嶽書靜，崔永習，葛美周，等

（中車四（sì）方車輛有限公司，青島）

0　引言

目前，國內運行的鐵路客車車輛主要采用鋼鐵材料製造而來。鐵路客車（chē）在富氧、多鹽、高熱的（de）惡劣環境中運行服役，會長（zhǎng）期受到風吹日曬、酸雨、霧霾和紫外線的不斷侵蝕和破壞。鏽蝕問題一直是（shì）影響（xiǎng）鐵路客車壽命的重要因素，輪軸鏽蝕嚴重則直接關係（xì）到車輛運（yùn）行安全（quán）。探究適（shì）宜的除鏽工藝方法用以指導實際生產中的除鏽作業也成（chéng）為行業內的一個重要課題。

現有的除鏽方法分為化學除鏽（xiù）法（fǎ）和物理除鏽法（fǎ）。化學除鏽是通過使用化學（xué）藥（yào）劑對工件進行酸洗除鏽，為利於後續塗裝同時還會伴隨磷化、鈍化等係列處理過程。由於（yú）化學除鏽過程中使用大量化學藥劑易產生廢（fèi）液、廢渣等汙染物（wù），高溫加熱（rè）能耗高等原因，其在實際生產中（zhōng）已受到嚴格限（xiàn）製。軌道車輛領（lǐng）域，一般對非不（bú）鏽鋼材質的薄板（通常厚度＜3 mm）、鋼管等采用化學除鏽（xiù）處理。物理除鏽法主要包括手工和動力工具除鏽、噴丸（砂（shā））除鏽、磨料水射（shè）流除鏽、激光（guāng）除鏽等（děng）。手工和動力工具除鏽是采用砂紙、磨片（piàn）、砂輪、鋼絲刷等工具進行機械打（dǎ）磨的除鏽方法。

該方法除鏽相對（duì）不均勻（yún），尤其對於基材凹坑深處的鏽蝕不易清（qīng）除，且勞動強度大、人工（gōng）成本高，但靈活性大，適用於小麵積（jī）作業。噴丸（砂）除鏽是以壓縮空（kōng）氣為動力，將丸料或砂料高速噴射到工件表麵，使工件表麵獲得一定清潔度和粗糙度的方法。噴丸（砂）除鏽工作效率高，便於操作，清除氧化皮、鏽層、舊漆層的同時能夠獲得一定的表麵粗糙度，有助於後續油漆塗層的附著。

此方法是目前軌道車輛領域（yù）Z常用Z可行（háng）的除鏽方法，廣泛應用於新造及檢修車體、轉向架部件等產（chǎn）品的塗裝前處理作業（yè）。磨料水射流除鏽是利用帶水的磨料高速噴射工件表麵（miàn），屬於一種濕式噴（pēn）砂除鏽的方法。其大大減少了粉塵汙染，有利於環境保護。但磨料水射流除鏽後的工件表麵有一定量的水殘留（liú），特別是結構複雜的（de）產品若不及時幹燥清理容（róng）易產生（shēng）返（fǎn）鏽。

並且，較幹式噴砂增加（jiā）了供水係（xì）統，設備、維護成本高（gāo）。激光除鏽是一種新興的除鏽方法，其利（lì）用高能量的脈衝激光照射工件表麵，表麵鏽蝕（shí）層吸（xī）收激光能量急劇升溫產（chǎn）生氣化、熱膨脹、衝擊等，使鏽蝕層剝（bāo）離的方（fāng）法。激光除鏽精度高、效果良好，多適（shì）用於精密部件的小麵（miàn）積除鏽。對於軌道車輛領域的大型車體、大部件除鏽以及檢修車輛的除舊漆層（céng）、除鏽等作業，激光除鏽工（gōng）作效率大大（dà）降低，難以（yǐ）滿足生產需（xū）求。並且，經其處理（lǐ）後的基（jī）材表麵粗糙度低於手工除鏽、噴砂除鏽的處理效果，不利於後（hòu）續油漆塗裝。

中國鐵路總公（gōng）司（sī）下發的《鐵路（lù）客（kè）車輪軸組裝檢修及管理（lǐ）規則》（鐵總運[2013]191號）中輪對（duì）檢修（xiū）第3.1條外觀檢查要求（qiú）“段修、廠修時，須清除輪對各部位表麵（miàn）的油漆及鏽垢，車軸外露表麵須露出基本金屬麵”。段修、廠修的鐵路客車其輪軸檢修包括重新除漆除鏽、探（tàn）傷、塗（tú）裝作業，除鏽是輪軸探傷、塗裝前的必要步驟。輪軸探傷前，必須保證輪軸表（biǎo）麵露出基本金屬麵，不（bú）得有（yǒu）舊漆層、鏽垢、雜物等附著，以（yǐ）確保輪軸探傷質量。所以，檢（jiǎn）修輪（lún）軸除鏽需要選擇既能滿足探傷要求（qiú）又能（néng）滿足後續（xù）塗裝作業的除鏽方式。

結合實際生產現狀，本文選（xuǎn）取噴（pēn）砂、磨片打磨、角磨機砂輪打磨3種不同的除鏽方式，進行表麵處理試驗驗證，分析不同處理方式對輪軸基（jī）材表麵粗糙度、光澤、溫度（dù）變化、傷（shāng）害程度的（de）影響，以確（què）定Z優的除鏽處理方式（shì）。

1　試驗部分

1.1材料（liào）準備

車軸3 條，打（dǎ）磨機1 台（配40#、120#、240#磨片），角磨機1 台（配60#砂輪），紅外測溫槍1 台。

1.2 試驗內容

針對噴（pēn）砂、磨片打磨、角磨機打磨3種不同的除鏽方式（shì），進行輪軸（zhóu）表麵（miàn）除鏽處理（lǐ）驗證。

（1）選取1 條車（chē）軸采（cǎi）用石英砂進行噴砂處理，記錄噴（pēn）砂（shā）過程車軸表麵溫度變化、外觀變化。

（2）選取（qǔ）1 條車（chē）軸（zhóu）進行磨片打磨處理，將車軸劃分為（wéi）3 段，分別（bié）使用40#、120#、240#磨（mó）片進行打磨（mó）處理。記錄打磨過程車軸表麵（miàn）溫（wēn）度變化、外觀（guān）變化。

（3）選取1 條車軸進行角磨機砂輪打磨處理，記（jì）錄（lù）打磨（mó）過程車軸表（biǎo）麵溫度變（biàn）化、外觀變化（huà）。

2　結（jié）果與（yǔ）討論

2.1 車軸（zhóu）噴砂處理

噴砂前，車軸外觀表麵可（kě）見（jiàn）黃色鏽蝕，整體發汙呈深灰色；噴砂後，表麵無可見的油汙（wū）、無油漆塗（tú）層?無鏽垢附著，露出（chū）粗糙的基（jī）本金屬麵，整體呈（chéng）無光澤的灰白色，見圖1，噴（pēn）砂等級達到GB/T 8923.1規定的Sa2級，為徹底的噴射清理，即在（zài）不放（fàng）大的（de）情況（kuàng）下觀察（chá）時，表麵應無可見的油、脂和汙物，並且幾乎沒有氧化皮、鐵鏽、塗層和外來（lái）雜質。符合《鐵路客車輪軸組裝（zhuāng）檢修及管理規則》（鐵總運[2013]191號）中輪對檢修第3.1條外觀檢（jiǎn）查要求。噴砂前，車軸（zhóu）表麵溫度約16℃；噴砂後，車軸表麵約17℃；溫度基本無變化。

圖1 車軸噴砂處理前（qián）後的狀（zhuàng）態對比

2.2車軸磨片打磨處理

打磨前，車軸外觀表麵可見黃色鏽蝕，整體發汙呈深灰色；分（fèn）別使用40#、120#、240#打磨後，表麵露出具（jù）有（yǒu）一定（dìng）光澤的亮白色（sè）金屬（shǔ）麵，其中，40#磨片打磨處光（guāng）澤程度Z強，120#磨片打磨處光澤程度次之，240#磨片（piàn）打磨處（chù）光澤程度Z弱（ruò）。但均仍可見鏽垢附（fù）著，故不符（fú）合《鐵（tiě）路客車輪軸組裝檢修（xiū）及管理規則（zé）》（鐵總運（yùn）[2013]191號）中輪對檢修第3.1條外觀檢查要求。外觀效果變化如圖2、圖3所示（shì）。打磨（mó）前（qián），車軸表麵約16℃；打磨後，車軸表麵約17℃；溫度基本無變化。

圖2 車（chē）軸磨片打磨處理前後的狀（zhuàng）態對比

圖3 不同目數磨片打磨的效果對比

2.3 車軸角磨機砂輪打（dǎ）磨處理

如（rú）圖4所示，打磨前，車軸表麵可見黃色鏽蝕，整體發汙呈（chéng）深灰色；使用60#角磨機砂輪打磨後，表麵（miàn）無可見的油（yóu）汙，無油漆塗層、鏽垢附著，表麵露出具有光（guāng）亮（liàng）的金屬（shǔ）光（guāng）澤表麵，符合《鐵路客車輪軸組裝（zhuāng）檢修及管理規則》（鐵總運[2013]191號）中輪（lún）對（duì）檢修第3.1條外觀檢查要求，但因表麵相對光滑而不利於後續（xù）油漆附著。打磨前（qián），車軸表麵約16℃；打磨後，車軸表麵約19℃；溫度基本（běn）無（wú）變化。

圖4 車軸角磨機砂輪打磨處理前後的狀態對比

2.4作用機理分析

（1）噴（pēn）砂：噴砂噴射清理處（chù）理時，砂粒高速（sù）噴射到需要處理的輪軸表麵，使輪軸外表麵發生變化。由於磨料對表（biǎo）麵的衝擊和切（qiē）削作用，主（zhǔ）要表現為衝擊（jī）作用，使輪軸表麵獲得一定的清潔度，並且使輪軸表麵變粗（cū）糙，有（yǒu）利於後續油漆的附著。噴砂處理後，金屬表麵微觀（guān）形貌表現為分布著大（dà）量不規則形狀的撞擊凹坑，這些凹坑對於提高後續塗層與基材之（zhī）間的附著力具有重要作用。

（2）磨片打磨：利用不同粗糙程度的磨片在壓縮空氣的驅動下（xià）旋（xuán）轉（zhuǎn）對進行表麵進行磨削、切削、除鏽處理。相（xiàng）較於噴砂及角磨機打磨而言，手工磨片打磨對鋼（gāng）材表（biǎo）麵的衝擊和切削作用相對要小，大麵積、基材凹（āo）坑（kēng）深處的鏽蝕無法徹（chè）底清除，僅適用於局部除（chú）鏽。不同型號磨片打磨比較，磨片型號數越小，磨片表麵越粗糙，對鋼（gāng）材表麵的作（zuò）用程度越大，從而表現出40#磨（mó）片打磨處除鏽、光澤程度Z強；120#磨片打磨處除鏽、光澤程度次之；240#磨片打磨處除鏽、光澤程度Z弱。

（3）角磨機砂輪打磨：是利用高（gāo）速旋轉的砂輪對（duì）金屬件（jiàn）進行磨削、切削、除鏽、磨光加工。因砂輪本身的切削（xuē）結構及高速度旋轉，角磨機打磨對鋼材表麵的切削力度大，除鏽徹（chè）底，表麵出現磨光狀態，呈光亮的金屬光（guāng）澤。角磨機砂（shā）輪打磨後其表麵形貌與噴砂處理後（hòu）產生的凹坑不（bú）同，分布的（de）是高低不平的（de）條紋狀溝槽（cáo）。

表1 不同處理方式對輪軸表麵作用及影響

根據上述試驗結果及作用機理分析，可得出以下幾點結論：

（1）噴砂輪軸因表麵（miàn）粗糙程度Z大，粗糙表麵對光線表現為漫反射作用，噴砂後（hòu）輪軸表麵宏觀上呈無光澤的灰白色，屬於正常現象；

（2）噴砂對輪軸表麵的切削作用Z小（xiǎo），角磨機砂輪打磨切削作用Z大。從對車軸保護的角度來說，噴砂處理是（shì）對車軸傷害Z小的處理方式；

（3）三種不同的方式處理後輪軸表麵溫度基本無變化，對車軸無不良影響（xiǎng）；

（4）噴砂（shā）處理除鏽效果Z徹底且使（shǐ）輪軸表麵（miàn）獲得一定的粗糙度，從後續工序角度來（lái）講，噴砂（shā）處理是Z有利於（yú）對後（hòu）續（xù）探傷（shāng）、油漆施工的處理方式。

3　應（yīng）用實例

在軌道車輛領域內，除鏽作業主要采用噴丸（砂）除鏽，輔以手工和動（dòng）力工具除鏽。通常，碳鋼基材噴丸（砂）清理可采（cǎi）用鋼丸、鋼絲段等金屬磨料或剛（gāng）玉、金剛砂等非（fēi）金屬磨料，噴射清理（lǐ）後鋼材表麵清潔度（dù）等級應達到GB/T 8923.1規定的Sa21/2圖片級（jí）。其中（zhōng），廠修（xiū）碳（tàn）鋼車體及零部件噴射清理采用鋼丸、鋼絲（sī）段磨料，噴射清理後鋼材表麵清潔度等級應達到GB/T 8923.1規定的Sa2級或GB/T 8923.2規定的PSa2級。

鋁合金基（jī）材使用棕剛玉、金剛砂等非（fēi）金屬磨料進行噴砂處理（lǐ），噴射清理後鋁合金（jīn）基材表麵粗糙度通常要求Ra(6~20)μm。例如，國內時速160km/h等級及以下的鐵（tiě）路客車車體、各車（chē）型的轉向架構架等采用噴丸除（chú）鏽處?。由鋁合金材料製造（zào）的高速動車組、城際動車（chē）組、地鐵、輕軌、有軌電車（chē）等車體采用棕剛玉噴砂處理。其他碳鋼材質焊接端部（bù）底架、檢修輪軸、軸箱體等部件也采（cǎi）用非金屬磨料噴砂除鏽。

4　 結語

除鏽是輪軸探傷、塗裝前的必要步驟。對於檢修輪軸來說，噴砂除鏽處理對車軸傷（shāng）害Z小，除鏽（xiù）效果（guǒ）Z優，既能滿足檢修輪軸探傷要求又能滿足後（hòu）續塗裝要求（qiú）。目前，噴丸（砂）除鏽也是軌道車輛領域內（nèi）Z常用Z可行的除（chú）鏽辦法，廣泛應用於新造及檢修車體、轉向架部件等產品的塗裝前處理作業。

參考文獻（略）

來源：《塗層與（yǔ）防護》雜（zá）誌