Дмитрий Козлов - Бластинг. Гид по высокоэффективной абразивоструйной очистке

Форма

Разная форма абразивных материалов приводит к разному профилю поверхности. Частицы остроугольных абразивов имеют неправильную форму, с гранями и острыми краями, что позволяет удалять покрытия и оставлять чёткие пики и углубления. При работе с округлыми частицами образуются ямки. Некоторые округлые материалы продолговаты по своей форме и оставляют удлинённые вмятины.

Виды остроугольных абразивных материалов сильно отличаются друг от друга: некоторые имеют более угловатую форму, чем другие. Например, песок бывает круглый, продолговатый и угловатый. Морской и речной песок – более округлый или продолговатый, ввиду эрозионного воздействия воды. Песок из карьеров – угловатый и обладает режущим действием.

Остроугольные абразивы лучше подходят для удаления толстых слоёв краски и коррозии. Округлые материалы более эффективны для удаления прокатной окалины и лёгких загрязнений. Они используются для дробеструйного упрочнения с целью снятия напряжения поверхности. При упрочнении образуется одинаково спрессованная поверхность, что усиливает пружины и другие металлы, подверженные напряжению.

Плотность

Плотность – это отношение массы к объёму. Например, песок весит около 1,5 кг/л, колотая дробь – около 3,8 кг/л, скорлупа грецких орехов – всего 0,7 кг/л.

Плотность абразивного материала менее важна, чем другие его характеристики, кроме случаев, когда плотность материалов, сходных по другим параметрам, сильно отличается. Чем более плотный материал, тем больше энергии каждая частица передаёт поверхности. Разница плотности песка и шлака существенна и составляет 2,0 кг/л, разница между шлаком и колотой дробью достаточно значима – 2,4 кг/л. При прочих равных условиях более плотные частицы делают более глубокий профиль, что не всегда может быть желательно. Более плотные частицы эффективнее удаляют стойкие или твёрдые покрытия.

Твёрдость

Воздействие абразивного материала на обрабатываемую поверхность определяется его твёрдостью. Если абразив твёрже субстрата, то он оставит профиль на поверхности. Если он мягче поверхности, но твёрже покрытия, то он удаляет покрытие. Если он мягче покрытия, то он очищает грязь с поверхности без удаления покрытия.

Твёрдость абразивного материала измеряется по шкале Мооса (за исключением стальных абразивов). По данной шкале степень твёрдости определяется значениями от 1 до 10. При этом 1 означает, что материал мягкий как тальк, а 10 – твёрдый, как алмаз. Наиболее распространенные абразивные материалы варьируются по твёрдости – от мягких натуральных материалов до сверхтвёрдого карбида кремния.

Стальная крошка и дробь измеряются в Роквеллах по шкале С (и обозначаются Rc). Как правило, стальные абразивы и дробь варьируются от мягких, со значением 35 Rc, до твёрдых – 65 Rc.

Твёрдые абразивы эффективнее в сложных случаях – при удалении ржавчины и прокатной окалины, а мягкие абразивы больше подходят для очистки или снятия покрытий.

Ломкость

Под ломкостью понимается хрупкость абразивных материалов, или их способность крошиться на мелкие части при ударе о поверхность. Чем больше ломкость абразива, тем меньшее количество раз он может быть использован повторно и тем больше он производит пыли.

Ввиду присутствия кварца в составе песка, он обладает большой ломкостью и никогда не допускает повторного использования. При первом использовании более 70 % песка превращается в пыль. Песок, который содержит кварц в свободном виде, образует опасные для здоровья кварцевые частицы. Люди, не защищённые от кварцевой пыли, могут быть подвержены очень болезненному, зачастую приводящему к летальному исходу заболеванию – силикозу.

Большая часть изготавливаемых или являющихся побочным продуктом абразивов может быть повторно использована ограниченное число раз. Это же касается и некоторых природных абразивов, таких как гранатовая крошка и кремень. Шлак от никелевого и медного производств разбивается на годные к повторному использованию более мелкие частицы. Стальная крошка очень устойчива и может пройти 200 и более циклов.

Возможность рекуперации зависит от многих переменных, включая давление воздуха, твёрдость поверхности и эффективность оборудования. Степень ломкости, указанная в «Таблице сравнения абразивных материалов» в Приложении 2, приведена только для целей сравнения. Более точную информацию о возможности повторного использования необходимо запросить у поставщика абразивных материалов.

Песок широко используется благодаря своей доступности, эффективности и низкой стоимости. Основным недостатком песка является его пылеобразование.

Всего лишь после первого цикла большая часть песка превращается в пыль. При струйной обработке кварцевым песком образуется мелкая кристаллическая кварцевая пыль, которая присутствует в воздухе на протяжении долгого времени и, как было доказано, представляет серьёзную угрозу для здоровья при её вдыхании.

Запрещается проводить обработку песком или любым другим абразивом, который содержит более 1 % кварца в свободном виде.

Администрация по безопасности и гигиене труда (OSHA) требует выполнения федеральных правил, в соответствии с которыми ограничивается воздействие кварца в кристаллической форме на работников (OSHA 2206, General Industry Standards Part 1910, Subpart Z, Paragraph 1910.1000).

Администрация OSHA требует, чтобы все операторы струйных аппаратов и другие лица вблизи места проведения работ были одеты в исправные, одобренные NIOSH респираторы с подачей воздуха во время и после проведения работ по струйной очистке, пока окружающий воздух не будет протестирован и очищен от взвешенных частиц.

В различных частях России имеются залежи минерального песка (ставролит, оливин и т. д.), циркония и подобных материалов. Они, как правило, изготавливаются с более мелкой фракцией. Благодаря высокой плотности, около 2 кг/л, и прочности, они идеально подходят для очистки новой и слегка ржавой поверхности (соответствует степени загрязнения B по стандарту ISO 8501-3). Большая часть видов минерального песка содержит кварц в свободном виде, то есть кварц, который высвобождается из частиц песка во время струйной обработки. Если содержание кварца в свободном виде превышает 1 %, абразив не следует использовать для струйной очистки.

Гранатовая крошка и кремень являются очень твёрдыми и острыми материалами, которые хорошо подходят для удаления твёрдых поверхностных материалов и оставляют глубокий профиль. Оба материала могут быть возвращены в систему, просеяны и использованы заново. Гранат содержит лишь незначительное количество кварца в свободном виде, однако кремень обладает очень высоким содержанием кварца в свободном виде – 90 % и более, поэтому никогда не должен использоваться для струйной обработки. У граната насыпная плотность составляет 2,1 кг/л.