拋丸機 (shot blasting machine) ，是指利用高速旋轉的葉輪拋出彈丸，通過彈丸沖擊待處理表面來完成清理或者強化的表面處理設備。拋丸機能同時對鑄件進行落砂﹑除芯和清理。有些地區在口頭上也稱打砂機、噴砂機。主要由拋丸系統、回收分離系統、除塵系統、控制系統和驅動系統等組成。其工作原理是，待清理工件進入拋丸室體內部后關閉室體大門，彈丸被室體頂部的拋丸器不斷加速后拋向被清理件 經分離、傳動裝置將彈丸收集循環使用，整個工作流程由控制系統控制。拋丸機按鑄件承載體的結構不同分為滾筒式、鏈板式、轉臺式、臺車式、鼠籠式和吊掛式拋丸機等。
拋丸機最早可以追溯到1870年，美國的本杰明通過從理論上研究噴砂處理技術，寫出了第一個拋丸器專利技術，標志著拋丸器的正式誕生，20世紀70年代，世界上第一臺水平移動式拋丸設備在美國佰銳泰克( BLASTＲAC) 誕生。
拋丸機清理具有應用范圍廣、速度快、效率高、質量穩定等特點，大大提高了零件的使用壽命和美觀性，因此，拋噴丸技術在從鑄造業表面清理、路面清理、兵器制造、車輛船舶等有著廣泛的應用。
歷史沿革
1870年，美國的本杰明通過從理論上研究噴砂處理技術，寫出了第一個拋丸器專利技術，標志著拋丸器的正式誕生，
1879年，本杰明在英國創立了維爾貝萊特蒂爾曼（Wheelabrator Tilghman）公司，為世界拋丸表面清理行業的發展奠定了基礎。
1932年，維爾貝萊特公司發明了履帶式噴砂設備；1935年，維爾貝萊特公司發明了葉片式拋丸設備。
1950年，喬治費舍爾（George Fischer）公司引進鋼材拋丸清理去氧化皮設備；同年，維爾貝萊特公司生產的拋丸設備用于鋼材表面除銹與清理。
1960年，H.阿克謝諾夫 就 通過運動學和動力學分析， 推導計算出了彈丸拋射速度的理論公式。
1985年， Meguid等人開始將有限元法應用于拋噴丸技術的模擬仿真，證實了拋噴丸技術的仿真模擬 可采用有限元法 。
1949年，青島機械公司成立，它是國內最早生產拋丸設備的專業廠家，是國內拋丸設備規格最為齊全的生產廠家，擁有山東省和青島市級技術中心。
1956年，濟南鑄造鍛壓研究所成立，它是鑄造機械和拋丸技術與裝備的行業研究所，也是中國成立最早的行業研究所，研制的多種拋丸設備填補國內空白。
20世紀80年代以后，隨著中國改革開放的深入，拋丸裝備技術發展迅猛，很多拋丸設備被開發和研制出來，替代了國外進口。特別是1987~1990年，青島鑄造機械廠通過許可證貿易，引進并消化吸收了美國潘邦公司GN系列履帶式拋丸清理機，將中國拋丸技術與裝備水平提高一大步。
20世紀90年代末，拋丸機生產廠家越來越多，濰坊市諸城、江蘇無錫等地成為拋丸設備生產基地，拋丸機制造企業較多。
進入21世紀，隨著中國鑄件產量的迅速增長，拋丸機裝備生產企業也獲得了快速發展，數量和規模變化顯著，涌現出一批創新能力強，產品水平高的優秀企業，如：馬鞍山市驚天公司、湖南山河公司等。
2019年，Choi,、Dongmyung等人提出了一種倒圓或凸起的葉片設計，通過EDEM軟件進行模擬仿真以及實驗證明此葉片結構可以改善拋丸效果。
基本原理
首先通過控制系統設定各項工藝參數，拋丸電機通過傳動機構帶動分丸輪高速轉動，彈丸從儲料斗中在重力的作用下流入分丸輪內實現加速，在離心力的作用下，彈丸由分丸輪窗口拋出進入定向套，再經由定向套窗口拋出，由高速回轉的葉片拾起，并沿葉片長度方向不斷加速運動直至拋出，拋出的彈丸形成一定的扇形流束，沖擊工作平面，起到清理或強化的作用。反彈后的彈丸和拋丸形成的雜質分別受慣性和負壓作用經過高壓反彈室進入回收分離系統中。在回收分離系統作用下，彈丸和粉塵完成分離，彈丸循環回到儲料斗中，粉塵被除塵器( 集成或外接) 收集。
如下圖，電機輸出軸、分丸輪、定向套與葉輪同軸同心，在電機的帶動下，電機、分丸輪和葉輪以同角速度轉動。彈丸由進丸管進入分丸輪內部，由于離心力的作用，將會通過分丸輪窗口向外拋射入定向套窗口，直到從定向套窗口飛出。一部分速度不足的彈丸，將會在分丸輪與定向套的間隙中繼續被加速，直到速度達到要求后，隨其他彈丸從定向套窗口飛出并被葉片承接，在離心力的作用下繼續被旋轉的葉片加速，直到飛離葉片。此時彈丸速度達到最大值，拋射向待清理或強化的工件。
主要結構
拋丸機主要由拋丸電機、拋丸器、拋丸室以及反彈室等組成，其中拋丸器是該子系統甚至是整個拋丸機的核心器件之一，其質量和耐磨性直接決定了預處理表面的拋丸質量和成本。按彈丸進給類型，拋丸器可以分為重力進丸打擊式、機械進丸式、鼓風進丸式以及自吸進丸式等，其中機械進丸式拋丸器應用最為廣泛。機械進丸式拋丸器主要由分丸輪、定向套、葉片和葉輪等組成，其中葉片是磨損失效嚴重的結構件之一，其壽命直接影響拋丸效率和成本。由于拋丸流量是限制移動式拋丸機效率的主要因素，所以現有移動式拋丸機拋丸器均采用直葉片，通過提高拋丸器轉速來提高拋丸效率。
拋丸系統
拋丸電機
驅動拋丸輪的電機是拋丸機的作用是提供動力，使拋丸輪高速旋轉。通過皮帶輪或齒輪等傳動裝置與拋丸輪連接，電機的功率和轉速需要根據不同的拋丸任務進行選擇，以達到最佳的清理效果。
拋丸器
拋丸器是拋丸機的核心部件，拋丸清理工作質量的優劣全都取決于拋丸器的工作性能。自拋丸器問世以來， 第一代重力進丸打擊式拋丸器已經被淘汰 ，隨著科學技術的不斷發展與進步，機械進丸式拋丸器、自吸式拋丸器等相繼問世 。 但最常用的還是機械進丸式拋丸器，葉片可 根據需求不同安裝直線葉片、曲線葉片、管狀葉片以及帶有一定轉軸傾角的傾斜葉片，拋丸器的主要部件有：電動機、分丸輪 、 葉片輪和定向套。
電動機帶動同軸同心的分丸輪和葉片輪做同角速度的轉動，彈丸由于重力的作用而流入分丸輪內經過不斷加速到達葉片后被高速拋出 ，最終以一定的速度和方向拋向待處理件。
拋丸室
拋丸室通常由室體、進出料口、軌道和密封等組成。室體是拋丸室的主要部分，通常采用鋼板、型鋼等材料焊接而成，具有足夠的強度和剛度。進出料口是工件進出拋丸室的通道，軌道則是工件在拋丸室內移動的軌道。
回收分離系統
回收分離系統是拋丸機的一個重要組成部分，它的作用是將彈丸和砂石等材料進行回收和分離。該系統通常由砂石分離機、廢料輸送帶、廢料斗、彈丸輸送帶、彈丸收集器等組成。砂石分離機是回收分離系統的核心部分，它可以將砂石和彈丸進行分離。分離后的砂石通過廢料輸送帶和廢料斗被送出，而彈丸則通過彈丸輸送帶和彈丸收集器被回收。
砂石分離機通常由分離室、分離輪、傳動裝置、密封裝置等組成。分離室是砂石分離機的主要部分，一般采用鋼板或混凝土等材料制造，具有足夠的強度和穩定性。分離輪則是砂石分離機的核心部件，它通常由一組葉片組成，葉片的形狀和尺寸根據不同的砂石類型和規格而有所不同。在分離輪的旋轉過程中，葉片會將砂石和彈丸拋向分離室的頂部，使它們在重力的作用下進行分離。
除塵系統
拋丸機設備在運轉過程中，除塵系統應用的可靠性非常重要，在有效的廢氣和粉塵處理條件下，提高設備機組運轉效率和環保效果意義重大，除塵系統一般由兩部分組成，分別是清潔系統(反吹系統)和粉塵收集系統，前者會借助反吹風壓將纖維過濾袋表面上的粉塵吹掉，同時通過控制閥、螺旋裝置和排放閥等裝置進人粉塵收集系統；后者在將吹落粉塵進行收集后，再經過濾后能實現清潔氣體的直接排放。
控制系統和驅動系統
電氣控制系統主要包括發動機電控系統、液壓泵控制系統、傳感器檢測系統等。這些系統主要對發動機、液壓泵、工作油缸等參數進行檢測與控制，比對發動機轉速、液壓系統工作壓力、拋丸器工作轉速進行時時檢測，將檢測到的信息發送給整機控制器，根據系統設定的參數對控制目標進行控制。另外系統設有輔助報警裝置，如系統壓力超過設定壓力、拋丸轉速超過設定轉速時系統發出報警，及時修正系統參數。
主要分類
履帶式拋丸清理機
履帶式拋丸清理機是一種特殊的滾筒類拋丸清理設備，是在履帶（金屬履帶或橡膠履帶）運動的帶動下使鑄件做類似在旋轉滾筒中的翻動，再利用拋丸器將彈丸高速拋向不斷翻動的鑄件，從而達到清理的目的。主要用來清理易翻滾跌落的工件和不易碰壞的非脆性零件及型芯不深的鑄件表面上的粘砂、銹層與氧化皮、毛刺，也可用于清理鋁件及某些有色金屬件。其作業方式有間歇式和連續式兩種。
間歇式履帶拋丸清理機
間歇式履帶拋丸清理機工作原理圖如下圖所示。
a)、b) 清理鑄件時履帶運動方向；c) 卸料時履帶運動方向。運轉機構由一對圓盤形端盤和一條封閉的履帶組成滾筒形式。履帶可以正反向旋轉，如圖中a）、b）旋轉使其內部鑄件不斷翻動并得到均勻清理，c）旋轉將鑄件帶出工作機構使其卸料。拋落的彈丸和砂子通過履帶縫隙或開孔，下落到底下的漏斗內，然后進入丸料循環系統和丸砂分離系統。
連續式履帶拋丸清理機
連續式履帶拋丸清理機工作原理圖如下圖所示。
振動給料槽可將溫度高達100℃左右的鑄件連續送入拋丸機的進料滾筒。因進出料滾筒和拋丸清理滾筒在沿鑄件前進方向均有輕微傾斜，因此鑄件在不同的滾筒內可邊連續前進邊輕柔地翻轉，并在清理段得到均勻的拋丸清理。清理好的鑄件由出料滾筒送入下料振動輸送槽中運走。進出料滾筒的出入口均設有密封幕簾，進出料滾筒和拋丸清理滾筒中均設有穿孔或縫隙，以便彈丸通過并進入彈丸循環系統。
傾斜滾筒式拋丸清理機
傾斜滾筒式拋丸清理機由傾斜滾筒、滾筒翻轉機構、筒蓋、彈丸循環系統、拋丸器、上料機構、液壓系統及電氣等構成，設備外形圖如圖10 所示。其工作原理是采用獨特的滾筒搖動構造，拋丸器安裝在滾筒蓋上，在拋丸投射中，滾筒不僅轉動還上下搖動，因此滾筒內工件無一遺漏地被攪拌，鋼丸均勻地投射到工件上，達到均勻清理的效果。
擺床式拋丸清理機
擺床式拋丸清理機在國外已被廣泛應用十多年了，但產品并不多見，應用也較少，其中以好迪（Hidea）公司最先實現研發設計和國產化生產制造，并在國內逐步推廣應用，可分為間歇式和連續式兩種。
間歇式多角擺床拋丸清理機
工作原理圖如下圖所示。
多角擺床繞徑向軸線以120°幅度前后擺動，從而保證工件在柔和地翻轉中被清理干凈。拋丸器位于工作區域的正上萬，鋼丸流集中拋射到工件上實現能量最佳利用。SWD 型多角擺床式拋丸清理機間歇式工作，具有以下特點：①可徹底地拋射混合品種工件并且確保被拋工件翻轉柔和；②每個擺床體上方布置有多個拋頭，生產率高；③裝卸料時間很短；④結構緊湊，占地面積?。虎葸m用于批料生產，易于與現有生產線組成流水線生產。
連續式多角擺床拋丸清理機
與SWD系列拋丸機配備類似的多角槽體，拋丸器沿槽體縱向布置在鑄件流的正上方。
連續式多角擺床拋丸清理機具有以下特點：①可連續拋丸清理包括澆冒口在內的鑄件混合料；②拋丸器布置在鑄件流的正上方，有利于使彈丸的能量得到最好利用；③鑄件受到拋丸清理的區域最長；④拋射區無活動零部件干涉鑄件清理；⑤配置升降機構，生產量可調；⑥生產率高達35 t/h，單件質量最大可達150 kg；⑦易與原有生產線集合成一體進行自動流水生產。
振動軌道通過式拋丸清理機
振動通過式拋丸清理機適用于清理鑄件回爐料等表面銹蝕和其它雜質，拋丸機室內槽體采用振動輸送槽形式，拋丸器布置在鑄件流的正上方，物料從一端被送入拋丸機振動輸送槽室內，經振動輸送翻滾和拋丸器拋射清理后，由另一端出來，設備易于集成到生產線中，設備具有以下特點：①拋丸振動槽體內襯進口高錳鋼板，使用壽命長；②設備采用振動輸送，減低勞動強度；③ PLC 全自動控制，故障顯示報警，不同工件的拋丸時間可提前預設，操作者只需按鈕操；④可組成自動生產線，無需人工控制加料；⑤設備無需地坑，最大降低土建費用。
轉盤吊鉤式拋丸清理機
該類設備為連續式作業，克服了單鉤拋丸清理室間歇式作業生產率不高的缺點，具有生產率高、結構緊湊、操作方便等優點。該機適用于鑄件的表面清理、去毛刺和鍛件除銹，特別是形狀和尺寸不宜翻滾的工件?？捎霉I機器人與之結合，使之成為自動操作的獨立生產單元，或與生產線集成一體，其裝卸料可完全自動化而無需人工參與。
吊掛式拋丸清理機
吊掛式拋丸清理機將待清理的鑄件掛在吊鉤上，通過掛設在室頂上的軌道進入清理室，然后鑄件隨吊鉤一同旋轉，同時受到來自拋丸器的高速彈丸的擊打而使鑄件得到均勻清理。由于吊掛式拋丸清理機將鑄件吊掛懸空進行清理，彈丸不會埋住鑄件，鑄件不用翻身就被清理干凈，是應用最廣泛的拋丸清理設備之一，可用于不同尺寸的多種產品領域，典型設備實物圖如下圖所示。吊掛式拋丸清理機的產品形式多樣，但由于可進行模塊化設計，因此很多零部件具有很強的互換性。
機械手式拋丸清理機
機械手式拋丸清理機具有以下特點：①包括裝卸料在內的全自動作業；②可清理不同尺寸和結構形式的鑄件而無需更換復雜的夾具；③機械手的兩個夾持臂繞軸轉動從而使鑄件也繞同一軸線轉動，避免了產生清理死角現象；④機械手可被編程來完成各種組合運動（轉動、搖擺和停頓），以便將清理難度大的部位暴露于拋射的彈丸流中，以確保具有復雜內腔和表面形狀的鑄件能得到全面均勻的清理；⑤可在機內將彈丸倒干凈而不占用設備工作節拍時間；⑥易與已有生產線集成在一起；⑦鑄件外表面和內部通道均能得到全面清理；⑧清理生產率高達40 t/h，單件鑄件質量達600 kg。
網帶通過式拋丸清理機
網帶通過式拋丸清理機通過網帶輸送系統輸送工件到封閉的拋丸室，利用高速拋射的彈丸打擊工件表面，除掉工件上的銹層、焊渣、粘砂及氧化皮，使之獲得均勻一致的金屬光澤，以提高工件的涂裝質量與防腐效果。設備主要用于汽車、航天、鐵路與機械制造業的薄壁鑄件、薄壁和脆弱的鐵或鋁合金鑄件、陶瓷等小型零件的表面拋丸，亦可用于機械零件的拋丸強化。
路面拋丸機
路面拋丸機工作原理：路面拋丸機的工作原理是通過機械的方法把丸料（鋼丸或沙粒）以很高的速度和一定的角度拋射到工作表面上，讓丸料沖擊工作表面，然后在機器內部通過配套的吸塵器的氣流清洗作用，將丸料和清理下來的雜質分別回收，并且使丸料可以再次利用的技術。機器配有除塵器，做到無塵、無污染施工，既提高效率，又保護環境。
應用領域
鍛造表面清理
拋丸設備首先應用于鑄造業鑄鋼、鑄鐵件的表面粘砂及氧化皮的清除。幾乎所有的鑄鋼件、灰鑄件、瑪鋼件、球鐵件等都要進行拋丸處理。這不僅是為了清除鑄件表面氧化皮和粘砂，同時也是鑄件質量檢查前不可缺少的準備工序，比如大型氣輪機機殼在進行無損探傷以前必須進行嚴格的拋噴丸清理，以保證探傷結果的可靠性。在一般鑄件生產中，拋噴丸清理是發現鑄件表面缺陷如皮下氣孔、渣孔以及粘砂、冷隔、起皮等的必不可少的工藝手段。有色金屬鑄件，如鋁合金、銅合金等的表面清理，除清除氧化皮、發現鑄件的表面缺陷外，更主要的目的是以拋噴丸來清除壓鑄件的毛刺和獲得具有裝潢意義的表面質量，獲得綜合效果。冶金鋼鐵生產中，拋噴丸或者酸洗是保證鋼鐵大量生產中獲得高生產率而采用的機械或化學聯合去除磷皮的一種工藝方法。硅鋼片、不銹鋼薄板等其他合金鋼板、帶的生產中，在冷軋工序過程中必須進行退火后再進行拋丸或酸洗處理，以保證冷軋鋼板的表面粗糙度及厚度精度。
制造工件強化
根據現代金屬強度理論，增加金屬內部的錯位密度，是提高金屬強度的主要方向。實踐證明拋丸是增加金屬位錯結構的行之有效的工藝方法。這對一些金屬不能通過相變硬化(如馬氏體火等)或實現相變硬化的基礎上而要求再進一步強化的工件而言，更具有十分重要的意義。航空、宇航工業、汽車、拖拉機等零部件要求輕質化，但可靠性要求越來越高，其重要工藝措施就是采用拋噴丸工藝提高構件的強度和疲勞強度。
混凝土表面處理
移動式路面拋丸機可以用于清理瀝青混凝土路面的各種油漬和污漬，清除道路上的小石子、鐵屑等雜物，清除水泥混凝土路面上的油漆薄膜及粘附物，用于處理舊瀝青混凝土路面（包括水泥混凝土路面），使舊路翻新恢復其使用性能。對橋梁進行除銹刷漆處理：去除橋面鋪裝層表面的銹蝕層、氧化層及污物，清洗橋梁伸縮縫中的垃圾污垢以及防水涂層破損處等部位。
標準法規
國際標準
ISO 國際標準化組織標準
ISO共制定ISO 11124 ∶1993 《涂裝油漆和有關產品前鋼材預處理噴射清理用金屬磨料的技術要求》系列標準、ISO11125∶1993 《涂裝油漆和有關產品前鋼材預處理噴射清理用金屬磨料的試驗方法》系列標準、ISO 3861∶2005 《噴砂清理用橡膠軟管規范》等34 項。其中， ISO 主要制定了拋噴丸用金屬磨料、非金屬磨料的標準以及相應檢測標準， 如應用最多的是金屬磨料標準ISO 11124-3∶1993 《涂裝油漆和有關產品前鋼材預處理噴射清理用金屬磨料的技術要求第3 部分：高碳鑄鋼丸和砂》； 拋噴丸清理后鋼材質量檢測方法，粗糙度測定、粉塵測定、鹽分測定等標準， 如鋼材除銹等級標準ISO 8501-1∶2007 《涂料和相關產品使用前鋼襯底的制備表面清潔度的目測評估第1 部分： 未涂覆鋼襯底和徹底清除原有涂層后鋼襯底的銹蝕等級和制備等級》， 并于2012 年制定ISO 8503-4∶2012 《涂裝油漆和有關產品前鋼材預處理噴射清理鋼材的表面粗糙度特征第4 部分： 粗糙度測定比較樣塊對比法》。
美國汽車工程師協會標準
美國汽車工程師協會共制定25項標準。其中， 主要制定了拋噴丸用金屬磨料、非金屬磨料的標準， 以及金屬磨料壽命標準， 如SAE J441 ∶2009 《鋼絲切丸》、SAEJ827∶2004 《高碳鑄鋼丸》、SAE J1993∶1996《高碳鑄鋼砂》、SAE J445∶2005 《金屬磨料壽命測定》標準， 并制定了大量拋噴丸強化用系列標準， 如拋噴丸強度試片技術要求、覆蓋度測量方法等標準。
美國軍用標準
MIL與SAE相類似， 共制定標準10項， 如制定MIL-S-13165C∶1989 《清理與強化用金屬磨料鋼丸、鋼砂、鋼絲切丸》。
中國
國家標準
中華人民共和國國家標準共制定GB/T 19816—2005 《涂覆涂料前鋼材表面處理噴射清理用金屬磨料的試驗方法》系列標準等20項。主要有近幾年制定的拋噴丸用金屬磨料、非金屬磨料的標準， 以及相應檢測標準。其中金屬磨料應用標準較多由山東開泰集團有限公司參與起草， 包括GB/T 18838.3—2008 《涂覆涂料前鋼材表面處理噴射清理用金屬磨料的技術要求： 高碳鑄鋼丸和砂》； 并制定了拋噴丸清理后鋼材處理質量檢測方法、銹蝕等級和銹蝕等級、粗糙度測定、粉塵測定、鹽分測定等標準； 拋噴丸設備標準如GB/T 24390—2009 《拋（噴） 丸設備安全要求》、GB/T 23576—2009《拋噴丸設備通用技術條件》等。
機械行業標準
中國共制定拋噴丸機械行業標準如JB/T 10174—2008 《鋼鐵零件強化噴丸的質量檢驗方法》、JB/T 11044—2010 《多工位
轉臺拋丸機技術條件》、JB/T 9984—2011《道式拋丸清理機》等23 項。包括大量拋噴丸設備標準， 部分彈丸及測試標準， 如單圓盤、雙圓盤拋丸器標準， 滾筒、履帶、單鉤、傾斜滾筒、轉臺、吊鏈步、輥道式、多工位轉臺不同類型的拋丸清理設備技術條件標準， 干式、液體噴砂機技術條件標準， 鋼絲丸、鋼鐵零件強化噴丸的質量檢驗方法， 拋（噴） 丸清理設備可靠性試驗方法等。
其他行業標準
冶金、石油天然氣、鐵路、電子、造船、航空、化工等行業也制定了少量拋噴丸相關標準， 如TB/T 1758—1986 《機車車輛彈簧噴丸技術條件》等。
發展趨勢
智能化
隨著科技的不斷發展，未來的拋丸機可能會更加智能化。通過引入人工智能、物聯網和大數據等先進技術，拋丸機可以更好地實現自動化和智能化操作，提高生產效率和質量。
高效化
為了滿足不斷增長的生產需求，拋丸機可能會朝著高效化的方向發展。通過優化設計和改進工藝，提高拋丸機的生產能力和效率，以實現更快速、更高效的生產。
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隨著環保意識的不斷提高，未來的拋丸機可能會更加環保。通過引入環保技術和材料，減少拋丸機對環境的影響，同時提高資源的利用效率，實現可持續發展。
模塊化
為了方便用戶進行維修和升級，未來的拋丸機可能會采用模塊化的設計。這樣用戶可以方便地對設備進行局部的維修或升級，提高設備的可靠性和使用壽命。
參考資料 >
電子設備防腐蝕設計.中國知網.2023-12-04
高速鋼耐磨材料研究進展.中國知網.2023-12-04