Дробеструйная обработка металла: преимущества и особенности технологии, используемое оборудования

Дробеструйная обработка металла

[Дробеструйная обработка металла] – это одна из наиболее популярных механических технологий, заключающаяся в том, что поверхность металла обрабатывается при помощи разгоняемой потоком газа дроби, от качества которой зависит скорость и результат обработки.

Помимо того, что исходящий из сопла поток не только очищает поверхность от ненужных элементов (например, коррозия или старые защитно-декоративные покрытия), но и придаёт металлу совершенно другой вид – можно сделать его шероховатым или матовым, при необходимости сгладить неровности поверхности.

Наиболее часто данный метод обработки используется для того, чтобы снять с металла ржавчину в наиболее короткие сроки и без лишних затрат.

В процессе холодной (дробеструйной) отделки металла заложен принцип его абразивной «отделки», где функцию самого абразивного материала и отыгрывает крупная стальная дробь.

Она настолько маленькая, что её частички невозможно просто так увидеть, однако они имеют большую силу.

Каждая маленькая частичка действует как маленький молоточек, когда ударяется о металл, а это приводит к тому, что на его поверхности образуются отпечатки или углубления.

Из-за такой деформации поверхности материал пытается вернуть себе изначальную форму, а в результате получается слой холоднодеформированного материала под высоким сжимающим напряжением.

Что дает такая дробеструйная обработка металла? Главная причина, по которой приоритетным считается этот метод, – защита материала.

Дело в том, что почти все коррозийные и усталостные повреждения металла зарождаются не внутри, на его поверхности.

Таким образом, новообразованный слой, который имеет высокое напряжение, защищает поверхность не только от возникновения, но и от зарождения трещин.

Также, на многолетнем опыте, которым обладает эта технология, доказано, что дробеструйная обработка помогает сохранить изделие от повреждений, иными словами – увеличивает его долговечность и повышает прочность.

Поэтому наиболее частыми «клиентами» таких мастерских являются не новые материалы, а старый, обычно уже почти полностью взявшийся ржавчиной металл.

Ранее уже говорилось, что благодаря такому методу обработки можно с легкостью удалить мешающие неровности.

Это так, однако, как бы не стараться, это не означает, что можно легко отделить один от другого большие куски металла, отрезать мешающий элемент конструкции и тому подобное.

Под неровностями подразумеваются маленькие «торчащие» частички – стружку или окалину.

Также, с помощью дробеструйной обработки можно придать материалы текстурированную структуру, то есть, после удаления мешающих неточностей, в некотором смысле — отшлифовать его, что значительно улучшит внешний вид.

При всех таких достоинствах становится интересно: а какова же цена дробеструйной обработки металла, по карману ли она каждому прохожему обывателю?

Цена несколько дороже, чем на металл, который поддавался пескоструйной обработке, однако качество дробеструйной обработки также намного выше, чем качество материала, отделанного первым методом, поэтому скупиться в таких вопросах не стоит.

В основном, цена зависит от размера металла, который нужно обработать. В среднем за м2 могут взять около 350-400 рублей.

Цена может колебаться (зачастую подниматься) в зависимости от конфигурации требуемых изделий и от степени обработки металла – подразумевается то, какая степень шероховатости и очистки требуется заказчиком.

Технология дробеструйной обработки металла

Технология обработки металлических поверхностей, в основе которой лежит воздействие на металл мелких частиц сферического типа называется дробеструйной обработкой металла. Данный метод работы с металлическими изделиями является холодным способом обработки. Абразивные средства, которые в процессе осуществления дробеструйных операций подаются на металлическую поверхность под высоким давлением, обладают энергокинетическими свойствами. Благодаря данному качеству проведение дробеструйных операций дают возможность полностью снять жирные налеты с поверхности и оперативно добиться необходимого состояния материала.

Использование дробеструйной обработки металла предоставляет возможность осуществить эффективное снятие окалины с поверхности материала, выполнить глобальную чистку ржавого налета, добиться необходимой шероховатости обрабатываемой поверхности (для проведения последующих отделочных операций), при необходимости сделать поверхность матированной. Также дробеструйные рабочие процессы дают возможность полностью удалить с металлической поверхности коррозийные очаги. С помощью данных работ формируют установленный рельефный контур изделия и удаляют частицы, не имеющие связности.

Дробеструйная обработка поверхности металла, в обязательном порядке, применяется на отечественном производстве с целью противокоррозийной обработки конструкционных изделий, которые, в связи со своими специфическими качествами, не подлежат проведению реконструкционных процессов и ремонтных операций. Такие работы проводят на участках нагромождения стратегических линий коммуникационных соединений в подземных сооружениях. Также дробеструйная обработка применяется для продления эксплуатационного периода мостовых опор.

Вследствие данного типа обрабатывания металлических поверхностей изделие получает дополнительные сжимающие свойства устойчивости, которые являются вспомогательным и надежным барьером от повреждения элементов конструкции коррозийным воздействием, от прогрессирования эрозионных реакций, от появления трещин в монолитных соединениях. Поэтому для продления срока службы конструкций и улучшения технических качеств металлических изделий, дробеструйная обработка является самым целесообразным решением.

Как происходит процесс дробеструйной обработки поверхностей

Для проведения дробеструйных операций используют металлические частицы, которые различают по фракциям – восемь, десять и пятнадцать миллиметров. Лопасти приспособления колесного типа разгоняют разнофракционную дробь до предельной скорости – сто метров в секунду. После чего абразивные частицы с силой ударяют по поверхности обрабатываемого изделия. Результатом воздействия с большим ускорением дробинок с изделия удаляется лишнее покрытие, глубина которого устанавливается в зависимости от скоростного интервала движения дробеструйного оборудования.

Удаленный слой в измельченном виде с помощью промышленной пылеудаляющей машины подается на сепараторное устройство. Далее происходит отделение дробовых частиц от пыльной массы и перенаправление и в подающий бункер дробеструйного агрегата. Воздух, пропускается через фильтрующие компоненты пылесоса, выходит в окружающую среду полностью очищенным. Использование промышленных пылеудаляющих установок является обязательным условием выполнения дробеструйной обработки металлических конструкций.

Оборудование для дробеструйной обработки металлических поверхностей

Для осуществления дробеструйной очистки поверхности металла используют специальные дробеструйные установки. Оборудование для обработки металла указанным выше методом предназначено для глобальной зачистки различных площадей. Такие работы выполняются в ангарных конструкциях, на стоянках для автомобилей, на дорожно-магистральных линиях, очищая большие площади от полимерного налета и загрязнения. Также с помощью дробеструйного оборудования вскрывают микропоры и небольшие трещины на забетонированных участках.

Одним из распространенных видов оборудования для обработки металла является дробеструйная установка 1-10DS, которую изготавливает фирма Blastrac. Данный агрегат можно использовать не только для работы с металлическими изделиями, но и для обработки покрытий из керамики, асфальта, бетона. Максимальная ширина обрабатываемой данным приспособлением поверхности составляет 250 миллиметров (за один проход). Привод лопастного колесного приспособления работает с мощностью одиннадцать киловатт. Производительные возможности машины – 180 квадратных метров обработанной площади за один час времени.

Основным преимущественным качеством дробеструйной обработки металла считают образование на поверхности обрабатываемого изделия защитного слоя, который состоит из микрочастиц абразивных материалов.

Особенности дробеструйной обработки металла

Обработка металлических поверхностей, при которой они подвергаются воздействию мелких сферических частиц, называется дробеструйной. Этот метод входит в число холодных способов обработки. Используемые абразивные средства благодаря своей кинетической энергии позволяют снять налет жира с поверхности и привести материал в требуемое состояние.

Преимущества технологии

Применение технологии позволяет:

• эффективно снимать окалину;
• проводить чистку от ржавчины;
• добиваться требуемой шероховатости;
• при необходимости делать матированную поверхность;
• удалить коррозийные очаги.

С помощью технологии формируется нужный рельефный контур, и удаляются не связные частицы.

На отечественном производстве дробеструйная обработка в обязательном порядке применяется для устранения коррозии с конструкционных изделий, которые вследствие специфических качеств не подлежат реконструкции и ремонту. Этот вид работ проводится на участках нагромождения стратегических линий коммуникаций в подземных сооружениях. Также с помощью технологии продлевают эксплуатационный период мостовых опор.

После операции изделие получает дополнительные сжимающие свойства устойчивости, являющиеся надежным вспомогательным барьером против повреждения элементов конструкции коррозией, от прогрессирования эрозионных реакций и образования трещин в монолитных соединениях. Так, с целью продления срока службы конструкций и повышения технических качеств изделий из металла такой тип обработки — наиболее целесообразное решение.

Особенности процесса

Осуществление операции подразумевает использование металлических частиц, различающихся фракциями:

Лопасти колесного приспособления разгоняют дробь до 100 м/сек. После этого абразивные частицы ударяют по обрабатываемой поверхности. В результате такого воздействия сходит лишнее покрытие, чья глубина устанавливается в зависимости от интервала скоростей движения дробеструйного оборудования.

Устраненный измельченный слой промышленной пылеудаляющей машиной подается на сепаратор, где дробинки отделяются от пыльной массы, происходит перенаправление в бункер подающий дробеструйного агрегата. Воздух проходит через фильтры пылесоса и в окружающую среду он поступает полностью очищенным. Промышленные пылеудаляющие установки должны обязательно использоваться при дробеструйной очистке.

Используемое оборудование

Дробеструйная очистка осуществляется с помощью специальных дробеструйных установок. Оборудование предназначено для полной зачистки разных площадей. Данные работы производятся в ангарах, на автомобильных стоянках, дорожно-магистральных линиях. Происходит очищение больших площадей от загрязнений и полимерного налета. С помощью такого оборудования вскрываются небольшие трещины и микропоры на забетонированных участках.

Одна из наиболее распространенных видов оборудования — это установка 1−10DS, изготавливает которую фирма Blastrac. Этот агрегат используется для работы с изделиями из металла, а также для обработки покрытий из бетона, керамики и асфальта.

Максимальная ширина поверхности, обрабатываемой при помощи этого приспособления, составляет 250 мм (за проход). Привод колесного лопастного приспособления работает с мощностью 11кВт. Производительные возможности — 180 м² обработанной площади за 1 час.

Главное преимущественное качество процесса в том, что на обрабатываемой поверхности образовывается защитный слой из микрочастиц абразивов.

Что подвергается обработке

Как нетрудно догадаться, дробеструйная обработка требуется не новому, как правило, а старому металлу, который почти полностью взяла ржавчина. Неровности тоже устраняются благодаря нашей технологии, а не одна коррозия. Неровности — это мелкие «торчащие» частицы: окалина и стружка. Обработка обеспечивает формирование текстуры, то есть, в некотором смысле производится шлифовка, благодаря которой улучшается внешний вид.

Стоимость услуг

Стоимость этого метода дороже, чем в случае с пескоструйной обработкой, но и качество получается гораздо более высоким. Поэтому экономия неуместна. Главным образом цену определяет площадь поверхности, подлежащей обработке. В среднем за очистку метра квадратного берут 350−400 руб. Цена формируется также в зависимости от конфигурации и степени обработки, то есть в зависимости от того, какая степень очистки и шероховатости требуется заказчику.

Многолетний опыт показывает, что с помощью этого вида обработки металла изделие можно уберечь от повреждений, другими словами, повысить его прочность и долговечность.

Дробеструйная обработка – высокоэффективная и незаменимая технология

Поверхность любого материала нуждается в обработке перед промежуточными и заключительными операциями изготовления деталей, сооружений. Дробеструйная обработка позволяет эффективно очистить и способствует повышению прочности.

1 Струйная обработка дробью – технология очистки и укрепления поверхностей

Струйная обработка дробью заключается в воздействии на различные поверхности абразивным материалом, подаваемым на большой скорости воздушным потоком. Для проведения таких работ используют специальное оборудование – дробеструйные машины. Мощность подаваемой воздушно-абразивной струи позволяет удалять различные загрязнения и покрытия, ржавчину, а также окалину, неровности, многое другое.

Обработка дробью дает шероховатую, чистую поверхность, обеспечивающую хорошее сцепление с наносимыми поверх материалами. В основном, дробеструйные машины применяют для обработки бетонных и металлических поверхностей. Оборудование бывает двух типов:

• закрытое – для обработки деталей, объектов в замкнутом пространстве;
• открытое – для наружной обработки внешних поверхностей.

Конструкция машин может быть разной – это зависит от того, для работ с какой поверхностью оборудование предназначено (стальной, полимерной, бетонной и так далее).

В качестве абразива используется дробь, материал, форма и размер которой, а также режим работы дробеструйной машины, выбираются также исходя из типа обрабатываемой поверхности.

Все виды оборудования имеют возможность подключения к промышленному пылесосу, собирающему пыль, остатки расколотой и целую дробь, которая во многих установках рекуперируется (отделяется) и поступает обратно в бункер.

Замкнутый цикл работы дробеструйного оборудования обеспечивает ему очень высокие показатели производительности, экономичности и экологичности. В среднем за один час машина способна обработать 40–150 м 2 металлической поверхности или 50–250 м 2 бетонного пола.В случае применения специальных рукавов и стволов – до 500 м 2 /час. Современное оборудование позволяет работать с крупногабаритными изделиями.

2 Дробь для струйной абразивной обработки

Область применения данного метода очень обширна. Чтобы получить требуемый результат, важно в каждом конкретном случае правильно подобрать дробь для дробеструйной обработки. Она, в зависимости от способа и материала изготовления, делится на следующие виды:

• Колотая чугунная – производят из белого чугуна методом расплавления с последующей грануляцией. Полученные сферические изделия охлаждают, затем раскалывают и отжигают. Эта дробь позволяет достичь необходимой шероховатости поверхности перед нанесением специальных покрытий. Кроме этого, ее используют для матирования, удаления нагара и ржавчины.
• Стальная литая – производится низкоуглеродистая (LC), с средним (MC) и высоким (HC) содержанием углерода. Каждый вид дроби отличается химическим составом и технологией изготовления, определяющим их недостатки и преимущества. Используют для обработки проката, металлоконструкций, отливок из чугуна и стали, подготовки поверхностей перед нанесением защитных и декоративных покрытий, упрочнения (наклепа).
• Стальная рубленная – используется для качественной очистки и упрочнения поверхности, получения требуемых параметров шероховатости. Однородность, особые геометрические параметры и высокая износостойкость частиц позволяют использовать эту дробь для решения наиболее сложных задач. Изготавливают цилиндрическую (методом нарезания стальной проволоки) и сферическую (получают обкаткой цилиндрической рубленной), а также из нержавеющей стали (изготавливают как сферическую).
• Стальная колотая – производят из стальных сплавов с структурой мартенсита, который однороден и отпущен. Выпускается, в зависимости от твердости, трех видов: G, GH и GL. Сферы применения: очистка от ржавчины, нагара, окалины; получение требуемой шероховатости, подготовка обрабатываемой поверхности к нанесению резиновых и полимерных покрытий, эмалей и красок.
• Алюминиевая дробь – используют для алюминиевых литья и деталей. Идеально очищает и подходит для финишной обработки (выглаживает и дает заданную шероховатость). Не приводит к значительной деформации изделий, поверхность которых упрочняется, становится чистой и светлой.
• Керамическая – в процессе применения характеризуется отсутствием загрязняющих факторов, практически не раскалывается, благодаря чему позволяет производить финишную обработку и выполнять качественное упрочнение, которое повышает усталостную стойкость поверхности. По интенсивности обработки керамическая дробь находится на промежуточном месте между стальной и стеклянными шариками. Чаще всего используется в космической и авиационной промышленности.
• Стеклянные шарики – обладают высокой прочностью, благодаря чему очень экономичны. Обрабатываемую поверхность не загрязняют, равномерно на нее воздействуют, без существенного удаления металла, не образуя заусенцев и повреждений. Являются одним из наиболее популярных абразивов.
• Дробь из пластика – производят в основном из поликарбоната, полиамида, меламиновых и аминоальдегидных смол, цилиндрической или кубической формы. Применяют тогда, когда нужна максимально бережная очистка поверхности, к которой предъявляются высокие требования по допускам шероховатости и геометрии (удаление различных декоративных покрытий с деталей автомобилей, воздушных судов, спортивных лодок, очистка пресс-форм и тому подобное). Не оставляет следов обработки на блестящих поверхностях, обеспечивает очень низкое пылеобразование и не токсична.
• Электрокорунд – это один из самых эффективных и твердых абразивных материалов, бывает трех видов: белый, розовый, нормальный. Используется для очистки поверхностей, которые сильно загрязнены, удаления заусенцев и ржавчины, получения требуемой шероховатости и матирования. Может применяться не только в сухих, но также и во влажных системах очистки, не вызывает намагничивания.

3 Обработка дробеструйным оборудованием металла

Воздействие струей дроби на металл является процессом его холодной обработки. Это одна из самых популярных и эффективных механических технологий, которая используется для решения широкого круга задач, а применяемое оборудование обеспечивает отличное качество и высокую производительность выполнения работ. Наиболее часто дробеструйная обработка металла используется для удаления с его поверхности ржавчины в максимально сжатые сроки и с минимальными затратами.

Помимо очистки от ненужных элементов металлу придается совершенно иной вид – его можно сделать матовым или шероховатым, сгладить поверхностные неровности. Основная область применения дробеструйной технологии:

• удаление следов коррозии;
• удаление окалины, которая осталась после металлообработки;
• очистка от старых защитных и декоративных покрытий;
• полировка и матирование поверхности металла;
• придание поверхности необходимой шероховатости перед нанесением покрытий;
• удаление оксидных пленок с металла перед сварочными работами.

Дробеструйные машины по металлу – любимое оборудование всех мостовщиков, потому что перед нанесением защитной гидроизоляции на стальные конструкции моста требуется придать поверхности необходимую адгезию. Лучше всего с этим справляется специальная дробеструйная установка. Ее преимущества перед пескоструйной обработкой:

• получаемая адгезия на порядки выше;
• замкнутый цикл работы – не расколотая дробь применяется повторно, использованная попадает вместе с пылью и грязью в промышленный пылесос;
• более чистый процесс – оператор может работать без респиратора;
• производительность выше.

Поэтому дробеструйная технология обработки металла более плодотворная и все больше вытесняет пескоструйную.

4 Защитный эффект дробеструйного воздействия на металл

Но главный эффект, который дает струйное воздействие дробью – это защита от коррозионно-механических и усталостных повреждений. Как известно, практически все они зарождаются на поверхности металла. В то же время, доказано, что развитие или появление трещин не будет происходить в зоне, где есть сжимающие напряжения. В процессе обработки каждая дробь воздействует на материал, как маленький молоточек, и, ударяясь, образует на его поверхности небольшие перекрывающиеся углубления или отпечатки – то есть деформирует металл.

Под такой поверхностью материал стремится вернуть свое исходное состояние, в результате чего под полученной полусферой деформированного металла образуется слой с сжимающими напряжениями. Возникающие после обработки дробеструйной машиной перекрывающиеся углубления формируют на поверхности материала равномерный слой с высокими напряжениями сжатия, что значительно повышает прочность, надежность, долговечность как деталей, так и оборудования, устройств из них в целом.

Это достигается за счет того, что сжимающие напряжения повышают фрикционную стойкость, сопротивление металла коррозионному и усталостному разрушению и растрескиванию, эрозии и фреттингу, вызванных кавитацией. Дробеструйная технология также используется в авиастроении для придания металлической обшивке крыла необходимой аэродинамической кривизны. Дополнительные применения включают упрочнение поверхности с целью закрытия пористости, улучшения трибологических параметров, повышения стойкости межкристаллитной коррозии, текстурирования поверхности, выравнивания деформированных изделий, испытания адгезии различных покрытий.

Технология нашла признание в космической, авиационной, химической, автомобильной, судостроительной, горнодобывающей, сельскохозяйственной и медицинской промышленностях.

5 Обработка дробью бетонных полов и конструкций

Дробеструйная обработка бетона в основном применяется при подготовке основания пола и в монолитном строительстве. При помощи специального оборудования с бетонных пола или конструкции удаляют верхний слой, состоящий из так называемого «цементного молочка» и ослабленных, хорошо удаляющихся фрагментов и частиц бетона, а также различные загрязнения.

Обработку дробью проводят непосредственно перед процессом нанесения декоративного или защитного покрытия. Существует единственное ограничение – обрабатываемая бетонная поверхность должна быть сухой. Преимущества дробеструйной технологии перед другими способами подготовки основания из бетона (шлифовкой, фрезеровкой, тому подобным):

• обеспечение хорошего сцепления основания с наносимым покрытием;
• равномерное распределение шероховатости;
• устранение различных загрязнений и пыли с поверхности – дополнительная очистка не потребуется, пылесосить не надо;
• обнажение твердого заполнителя основания, что способствует упрочнению поверхности бетона;
• беспыльный и более тихий способ;
• выравнивание основания;
• позволяет обнаружить скрытые дефекты (трещины, полости, другие).

Помимо обработки нового бетона, дробеструйная машина незаменима при очистке старых и находящихся в эксплуатации поверхностей от полимерных покрытий, краски и так далее. После использования дроби площадь сцепления увеличивается не менее чем 2–2,5 раза, по сравнению с отшлифованной или необработанной бетонной поверхностью.