和设备可靠性的提高。
2、国内企业普遍对产品研发特别是自主研发投入不够，依靠低价竞争，甚至没有研发机构、没有研发人员，具有自主知识产权的成果相对较少，产品技术与国外先进技术的差距越来越大。信息技术应用水平较低，产品设计基本采用二维CAD、三维CAD设计，CAM（计算机辅助制造）/CAPP（计算机辅助工艺规划）/CAE（计算机辅助分析）/ERP（企业资源计划）等设计验证和管理手段比较少，因此产品研发周期比较长，出错率比较高，成本比较高。人机界面、计算机监控等信息技术等先进控制技术在产品控制上应用的就更少了。希望国内企业充分认识到这一点，加大研发投入钢结构抛丸除锈报价，尽快走出低水平竞争。
3、由于院所专业调整，国内专门从事抛丸清理技术的科研机构相对较少，专业研究人员也相对较少，抛丸清理技术基础研究比较薄弱。
4、随着抛丸技术应用领域的扩大，很多从事抛丸技术的工程技术人员，由于对抛丸工艺的研究较少，更多的是将精力放在抛丸设备的设计、制造上，因此成套设备相对比较差，单机较多，成套设备的稳定性较差。
5、国家宏观管理不到位，缺乏相应的激励政策。目前，抛丸技术与设备归属于济南铸造锻压机械研究所，主要只涉及铸造行业的抛丸工艺。但抛丸工艺已经远远超出了铸造机械的范围，几乎覆盖了所有行业。各行各业对于自己行业的抛丸技术与设备都有各自的要求和标准，因此有些标准不统一，管理起来比较困难。希望对抛丸技术与设备的管理进行调整，统一到铸造机械行业的管理下，对重大技术项目和研发给予扶持和支持，提高我国抛丸设备自主品牌的水平，为振兴我国装备制造业贡献力量！
