什么是喷砂处理？（又名喷砂）

它是如何工作的？

第一个喷砂工艺于 1870 年 10 月 18 日由 Benjamin Chew Tilghman 获得专利，从本质上讲，该工艺从那时起就使用了相同的基本技术。

虽然介质类型、喷砂技术和设备各不相同，但所有喷砂都涉及将材料推进表面以进行表面处理或清洁。

所用喷砂介质的特性取决于应用；从较软、磨蚀性较小的介质（如核桃壳）到各种沙子、碳化硅、氧化铝或金刚砂颗粒以及钢丸。

喷砂介质通过喷嘴喷射到待处理表面。压缩空气、液体（通常是水）或蒸汽（通常是蒸汽）流，或机械投射方法（如旋转桨）用于推动媒体。

该过程可以使用移动磨料系统、在喷砂柜中，甚至在专门安装的喷砂室中完成。

较粗的研磨介质会导致在喷砂过程中发出火花。这些火花的颜色、大小和辉光因类型而异，钢材喷丸会产生浓重而明亮的橙色火花，而石榴石磨料会产生非常微弱的蓝色辉光。

媒体类型

爆炸介质有不同的形式，提供不同程度的磨损。在 1900 年代初期，人们认为锋利的颗粒是最有效的介质，但事实证明这是不正确的，这取决于所需的结果和所处理的表面等因素。

矿物质

矿物磨料包括二氧化硅和石榴石。然而，二氧化硅会迅速分解，产生粉尘，如果吸入这些粉尘，会导致硅肺病，这是一种使人衰弱的肺部疾病。二氧化硅可以涂上树脂以帮助控制灰尘，但尽管如此，它在比利时、德国、俄罗斯、瑞典和英国等国家被禁止使用。

石榴石比硅砂更贵，但提供同等的产量而不会产生那么多的粉尘，并且没有与摄入相关的安全隐患。用于喷砂的其他矿物包括硫酸镁或硫镁石。

农业/有机

农业或有机爆破介质包括坚果壳和果仁。作为软磨料，当必须避免损坏底层材料时使用这些磨料，例如去除涂鸦、清洁砖块或石制品或去除电路板上的涂层以进行维修。

合成的

合成介质类型的磨损程度各不相同。较软的合成磨料包括玉米淀粉、小麦淀粉、碳酸氢钠（小苏打）和干冰。这些用于与农业媒体类似的活动，例如用碳酸氢钠进行苏打喷射，在冲击时破碎导致表面材料爆炸而不会损坏基材。更具磨蚀性的合成介质包括工艺副产品（如铜、镍或煤渣）、工程磨料（如氧化铝、碳化硅、玻璃珠和陶瓷丸）和回收产品（包括塑料磨料和玻璃砂）。

金属的

金属磨料包括钢丸、钢砂、不锈钢丸、铝丸、铜丸、切丝和锌丸。这些类型的介质属于可用的研磨性更强的类型，尽管它们会根据所用金属的质量而有所不同。

设备

有多种可用的爆破设备，可分为以下三种类型之一：

便携式或移动式爆破设备

便携式喷砂设备可以设计用于干式或湿式喷砂。

干式喷砂系统通常使用柴油空气压缩机，为单个或多个喷砂罐提供高压空气。这些喷砂罐是充满研磨介质的加压容器。喷砂罐允许可调节数量的介质进入喷砂线，来自压缩机的空气量更大，允许同时使用更多喷砂罐。

移动式湿式喷射系统将研磨介质引入加压液体流（通常是水）中，以形成浆料。湿式喷射系统减少了系统产生的粉尘量。

便携式爆破系统通常安装在半挂拖车上，以便将它们移动到现场和现场周围。其他便携式系统是轻型料斗式。

便携式应用程序可能会或可能不会回收使用后的研磨材料。

防爆柜

喷砂柜是一个封闭系统，允许操作员在喷砂后回收磨料。它们包括一个包含工艺的柜子、喷砂系统、回收系统和除尘器。喷砂柜可以是手动的，操作员可以将他们的手臂放在附在柜子上的手套中以引导喷枪，同时通过观察窗观察操作并使用脚踏板或踏板打开和关闭喷砂介质。自动喷砂柜可用于处理大量相同的部件，无需操作员直接干预，并且可能包括多个喷砂喷嘴和一个用于通过喷砂柜输送零件的系统。

与便携式喷砂设备一样，喷砂柜可用于干式或湿式喷砂。干式喷射系统包括虹吸和压力系统。虹吸（或抽吸）喷砂系统使用压缩空气在喷砂枪中产生真空。这种负压将研磨介质拉入喷枪，从那里可以将其引导通过喷嘴并与压缩空气一起作用于工件。压力系统需要将磨蚀性介质储存在连接有喷砂软管的压力容器中。容器和软管都被加压到相同的压力，然后用压缩气体从喷砂嘴喷出研磨介质。湿式喷砂系统将磨料/液体浆料注入压缩气流中，通常用于干式喷砂摩擦产生的热量可能损坏工件的情况。

爆炸室

喷砂室是喷砂柜的更大版本。它们可以大到足以容纳非常大的物品，例如车辆、建筑设备，甚至飞机。根据成品的需要，这些房间与任何其他喷砂系统一样用于粗糙、光滑或清洁物品的表面。

喷砂室可以包括一系列设备，但通常会包括一些相似之处。每个都将包括一个外壳或密封系统（通常是房间本身）以防止爆炸介质逸出。研磨介质通常包含在加压喷砂罐中，并且还会有一个喷射系统来推动研磨介质，常用的系统包括轮式喷射和空气喷射系统。集尘系统将过滤空气并防止任何颗粒物逸出。喷砂过程完成后，材料回收或回收系统将收集研磨介质，以便重复使用。这些收集系统可以是安装在地板上的自动化、机械或气动系统，甚至可以简单地将喷砂材料清扫或铲回喷砂罐中。

喷砂室的附加设备包括用于将工件移动到位的桥式起重机和用于降低喷砂期间噪音水平的隔音材料。

喷嘴

喷砂喷嘴有多种形状、尺寸和材料。碳化钨通常用于矿物磨料。碳化硼或碳化硅喷嘴更耐磨，因此它们通常与较硬的研磨介质一起使用。更小或更便宜的喷射系统可以使用陶瓷喷嘴。

爆破的类型有哪些？

不同类型的喷砂由它们使用的介质类型或实际过程本身（例如自动或湿式喷砂）分开。在这里，我们介绍了一些常见的磨料和非磨料喷砂形式：

喷砂

喷砂通常用作喷砂的通用术语。这涉及通过高速撞击固体颗粒来清洁、平滑或塑造硬表面。效果类似于砂纸，只是它提供了更均匀的光洁度并且可以到达困难的区域。工业喷砂是使用压缩空气完成的，但也可能在风吹起沙粒时自然发生，导致风蚀。

自动化爆破

自动喷砂是喷砂过程的自动化，而不是其本身的特定过程。它通常是更大的自动化程序的一部分，可能涉及其他表面处理，如涂层和准备。自动喷砂可以是更广泛的生产过程的一部分，其中类似零件的生产线被连续输送到喷砂室。

喷砂处理

喷砂使用细玻璃珠清除表面沉积物、去除油漆或其他需要对机加工零件进行均匀光洁度的应用。喷砂广泛用于汽车行业，还用于清洁莫氏硬度为 7 或更低的矿物标本，因此会被更苛刻的喷砂方法损坏。

刷毛爆破

与其他喷砂方法不同，刷毛喷砂不使用单独的喷砂介质，而是使用由动态调整的高碳钢丝制成的刷状旋转工具。旋转的刷毛尖端产生局部冲击、回弹和火山口形成，以清洁和粗糙化表面。

干冰喷射

干冰喷射使用空气和干冰的混合物去除表面污染物。冻结的二氧化碳颗粒撞击工件表面，由于冻结破坏了粘合力，导致轻微收缩。与其他方法相比，干冰是一种相对较软的材料，对底层材料的破坏较小。由于干冰会升华，因此除了去除的材料外没有任何残留物需要在过程后清理。

水力喷砂

水力喷射也称为喷水，不是一种喷砂形式，因为不使用研磨材料。相反，该工艺使用高压水射流去除旧油漆、化学品或其他堆积物，而不会损坏工件表面。水力喷射的好处是可以到达难以到达的区域，并通过回收水和再次使用来减少浪费。

微喷砂

微磨料喷砂，也称为铅笔喷砂，是一种干式磨料工艺，它使用小喷嘴将细小的磨料流输送到小区域或零件。喷嘴的直径通常为 0.25-1.5 毫米，喷射覆盖的区域最多只有 1 毫米²到几厘米^{2 ，研磨介质颗粒的大小在 10 到 150 微米之间。}磨料射流非常精细和准确，足以在玻璃上书写或在蛋壳上切割图案，尽管通常需要高压。

湿喷砂

湿式喷砂是作为干式喷砂的替代品而开发的，它使用流体（通常是水）来帮助推动工件上的研磨介质。水具有捕获灰尘和润滑表面以及缓冲研磨剂冲击的优势，从而减少了底层材料的不必要去除。可以使用便携式设备或喷砂柜和喷砂室进行湿磨料喷砂。它还可以实现自动化并提供优势，包括能够使用从塑料到钢材的精细或粗糙介质。粉尘的减少使其更安全地用于硅质材料以及去除石棉、放射性或有毒产品等有害物质。湿式喷砂也可以使用热水和肥皂，以便在喷砂过程中同时进行脱脂。

当使用比较尺寸和类型的研磨材料时，湿式喷砂不如干式喷砂快。这是由于液体在磨料和基材之间形成了润滑垫，保护了表面并降低了故障率。然而，通过减少对表面的影响、减少灰尘和消除静电附着，湿式喷砂可以产生非常干净的表面。没有表面再污染意味着同一设备可用于不同的喷砂操作，尽管喷砂低碳钢会由于水的存在而在钢基材表面立即产生“闪光”腐蚀。

真空喷砂

真空喷砂的优点是产生的灰尘和溢出物很少，因为喷砂工具会同时喷砂并收集用过的介质和松散的颗粒。由于介质会自动与灰尘和松散颗粒分离，因此可以多次重复使用，从而减少喷砂介质消耗。

蒸汽喷射

蒸汽喷射是湿喷射的一种形式，除了在这种情况下，加压空气被添加到喷嘴中的水中以产生雾或蒸汽。这导致了一种比湿式喷砂更温和的工艺，允许在不消除它们耦合在一起的能力的情况下清洁配合表面。

车轮爆破

轮式喷砂使用纺车将磨料推向物体。这是一种“无气”操作，因为不使用气体或液体推进剂。抛丸器的尺寸和数量取决于工艺所需的结果。砂轮抛丸通常在可以回收磨料的腔室中进行，使用的介质包括钢丸或不锈钢丸、切割线、砂砾或类似大小的颗粒。喷砂机可用于推进塑料磨料，以去除橡胶和塑料部件的飞边。抛丸器于 1932 年首先由维尔贝莱特申请专利，1950 年代中国制造了第一台抛丸器。

优点

当使用正确类型的喷砂介质和工艺正确执行时，喷砂与其他表面清洁和处理工艺相比具有多项优势。

只要采取正确的预防措施，这是一个简单快速的过程。它也可以是一个需要很少机械的过程（如便携式选项的情况），但同样，它也可能涉及范围广泛的机械，例如在喷砂室的情况下。

喷砂适用于广泛的应用和行业，可去除不需要的沉积物、清洁表面或改变表面的形状或特性。

喷砂可用于清洁各种不同的材料，包括使用正确介质的精致材料。

缺点

喷砂处理的缺点通常与安全相关。

如果操作不当，小颗粒会进入操作员的呼吸道并导致肺部疾病，例如矽肺病。一些有机爆炸介质，如核桃壳或玉米芯，可能会导致某些人发生过敏反应，可能导致过敏性休克。

当然，高速推进时，喷砂介质也可能对裸露的皮肤造成危险，因此需要注意不要让您的皮肤暴露在喷砂过程中。

您可以在下面看到更多关于安全性和喷砂处理的信息。

应用/行业

各种行业广泛使用喷砂处理来清洁或改变材料的表面特性。

常见的应用包括：

• 涂层或粘合操作前的表面准备
• 去除表面的油漆、铁锈、沙子或水垢
• 喷涂前粗糙化部件表面
• 去除机加工部件的毛刺和边缘轮廓
• 为表面创造哑光装饰效果
• 从塑料部件上去除模具毛边
• 创建表面纹理以改变冲压或模塑产品的外观
• 例如，在金属表面产生压缩以减少铝合金的应力腐蚀开裂

不同的介质类型用于不同的应用，取决于工艺的要求，如下：

• 玻璃珠：这些广泛用于需要柔软、光亮饰面的应用，例如许多不锈钢应用
• 氧化铝：这种喷砂介质的卓越硬度和强度意味着它可以用于几乎任何类型的基材，包括玻璃、花岗岩、大理石和钢材。它广泛用于在涂层前使表面粗糙
• 塑料：塑料磨料的硬度和粒度各不相同，但经常用于模具清洁或需要保持基材完好无损的应用。使用塑料进行喷砂处理的行业包括汽车、航空航天、船舶和电子产品
• 碳化硅：作为最硬的喷砂材料，碳化硅用于最具挑战性的表面。它用于一系列应用，包括研磨、抛光、玻璃蚀刻和重型喷砂切割
• 钢丸/砂砾：钢磨料坚韧且易于回收，是一种经济高效的选择。它们用于各种表面以提供纹理、去除污染物或用于喷丸（硬化）应用
• 核桃壳：这种磨料由压碎的核桃壳制成，是较软的选择之一，尽管它比玉米棒子更硬（见下文）。应用包括喷砂清理或抛光表面，这些表面可能会因较粗糙的磨料而受损。这些表面包括软金属、玻璃纤维、木材、塑料和石头。核桃壳也可用于抛光宝石和珠宝。
• 玉米棒：一种柔软的介质，玉米棒是抛光、清洁、去毛刺和去毛边应用的理想选择。这种介质通常用于珠宝、餐具、发动机零件、玻璃纤维以及清除砖、石或木头上的涂鸦或碎屑。

例子

喷砂处理广泛用于清洁或修整表面以及改变各种行业材料的形状。

虽然它用于清洁船体、清除砖块上的涂鸦以及在涂装或焊接前准备表面，但也有一些更不寻常的例子使用了喷砂工艺。

大多数现代墓地纪念碑和墓碑的刻字和雕刻都是通过喷砂工艺制作的。喷砂还用于制作金属和木材的三维标牌。喷砂还用于透明亚克力玻璃和玻璃的店面和室内设计。

其他应用包括建筑翻新和用玻璃制作艺术品。

安全

如缺点（上图）所示，在进行喷砂处理时需要考虑安全问题。

喷砂会从喷砂介质和基材中产生大量灰尘。虽然大多数研磨剂（如钢丸、氧化铝和玻璃珠）没有危险，但有些其他研磨剂（如硅砂和铜或镍渣）吸入后可能有害。其他空气传播的、基于颗粒的危险包括喷洒含铅油漆时，这可能对神经系统有害。

喷砂还可能给操作员带来危险，这些危险与投影灼伤、从圆丸上行走跌落、热衰竭、爆炸性环境和暴露于高噪音水平有关。

在 1918 年创建第一个喷砂外壳之前，操作员因吸入粉尘和飞扬的材料受伤而面临肺部损伤的风险。现代喷砂室、喷砂柜和便携式喷砂设备已经过改造以减轻此类危险，包括使用排气扇将灰尘吸走。

除了直接的操作风险外，还可能存在与该过程相关的次要风​​险，例如从脚手架跌落或在密闭空间使用汽油发动机导致一氧化碳中毒。

喷砂现在在许多国家/地区受到监管，因此只能在受控的环境中进行，并具有正确的通风、防护服和呼吸空气供应。其中许多安全功能已集成到喷砂室中，但在使用喷砂柜或便携式喷砂系统时可能需要额外的设备。

移动喷砂操作员的典型安全设备包括：

• 加压防爆头罩或头盔：头罩或头盔将包括一个带有可更换或受保护镜片的观察窗和一根供气软管
• 供气：防爆罩或头盔的供气软管通常连接到 D 级加压空气供应。D 级空气供应由 OSHA 强制要求，以保护操作员免受有害气体的伤害，并将包括压力调节器、空气过滤系统和一氧化碳监测器/警报器。或者，可以使用独立的无油泵将加压空气送入防爆罩/头盔。这种方法不需要空气过滤器或一氧化碳监测器/警报器，因为加压空气来自不会产生一氧化碳的来源
• 听力保护：耳塞或耳罩
• 防护服：这可能会有所不同，但通常包括手套和工作服或皮革外套和钢制磨料使用的护腿。操作员也可以穿着专门设计的防爆服。

结论

喷砂，也称为喷砂或喷砂，是广泛行业中的常见程序。针对不同的应用和结果使用不同的喷砂介质，可以手动或自动控制喷砂。爆破设备的复杂程度各不相同，从简单的便携式系统到配备附加功能的整个爆破室。

可以使用流体（用于湿式喷砂）、蒸汽流、压缩空气或通过离心式抛丸器将喷砂材料或介质推向表面。

喷砂用于清洁表面（例如，在焊接或涂层之前），使粗糙表面光滑，使光滑表面粗糙，提供所需的光洁度或蚀刻到材料中，以及以其他方式塑造表面。