Абразивные материалы

Абразивы являются основным инструментом при выполнении пескоструйки. Выбор соответствующего абразива крайне важен, т. к. в случае использования неподходящего абразивного материала можно получить некачественную подготовку поверхности, что приведёт к необходимости дорогостоящей повторной обработки.

Во многих случаях причиной некачественно нанесённого покрытия является использование неподходящего абразивного материала. Самое лучшее оборудование не сможет компенсировать применение абразива, который не предназначен для выполнения данного вида работ. Используйте высококачественные абразивные материалы, предназначенные для струйной обработки. 

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.

Виды абразивных материалов

Существует три вида абразивных материалов:

1) абразивы природного происхождения (песок, кремень, гранат, цирконий и другие минералы);
2) абразивы производственного происхождения — изготавливаются специально для струйной обработки. К ним относятся: колотая дробь и дробь, пластик, пшеничный крахмал, стеклянные шарики, оксид алюминия, карбид кремния и другие.
3) абразивы из побочных продуктов являются результатом производственных процессов. Среди них шлак, получаемый при выплавке металла или при производстве электроэнергии, а также материалы из продукции сельского хозяйства, используемой в пищевой индустрии.
Не используйте речной песок для струйных работ, особенно в закрытых помещениях, поскольку в результате его использования появляется вредная для здоровья пыль.

Абразивы природного происхождения

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 пескоструйной 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.

Абразивы производственного происхождения

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 многократную рекуперацию.
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.

Карбид кремния является самым твёрдым, острым и наиболее дорогим абразивным материалом на рынке. Его значение твёрдости по шкале Мооса составляет 9,1- 9,5. 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 твердым из всех распространённых абразивных материалов.

Стеклянные шарики позволяют удалять большую часть загрязнителей, не влияя при этом на допустимое отклонение размеров поверхности. Они используются для полировки и иногда для упрочнения поверхности, чтобы снять её напряжение. Стеклянные шарики изготавливаются из натриевого стекла без примесей свинца и кварца. Их сферическая форма идеально подходит для работ по упрочнению. Твердость составляет 5,5 по шкале Мооса. Однако ввиду высокой ломкости необходимо использовать низкое давление в сопле, что продлит срок службы материала. При излишне высоком давлении произойдёт преждевременное разрушение стеклянных шариков, а увеличения производительности не будет. Давление воздуха для стеклянных шариков в струйных системах, работающих по принципу всасывания, обычно настраивается от 4 до 5,4 атм, а в системах под давлением — от 2,7 до 4 бар. Фракции стеклянных шариков варьируются от номера сита 12–14 (1,68–1,41 мм) до 170–325 (0,088–0,044 мм) (MIL SPEC-G-9954A: размеры от 1 до 13). Равномерная отделка поверхности достигается за счёт обновления рабочей смеси.

Абразивы из побочных продуктов

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.

Купрошлак (никельшлак)

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. 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 — 40 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, а также для удаления старых покрытий, удаления 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, и по желанию заказчика изготавливается любой фракционный состав в указанном интервале. Купрошлак имеет высокую удельную массу. Так как удельная плотность частиц купрошлака выше по сравнению с большинством из абразивных материалов, то и кинетическая энергия удара частиц о поверхность больше. Рекуперация абразива может достигать до 5 раз, но при этом размер частиц будет уменьшаться, а количество примесей будет увеличиваться, что приводит к снижению качества чистки. Более мелкая фракция купрошлака подходит 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.

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