Пескоструйная очистка , иногда известная как абразивоструйная очистка , представляет собой операцию принудительного направления потока абразивного материала на поверхность под высоким давлением для сглаживания шероховатой поверхности, придания шероховатости гладкой поверхности, придания ей формы или удаления поверхностных загрязнений . Жидкость под давлением, обычно сжатый воздух или центробежное колесо, используется для приведения в движение абразивного материала (часто называемого средой ). Первый процесс абразивно-струйной обработки был запатентован Бенджамином Чу Тилманом 18 октября 1870 года. [1] [2]
Существует несколько вариантов процесса с использованием различных средств массовой информации; некоторые из них очень абразивные, тогда как другие более мягкие. Наиболее абразивными являются дробеструйная обработка (металлической дробью ) и пескоструйная обработка ( песком ). Умеренно абразивные варианты включают очистку стеклянными шариками (стеклянными шариками) и очистку пластмасс (PMB) с использованием измельченного пластика или скорлупы грецких орехов и кукурузных початков . Некоторые из этих веществ могут вызвать анафилактический шок у людей с аллергией на средства массовой информации. [3] Мягкий вариант – натриевая очистка (с использованием пищевой соды ). Кроме того, существуют малоабразивные или неабразивные альтернативы, такие как очистка льдом и очистка сухим льдом .
Пескоструйная очистка также известна как абразивоструйная очистка, которая является общим термином для процесса сглаживания, придания формы и очистки твердой поверхности путем перемещения твердых частиц по этой поверхности на высоких скоростях; эффект аналогичен эффекту от использования наждачной бумаги , но обеспечивает более ровную поверхность без проблем в углах и трещинах. Пескоструйная очистка может происходить естественным путем, обычно в результате переноса частиц ветром, вызывающего эоловую эрозию , или искусственно, с использованием сжатого воздуха . Процесс искусственной пескоструйной обработки был запатентован Бенджамином Чу Тилманом 18 октября 1870 года. [1] [2] Томас Уэсли Пэнгборн усовершенствовал эту идею и добавил сжатый воздух в 1904 году. [4]
Пескоструйное оборудование обычно состоит из камеры, в которой смешиваются песок и воздух. Смесь проходит через ручное сопло, направляя частицы к поверхности или заготовке. Насадки бывают разных форм, размеров и материалов. Карбид бора — популярный материал для насадок, поскольку он хорошо противостоит абразивному износу.
Влажная абразивно-струйная очистка использует воду в качестве жидкости, перемещающей абразивы. Преимущества заключаются в том, что вода задерживает образующуюся пыль и смазывает поверхность. Вода смягчает удар по поверхности, уменьшая удаление прочного материала.
Одним из пионеров мокрого абразивного процесса был Норман Эшворт, который обнаружил преимущества использования мокрого процесса как сильной альтернативы сухой струйной очистке. Этот процесс доступен во всех традиционных форматах, включая ручные шкафы, кабины для прохода, автоматизированное производственное оборудование и портативные пескоструйные установки с полной потерей мощности. Преимущества включают в себя возможность использовать очень мелкую или грубую среду с плотностью от пластика до стали, а также возможность использовать горячую воду и мыло для одновременного обезжиривания и струйной обработки. Уменьшение количества пыли также делает более безопасным использование кремнийсодержащих материалов для струйной обработки или удаление опасных материалов, таких как асбест , радиоактивные или ядовитые продукты.
Скорость процесса, как правило, не такая высокая, как при обычной сухой абразивоструйной очистке при использовании материала эквивалентного размера и типа, отчасти потому, что присутствие воды между материалом и обрабатываемой подложкой создает смазывающую подушку, которая может защитить как поверхность, так и материал. , снижая процент поломок. Уменьшение попадания абразивного материала на поверхность, уменьшение количества пыли и устранение статического прилипания могут привести к получению очень чистой поверхности.
Мокрая очистка мягкой стали приведет к немедленной или «мгновенной» коррозии подвергнутой пескоструйной очистке стальной основы из-за присутствия воды. Отсутствие повторного загрязнения поверхности также позволяет использовать одно оборудование для нескольких абразивоструйных операций — например, изделия из нержавеющей и мягкой стали можно без проблем обрабатывать на одном и том же оборудовании с одними и теми же средами.
Вариантом мокрой струйной очистки является очистка паром (или очистка паром; Великобритания). В этом процессе к воде в сопле добавляется воздух под давлением, создавая высокоскоростной туман, называемый «паром». Этот процесс даже мягче, чем мокрая струйная очистка, позволяя очистить сопрягаемые поверхности, сохраняя при этом их способность к спариванию.
Дробеструйная очистка — это процесс удаления поверхностных отложений путем нанесения мелких стеклянных шариков под высоким давлением без повреждения поверхности. Он используется для очистки отложений кальция с плитки бассейна или любых других поверхностей, удаления въевшегося грибка и осветления цвета затирки . Его также используют при кузовных работах для удаления краски. При удалении краски с кузовных работ дробеструйная очистка предпочтительнее пескоструйной, поскольку пескоструйная очистка имеет тенденцию создавать больший профиль поверхности, чем дробеструйная очистка. Дробеструйная очистка часто используется для создания однородной поверхности обработанных деталей. [5] Кроме того, он используется для очистки минеральных образцов, большинство из которых имеют твердость по шкале Мооса 7 или менее и поэтому могут быть повреждены песком.
При абразивоструйной очистке вращающееся колесо толкает абразив к объекту. Обычно его относят к безвоздушной струйной очистке, поскольку при этом не используется топливо (газ или жидкость). Колесная машина — это мощная и высокоэффективная машина для струйной обработки с использованием перерабатываемого абразива (обычно дроби из стали или нержавеющей стали, резанной проволоки , песка или гранул аналогичного размера). Специализированные дробеструйные машины перемещают пластиковый абразив в криогенную камеру и обычно используются для удаления заусенцев с пластиковых и резиновых деталей. Размер абразивоструйной машины, а также количество и мощность колес значительно различаются в зависимости от подвергаемых пескоструйной очистке деталей, а также от ожидаемого результата и эффективности. Первое абразивно-струйное колесо было запатентовано компанией Wheelabrator в 1932 году. [6] [7] В Китае первое дробеструйное колесо было построено примерно в 1950-х годах, [8] Qinggong Machinery является одним из первых производителей абразивно-струйных колес. [9]
Микроабразивно-струйная очистка — это процесс сухой абразивоструйной обработки, при котором используются небольшие сопла (обычно диаметром от 0,25 до 1,5 мм) для точной подачи тонкой струи абразива на небольшую деталь или на небольшой участок на большей детали. Обычно площадь, подлежащая пескоструйной очистке, составляет от примерно 1 мм 2 до всего лишь нескольких см 2 . Тонкая струя абразива, также известная как карандашная струйная обработка, достаточно точна, чтобы писать прямо на стекле, и достаточно деликатна, чтобы вырезать узор на яичной скорлупе . [10] Размеры частиц абразивных сред варьируются от 10 до примерно 150 микрометров. Часто требуется более высокое давление.
Наиболее распространенными микроабразивно-струйными системами являются коммерческие настольные установки, состоящие из источника питания и смесителя, вытяжного колпака, сопла и подачи газа. Сопло может быть ручным или установленным на приспособлении для автоматической работы. Сопло или деталь можно перемещать в автоматическом режиме.
Автоматизированная очистка — это просто автоматизация процесса абразивоструйной обработки. Автоматизированная пескоструйная очистка часто является лишь шагом в более крупной автоматизированной процедуре, обычно включающей другие виды обработки поверхности, такие как подготовка и нанесение покрытия. Часто требуется тщательно изолировать пескоструйную камеру от механических компонентов, которые могут быть подвержены загрязнению пылью .
При этом виде струйной обработки используется воздух и сухой лед . Загрязнения с поверхности удаляются под действием силы замороженных частиц углекислого газа, ударяющихся с высокой скоростью, а также за счет небольшой усадки из-за замерзания, которая разрушает адгезионные связи. Сухой лед сублимируется , не оставляя после себя никаких остатков, кроме удаленного материала. Сухой лед — относительно мягкий материал, поэтому он менее разрушительен для основного материала, чем пескоструйная очистка.
Щетинная очистка, в отличие от других методов пескоструйной обработки, не требует отдельного абразивоструйного материала. Поверхность обрабатывается вращающимся инструментом в форме щетки , изготовленным из динамически настраиваемой щетины из проволоки из высокоуглеродистой стали . Повторяющийся контакт с острыми вращающимися кончиками щетинок приводит к локальному удару, отскоку и образованию кратеров, что одновременно очищает и делает поверхность шероховатой.
Вакуумная струйная очистка — это метод, при котором образуется очень мало пыли и разливов, поскольку абразивоструйный инструмент выполняет сухую абразивно-струйную очистку и одновременно собирает использованные абразивно-струйные материалы и разрыхленные частицы с обрабатываемой поверхности. При этом методе расход абразива относительно невелик, поскольку использованный абразив автоматически отделяется от пыли и разрыхленных частиц и используется повторно несколько раз.
Надписи и гравировки на большинстве современных кладбищенских памятников и указателей создаются методом абразивно-струйной обработки.
Пескоструйную обработку также можно использовать для изготовления трехмерных вывесок. Этот тип вывесок считается более дорогим продуктом по сравнению с плоскими вывесками. Эти знаки часто включают в себя наложение сусального золота, а иногда и фон из измельченного стекла, который называется смальтой . При пескоструйной очистке деревянных вывесок видны волокна древесины и приподнимаются годичные кольца , что является популярным способом придать вывеске традиционный резной вид. Пескоструйную обработку также можно выполнить на прозрачном акриловом стекле и остеклении как часть дизайна витрины или интерьера.
Пескоструйную очистку можно использовать для ремонта зданий или создания произведений искусства (резное или матовое стекло ). Современные маски и резисты облегчают этот процесс, обеспечивая точные результаты.
Методы пескоструйной очистки используются для очистки корпусов лодок , а также работ из кирпича, камня и бетона. Пескоструйная очистка используется для очистки промышленных и коммерческих конструкций, но редко применяется для неметаллических заготовок.
Мобильные системы сухой абразивоструйной обработки обычно приводятся в действие дизельным воздушным компрессором. Воздушный компрессор подает большой объем воздуха под высоким давлением в один или несколько «обдувочных котлов». Пескоструйные аппараты представляют собой резервуары под давлением, похожие на резервуары, наполненные абразивным материалом, используемые для подачи регулируемого количества пескоструйной дроби в основную линию струйной обработки. Количество воздуходувок определяется объемом воздуха, который может обеспечить компрессор. Полностью оборудованные пескоструйные системы часто устанавливаются на полуприцепах , что обеспечивает высокую мобильность и удобство транспортировки с места на место. Другие модели имеют бункерное питание, что делает их легкими и более мобильными.
В портативных струйных системах используется либо сварной резервуар под давлением для преодоления противодавления сопла, для хранения и подачи абразивного материала в подключенный струйный шланг из более высокого перепада давления, либо используется бункер без давления, в котором используется процесс, называемый двойной индукцией, который передает абразивный материал подается в тандемное струйное сопло с помощью пневматического струйного насоса или эжектора, в котором абразив подается через струйное сопло через отдельный воздушный шланг, соединенный с струйным соплом, что устраняет необходимость в сосуде под давлением.[11]
По сути, пескоструйная камера представляет собой систему с замкнутым контуром, которая позволяет оператору подвергать деталь пескоструйной очистке и перерабатывать абразив. [12] Обычно он состоит из четырех компонентов; защитная оболочка (шкаф), система абразивоструйной обработки, система переработки абразива и пылеулавливания. Оператор обрабатывает детали снаружи шкафа, надевая руки в перчатки, прикрепленные к отверстиям для перчаток на корпусе, наблюдая за деталью через смотровое окно, включая и выключая струйную очистку с помощью ножной педали или педали . Автоматизированные пескоструйные камеры также используются для обработки больших количеств одного и того же компонента и могут включать в себя несколько струйных сопел и систему транспортировки деталей.
В пескоструйном шкафу обычно используются три системы. Два, сифонный и напорный, сухие и один влажный:
Дробеструйная камера — это гораздо более крупная версия пескоструйной камеры. Операторы пескоструйной обработки работают внутри помещения, чтобы придать шероховатость, сгладить или очистить поверхность изделия в зависимости от потребностей готового продукта. Взрывные камеры и дробеструйные установки бывают разных размеров, некоторые из которых достаточно велики, чтобы вместить очень большие объекты или объекты уникальной формы, такие как железнодорожные вагоны, коммерческие и военные автомобили, строительное оборудование и самолеты. [13]
Для каждого применения может потребоваться использование множества различных единиц оборудования, однако в типичном дробеструйном цехе можно найти несколько ключевых компонентов:
Для удобства и повышения удобства использования можно добавить дополнительное оборудование, такое как мостовые краны для маневрирования заготовки, настенные блоки с несколькими осями, которые позволяют оператору добираться до всех сторон заготовки, а также звукопоглощающие материалы, используемые для снижения уровня шума. [15]
В начале 1900-х годов предполагалось, что зерна с острыми краями обеспечивают наилучшие характеристики, но позже было показано, что это неверно. [16]
Многие более грубые материалы, используемые при пескоструйной очистке, часто приводят к выделению энергии в виде искр или света при ударе. Цвет и размер искр или свечения значительно различаются: от тяжелых ярко-оранжевых искр от дробеструйной обработки стали до слабого синего свечения (часто невидимого при солнечном свете или в ярко освещенных рабочих местах) от гранатового абразива.
Операции по очистке с использованием абразивно-струйной обработки могут представлять угрозу для здоровья и безопасности работников , особенно при использовании портативных струйно-струйных аппаратов или абразивоструйных помещений (кабин). В результате абразивоструйной очистки от подложки и абразива образуется большое количество пыли. [18] Хотя многие абразивы, используемые в струйных камерах, сами по себе не опасны (стальная дробь и песок, чугун, оксид алюминия , гранат, пластиковый абразив и стеклянные шарики), другие абразивы (кварцевый песок, медный шлак , никелевый шлак и ставролит ) имеют разную степень опасности (обычно свободный кремнезем или тяжелые металлы). Однако во всех случаях их использование может представлять серьезную опасность для операторов, например, ожоги от выступов (с поражением кожи или глаз ), падения при ходьбе по разбросанным по земле снарядам, воздействие опасной пыли, тепловое истощение, создание взрывоопасная атмосфера и воздействие чрезмерного шума. Взрывные помещения и портативное взрывное оборудование приспособлены к этим опасностям. При пескоструйной очистке краски на основе свинца воздух может наполниться частицами свинца, которые могут быть вредны для нервной системы. [19]
В США Управление по безопасности и гигиене труда (OSHA) требует инженерных решений для устранения потенциальных опасностей, однако кварцевый песок по-прежнему разрешен, даже несмотря на то, что наиболее часто используемые взрывозащитные шлемы недостаточно эффективны для защиты оператора взрывной обработки, если уровень пыли в окружающей среде превышает допустимые пределы. . Адекватные уровни защиты органов дыхания при взрывных работах в США одобрены Национальным институтом безопасности и гигиены труда (NIOSH).
Типичное оборудование для обеспечения безопасности операторов включает в себя:
Раньше, когда пескоструйная очистка выполнялась на открытом воздухе, работник подвергался риску травм от летящего материала и повреждения легких от вдыхания пыли. Кремнеземная пыль, образующаяся в процессе пескоструйной обработки, может вызвать силикоз после длительного вдыхания пыли . В 1918 году был построен первый кожух для пескоструйной обработки, который защищал рабочего смотровым экраном, вращался вокруг заготовки и использовал вытяжной вентилятор для удаления пыли с лица рабочего. [20] Силикоз по-прежнему представляет собой риск, если оператор не полностью изолирован от пескоструйного аппарата. [18]
Пескоструйная очистка также может представлять вторичные риски, такие как падение с строительных лесов или пребывание в небольшом пространстве. [18] Еще одним потенциальным риском является отравление угарным газом , связанное с использованием небольших бензиновых двигателей при абразивно-струйной очистке. [21]
В настоящее время в некоторых странах и территориях пескоструйная очистка регулируется таким образом, что ее можно выполнять только в контролируемой среде с использованием вентиляции, защитной одежды и подачи воздуха для дыхания.
Многие потребители готовы доплачивать за джинсы , которые выглядят как бывшие в употреблении. Для придания тканям потертого вида применяется пескоструйная обработка. Пескоструйная очистка может вызвать силикоз у рабочих, а в Турции более 5000 рабочих текстильной промышленности страдают силикозом, и известно, что 46 человек умерли от него. В 2007 году было показано, что силикоз очень распространен среди бывших пескоструйщиков джинсов в Турции. [22] Исследование 2015 года подтвердило, что силикоз почти неизбежен среди бывших пескоструйщиков. [23] Шведский центр справедливой торговли провел опрос среди 17 текстильных компаний, который показал, что очень немногие осведомлены об опасностях, вызванных ручной пескоструйной обработкой джинсов. Несколько компаний заявили, что откажутся от этой технологии в собственном производстве. [24]
В 2013 году исследование показало, что в Китае некоторые фабрики, производящие потертые джинсы, допускают различные нарушения правил охраны труда и техники безопасности. [25]
СМИ, связанные с пескоструйной обработкой, на Викискладе?