Дмитрий Козлов - Бластинг. Гид по высокоэффективной абразивоструйной очистке

Абразивные материалы на основе побочных продуктов, такие как шлак и некоторые натуральные материалы, получаются в результате процесса, не имеющего отношения к обработке поверхности, но доказали свою высокую эффективность при применении в качестве материала для струйной очистки.

Шлаки получают из двух основных источников – при плавке металла (шлак никеля и меди) и работе котельных на электростанциях (шлак угля). Шлаки стали больше использоваться ввиду своих исключительных чистящих характеристик, доступности, низкому содержанию кварца (менее 1 %), широкому диапазону фракций и относительно низкой стоимости.

Твёрдые угловатые частицы шлаков развивают большую скорость и обладают повышенной разрезающей способностью, благодаря чему их можно применять для широкого спектра задач. В некоторых случаях даже требуется уменьшение давления в сопле, чтобы предотвратить застревание частиц в стали.

Абразивы из шлаков характеризует относительно высокая ломкость, что приводит к образованию пыли и ограничивает возможность их повторного использования. Перед проведением работ шлак нужно проверять на присутствие загрязнителей.

Купрошлак – это продукт, получаемый из гранулированных шлаков медеплавильного производства. В различных отраслях промышленности купрошлак знают под различными наименованиями. Это – минеральная дробь, шлифзерно, купершлак. Купрошлак – наиболее распространенный вид абразива на сегодняшний момент. Существует аналогичный абразив, изготавливаемый из гранулированных шлаков никелевого производства – никельшлак, его отличает более высокая твердость, а в остальном он схож с купрошлаком.

Основное преимущество купрошлака в сравнении с другими абразивными материалами – отношение цены к качеству очищаемой поверхности. Гранулы купрошлака имеют высокую твердость (6,5 по шкале Мооса) и острую угловатую форму, что позволяет достичь степени очистки Sa 3 (чистый металл без включений ржавчины и старых покрытий). Купрошлак хорошо профилирует поверхность (насечка 20—140 мкм), что благоприятно сказывается на адгезии. Купрошлак предназначен для удаления старых покрытий, окалины и ржавчины с металлических, кирпичных, бетонных, каменных поверхностей перед нанесением защитного покрытия, для удаления старых покрытий, разрушенных и размороженных участков при ремонте, а также перед окраской.

Работа с купрошлаком не наносит вреда ни здоровью людей, ни состоянию окружающей среды. Данный абразив не запрещен к использованию экологическими и санитарными органами даже на территории населенных пунктов. Абразив не содержит кварц в чистой форме, что предохраняет от силикоза, профессионального заболевания абразивоструйщиков.

Фракционный состав гранул купрошлака колеблется в пределах 0,1–3,5 мм.

Купрошлак имеет высокую удельную массу. Так как удельная плотность частиц купрошлака выше по сравнению с большинством абразивных материалов, то и кинетическая энергия удара частиц о поверхность больше. Рекуперация абразива может достигать пяти раз, но при этом размер частиц будет уменьшаться, а количество примесей будет увеличиваться, что приводит к снижению качества чистки. Более мелкая фракция купрошлака подойдет для очистки мягких металлов, таких, как алюминий. Купрошлак наиболее востребован при агрессивных видах очистки, для профилирования и удаления глубокой коррозии, для повседневной очистки.

Обработка поверхностей купрошлаком может осуществляться как привычным абразивоструйным методом, так и гидроабразивным (подача воды в абразивную струю через специальное сопло), или пламенно-абразивным методом.

Существует несколько видов натуральных абразивных материалов. Скорлупа грецкого ореха и сердцевина кукурузного початка – одни из самых популярных материалов. Натуральные абразивы лёгкие (0,6 кг/л) и мягкие (значение 3 по шкале Мооса). При использовании со специальным оборудованием и при внимательном отношении к методике, с помощью натуральных материалов, можно удалять краску с дерева, пластика, тонкостенных металлов и других твёрдых поверхностей. Эти материалы используются для очистки электромоторов без повреждения статора и изоляции проводов.

Среди изготавливаемых абразивов можно отметить стальную крошку и дробь, оксид алюминия, карбид кремния, пластик, стеклянные шарики и другие.

Существует три основных вида металлических абразивов: из стали, ковкого железа и отбелённого чугуна. Из каждого из них делают дробь и крошку. Стальной абразив используется намного чаще, чем другие, потому что он выдерживает 200 и более циклов. Абразив из отбелённого чугуна рекуперируется от 50 до 100 раз, а ковкое железо немного больше.

Твёрдость металлического абразива измеряется по шкале «С» Роквелла (Rc), и чем больше значение, тем твёрже. Твёрдость стали варьируется от 35 Rc до 65 Rc; ковкого железа – от 28 Rc до 40 Rc; отбелённого чугуна – от 57 до 68 Rc.

Отбелённый чугун и ковкое железо стоят меньше, чем сталь, и используются, когда много абразивного материала утрачивается в процессе загрузки и разгрузки изделий. Кроме того, железо является более ломким и разбивается на угловатые частицы, благодаря чему его воздействие становится более интенсивным, чем стали.

Стальные частицы деформируются при ударе и пригодны до тех пор, пока частицы не станут слишком маленькими для использования. Чтобы обеспечить необходимый профиль, требуется периодически добавлять новый абразив.

Фракции металлического абразива стандартизированы в соответствии с техническим условиями «Общества инженеров-автомобилистов» (SAE). Фракции крошки обозначаются от G-10 (2,0/1,7 мм) до G-120 (0,125/0,075 мм), при этом фракция G-10 наиболее крупная. Фракции дроби варьируются от S-70 (0,125/0,180 мм) до S-780 (1,7/2,0 мм), при этом S-780 наиболее крупная фракция.

Карбид кремния является самым твёрдым, острым и наиболее дорогим абразивным материалом на рынке. Его значение твёрдости по шкале Мооса составляет 8,5. Он используется при удалении нагара с закалённых изделий после термообработки, когда требуется глубокое режущее действие.

Оксид алюминия уступает по остроте только карбиду кремния. Он часто применяется для работы с очень сложными покрытиями. Поскольку это дорогостоящий материал, его используют в закрытых струйных камерах, обеспечивающих возможность рециркуляции. Ввиду высокой плотности (1,8 кг/литр) и твёрдости (8 единиц по шкале Мооса) оксид алюминия является наиболее агрессивным из всех распространённых абразивных материалов.

В аэрокосмической и авиастроительной отраслях для очистки и снятия заусенцев с титана, магнезия и других сложных металлов используется оксид алюминия без каких-либо примесей, чтобы предотвратить загрязнение железосодержащими материалами. Стандартный абразив на основе оксида алюминия используется для обработки алюминия, латуни, чугунных и стальных отливок с целью быстрого удаления заусенцев и одновременно очистки поверхности. Чтобы обеспечить глубокую очистку и получить матовую отделку поверхности, с оксидом алюминия смешивают другие абразивы.