Бластинг и абразивная струйная обработка поверхностей методом бластинга
Бластинг – метод пескоструйной, абразивоструйной, дробеструйной, дробемётной обработки поверхностей, заключающийся в использовании кинетической энергии и результирующего мощного абразивного эффекта движущейся массы мелких частиц, направляемых через сопло бластера (пескоструйного пистолета) на обрабатываемую поверхность струёй или потоком сжатого воздуха, другого газообразного либо жидкого вещества, или же разгоняемых до большой скорости каким-либо механическим способом с использованием специального оборудования.
Так как короткий и ёмкий термин «бластинг», происходящий от английского «blasting», более удобен для использования в разговорной речи, чем, например, длинные и сложные «абразивная струйная обработка» или «пескоструйная обработка», то он достаточно часто употребляется для обозначения абразивоструйного процесса обработки в профессиональной среде пескоструйщиков наравне с такими жаргонизмами как «пескоструй», «дробеструй», «дробемёт» и им подобными. Тот же принцип сокращения в разговорной терминологии в самом бластинге относится к употреблению, например, короткого, соответствующего и созвучного процессу «бластер» вместо длинного «пескоструйный пистолет» и так далее.
Усовершенствование способов обработки поверхностей бластингом
Начало использованию метода обработки твёрдых поверхностей бластингом было положено Бенджамином Чу Тилманом (Benjamin Chew Tilghman), который запатентовал своё новое изобретение 18 октября 1870 года, получив патент США № 108408 «Усовершенствование в резке и гравировке камня, металла, стекла и пр.» (U.S. Patent No. 108,408 – 'Improvement in cutting and engraving stone, metal, glass, &c.'). В патенте US 108408 изобретение пескоструйной обработки описывается следующим образом:
Да будет известно, что я, Бенджамин Ч. Тилман из Филадельфии, штат Пенсильвания, изобрел улучшение в резке, шлифовке и гравировке камня, металла, стекла и других твёрдых материалов; и я заявляю, что нижеследующее является полным и точным описанием этого процесса со ссылкой на прилагаемый чертёж. Моё изобретение состоит в резке, протачивании, шлифовании, очистке, дроблении и гравировании камня, металла, стекла, дерева и других твёрдых или прочных материалов с помощью потока песка, зёрен кварца или другого подходящего материала, искусственно приводимого в движение, подобно быстрым снарядам, с помощью любого подходящего способа приведения в движение. Средствами метания песка, который я предпочитаю в использовании, могут быть быстрая струя или поток пара, воздуха, воды или другого подходящего газообразного или жидкого средства. Однако для этого может быть использована любая направляющая движущая сила, как, например, удары быстро вращающихся лопастей вентилятора или центробежная сила вращающегося барабана или трубы, либо любая другая подходящая машина. Чем больше давление струи, тем выше будет придана скорость песчинкам, и соответственно, тем более быстрым и мощным будет их абразивное воздействие на твёрдый обрабатываемый материал. На высокой скорости столкновения песчинки могут резать или истирать материалы гораздо твёрже себя. Так корунд может быть подвергнут резке кварцевым песком, а кварцевый камень могут резать или истирать мелкие зёрна или свинцовые дробины. Я иногда использую железный песок, состоящий из небольших чугунных шариков. Под термином «песок» в данном описании я имею в виду мелкие зёрна или частицы любого жёсткого вещества любой степени крупности, которые можно отнести к типу кварцевого песка...
Выше был приведён приблизительный аутентичный перевод фрагмента патента US108408, полную отсканированную копию которого с оригинальным текстом на английском языке можно посмотреть здесь. Прочитав даже только лишь небольшой приведённый фрагмент, невозможно не согласиться с тем, что изобретённый и запатентованный более века назад метод пескоструйной обработки поверхностей достаточно точно описывает дробеструйную, дробемётную и абразивную струйную обработку, использующиеся по настоящее время. Тем не менее, технологии бластинг-обработки непрерывно развиваются и на сегодняшнее время существуют достаточно «экзотичные» виды бластинга, использующие и нетвёрдые абразивы, такие как, например, мягкий бластинг с «мягкими» реагентами: криобластинг (криогенный бластинг) сухим льдом, сода-бластинг бикарбонатом натрия и прочие. Но основной принцип, применимый к бластингу в целом и описанный в своё время Бенджамином Чу Тилманом (а здесь стоит упомянуть, что по мере совершенствования своего метода, Бенджамин Чу Тилман получал и другие патенты, связанные с бластингом, помимо первого), остаётся актуальным до сих пор.
Технологические составляющие бластинг-обработки: очистка, подготовка, отделка, упрочнение поверхностей
К бластингу (к абразивоструйной обработке в целом) относятся такие его условные технологические составляющие как очистка, подготовка, отделка и декорирование поверхностей, поверхностное упрочнение и т.д., которым соответствуют различные цели бластинг-обработки.
Бластинг-подготовка заключается в абразивоструйной обработке и очистке поверхности от старых покрытий, окисления или ржавчины, окалины, плесени, загрязнений и т.п. ненужных и лишних материалов в целях подготовки этой поверхности к дальнейшему нанесению защитных покрытий, лакокрасочных материалов или использованию для сборки продукции и т.д. Ключевым моментом в этом виде бластинга, отличающим его от простой бластинг-очистки или бластинг-отделки, является «подготовка», хотя бластинг-подготовка при этом и использует очистку. При подготовке поверхностей бластингом обычно руководствуются ISO 8501-1, ГОСТ 9.402 и прочей НТД прикладного характера, где определяются и рассматриваются степени загрязнения, степени окисления, степени подготовки поверхностей и прочие моменты.
Бластинг-очистке не обязательно сопутствует цель подготовки поверхности к нанесению покрытий, а только лишь улучшение внешнего вида и поверхностных характеристик изделия путём удаления лишних поверхностных материалов и образований (заусенцев, окалины, загрязнений, ржавчины, плесени и т.п.).
Бластинг-отделке соответствует цель совершенствования и улучшения внешнего вида поверхностей изделий путём придания им декоративной шероховатости, определённой рельефности, матовости, однородности, эстетичности, ровности, функциональности и т.д.
Бластинг-упрочнение своей очевидной целью имеет обработку поверхностей (обычно дробеструйную) для достижения эффекта поверхностного упрочнения (т.е. упрочнения изменением свойств поверхностного слоя) путём бомбардирования поверхности высокоскоростным потоком твёдрых дробей округлой сферической формы. Дробеструйными материалами при такой обработке, как правило, выступают литые стальная дробь или чугунная, но могут применяться также дроби керамические, стеклянные и прочие.
Абразивы и материалы для бластинга и пескоструйной обработки
Абразивные материалы для бластинга и пескоструйной обработки выбираются исходя из их цены и стоимости, доступности, эффективности, твёрдости, размеров и формы зёрен, расходных и рециркуляционных характеристик, стоящих технологических задач, типа применяемого оборудования и многих других факторов. Выбор же бластинг-абразивов помимо кварцевых пескоструйных песков очень разнообразен и широк: гранулированные абразивные порошки купершлак и никельшлак, минеральная дробь гранатовый песок, электрокорунд; технические металлические дроби – чугунная литая дробь (чугунные шарики), чугунная колотая дробь (чугунная крошка), стальная литая дробь (стальные шарики), стальная колотая дробь (стальная крошка), дробь из других металлов (например, алюминиевая); неметаллические дроби (например, керамическая, пластиковая, стеклянная дробь) и т.д.