2.3 噴砂

利用高速砂流的沖擊作用清理和粗化基體表面的過(guò)程稱(chēng)為噴砂。噴砂采用壓縮空氣為動(dòng)力，形成高速?lài)娚涫鴮娏希ㄣ~礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海南砂）高速?lài)娚涞叫枰幚淼墓ぜ砻妫构ぜ砻娴耐庥^或形狀發(fā)生變化，由于磨料對(duì)工件表面的沖擊和切削作用，使工件表面的力學(xué)性能得到改善，因此提高了工件的抗疲勞性，增大了它和涂層之間的附著力，延長(zhǎng)了涂層的使用壽命，也有利于涂料的流平和裝飾。

1.噴砂的主要應(yīng)用范圍

（1）工件涂鍍、工件粘接預(yù)處理 噴砂能把工件表面的銹蝕等一切污物清除，并在工件表面建立起十分重要的基礎(chǔ)涂飾（即通常所謂的毛面），而且可以通過(guò)更換不同粒度的磨料，達(dá)到不同程度的表面粗糙度，大大提高工件與涂料、鍍料的結(jié)合力，或使粘接件粘接更牢固，質(zhì)量更好。

（2）鑄鍛件毛面、熱處理后工件的清理與拋光 噴砂能清理鑄鍛件、熱處理后工件表面的一切污物（如氧化皮、油污等殘留物），并將工件表面拋光提高工件的表面質(zhì)量，能使工件露出均勻一致的金屬本色，使工件更美觀，達(dá)到美化裝飾的作用。

（3）機(jī)械加工工件毛刺的清理與表面美化 噴砂能清理工件表面的微小毛刺，并使工件表面更加平整，消除毛刺的危害，提高工件的檔次，并且噴砂能在工件表面交界處形成很小的圓角，使工件更加美觀、更加精密。

（4）改善零件的力學(xué)性能 機(jī)械零件經(jīng)過(guò)噴砂后，能在表面形成均勻細(xì)微的凹凸面，使?jié)櫥偷玫絻?chǔ)存，從而使?jié)櫥瑮l件改善，并減少噪聲，提高機(jī)械使用壽命。

（5）光飾 對(duì)于某些特殊用途工件，噴砂可實(shí)現(xiàn)不同的反光或亞光，如不銹鋼工件、塑膠的打磨，玉器的磨光，木制家具表面亞光化，磨砂玻璃表面的花紋圖案以及布料表面的毛化加工等。

（6）對(duì)切削工具進(jìn)行濕噴砂可提高使用壽命 濕噴砂多用于較精密的加工。

（7）消除應(yīng)力及表面強(qiáng)化 通過(guò)砂丸敲擊工件表面，消除應(yīng)力，提高工件表面的強(qiáng)度，如彈簧、機(jī)械加工刀具和飛機(jī)葉片等工件的表面處理。

2.噴砂的種類(lèi)

噴砂有干噴砂、濕噴砂兩種。

（1）干噴砂

1）磨料。干噴砂用的磨料可以是鋼砂、氧化鋁、石英砂、碳化硅等，國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多的是石英砂，使用前需烘干。表2-57給出了幾種噴砂用磨料的特性。

表2-57 幾種噴砂用磨料的特性

根據(jù)零件材料、表面狀態(tài)和加工要求，可選用不同的磨料，見(jiàn)表2-58。

表2-58 不同零件干噴砂工藝條件

干噴砂有機(jī)械噴砂與空氣壓力噴砂兩種，每一種又分手工、非自動(dòng)和連續(xù)自動(dòng)多種方式，國(guó)內(nèi)廣泛使用的是手工空氣壓力噴砂機(jī)，它適用于各種復(fù)雜形狀的大、中、小型零件。噴砂后工件應(yīng)盡快進(jìn)行后續(xù)表面處理，否則會(huì)很快氧化。可進(jìn)行磷化或浸入50g·L^-1的碳酸鈉溶液中貯存數(shù)天。

2）噴砂方式。

①射吸式（圖2-2）。壓縮空氣在A處產(chǎn)生負(fù)壓，吸入砂子，由擴(kuò)張口B噴出。這種噴砂方式的優(yōu)點(diǎn)是小巧靈活，適用于小工件及實(shí)驗(yàn)室；缺點(diǎn)是效率低。

②壓送式（圖2-3）。壓縮空氣自A處進(jìn)入后分兩路：一路向上進(jìn)入儲(chǔ)砂筒，在筒內(nèi)產(chǎn)生壓力壓進(jìn)砂子；另一路進(jìn)入噴砂槍?zhuān)霸谧灾丶皦毫的壓送下向下落，由壓縮空氣沿噴砂槍向前噴送，從槍口B處噴出。可在噴砂室或現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。這種裝置的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，但較笨重。需要大型空氣壓縮機(jī)（排氣量在6m³·min^-1以上）與之配套使用。

③拋射式（或稱(chēng)為離心拋砂法）。其原理是：砂子在壓縮空氣輸送下，進(jìn)入葉輪（即從葉輪中心吸入砂子），然后從葉尖由離心力拋出。此法多采用有回收磨料的循環(huán)拋射裝置，這種噴砂方式的特點(diǎn)是效率高、耗電少，但不靈活，且不宜噴小工件。

圖2-2 射吸式噴砂

圖2-3 壓送式噴砂

④無(wú)塵噴砂式。這是一種可回收磨料的噴砂方法。在對(duì)工件表面噴砂后，砂料與銹蝕物、廢舊涂料等一起被吸入機(jī)器內(nèi)部。經(jīng)過(guò)分離，砂料可重復(fù)使用，廢棄物被置于密閉箱內(nèi)以待定期排出。這種噴砂機(jī)具有保護(hù)環(huán)境、安全便捷、性能穩(wěn)定和節(jié)約砂料等突出優(yōu)點(diǎn)。

（2）濕噴砂 濕噴砂所用磨料與干噴砂相同，可將磨料與水混合成砂漿，磨料一般占20%～35%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），并不斷攪拌以防沉，用壓縮空氣將砂漿壓入噴嘴噴向零件，也可以將磨料與水分別置入罐中，在流向噴嘴前混合后再?lài)娤蛄慵瑸榉乐逛撹F零件銹蝕，必須在水中加入亞硝酸鈉等緩蝕劑。另外，砂子下次使用之前應(yīng)進(jìn)行烘干。

3.噴砂時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)

1）工作前必須穿戴好防護(hù)用品，不允許赤裸膀臂工作。工作時(shí)不得少于兩人。

2）儲(chǔ)氣罐、壓力表、安全閥要定期校驗(yàn)。儲(chǔ)氣罐兩周排放一次灰塵，砂罐里的過(guò)濾器每月檢查一次。

3）檢查通風(fēng)管及噴砂機(jī)門(mén)是否密封。工作前5min，必須開(kāi)動(dòng)通風(fēng)除塵設(shè)備，通風(fēng)除塵設(shè)備失效時(shí)，禁止噴砂機(jī)工作。

4）壓縮空氣閥要緩慢打開(kāi)，氣壓不準(zhǔn)超過(guò)0.8MPa。

5）噴砂粒度應(yīng)與工作要求相適應(yīng)，砂子應(yīng)保持干燥。

6）噴砂機(jī)工作時(shí)，禁止無(wú)關(guān)人員接近。清掃和調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)部位時(shí)，應(yīng)停機(jī)進(jìn)行。

7）不允許用壓縮空氣吹身上的灰塵。

8）工作完畢后，通風(fēng)除塵設(shè)備應(yīng)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)5min再關(guān)閉，以排出室內(nèi)灰塵，保持場(chǎng)地清潔。

4.清理等級(jí)

清理等級(jí)可用清潔度表示，代表性國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有兩種：第一種是美國(guó)1985年制定“SSPC-”；第二種是瑞典1976年制定的“Sa-”，它分為四個(gè)等級(jí)，分別為Sa1、Sa2、Sa2.5和Sa3，為國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)介紹如下。

Sa1級(jí)——相當(dāng)于美國(guó)SSPC-SP7級(jí)。采用一般簡(jiǎn)單的手工刷除、砂布打磨方法，這是四種清潔度中最低的一級(jí)，對(duì)涂層的保護(hù)僅略好于未采用處理的工件。Sa1級(jí)處理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：工件表面應(yīng)不可見(jiàn)油污、油脂、殘留氧化皮、銹斑和殘留涂料等污物。Sa1級(jí)也稱(chēng)為手工刷除清理級(jí)（或清掃級(jí)）。

Sa2級(jí)——相當(dāng)于美國(guó)SSPC-SP6級(jí)。采用噴砂清理方法，這是噴砂處理中最低的一級(jí)，即一般的要求，但對(duì)涂層的保護(hù)比手工刷除清理要提高許多。Sa2級(jí)處理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：工件表面應(yīng)不可見(jiàn)油膩、污垢、氧化皮、銹斑、涂料、氧化物、腐蝕物和其他外來(lái)物質(zhì)（疵點(diǎn)除外），疵點(diǎn)限定為每平方米表面不超過(guò)33%，可包括輕微陰影，少量因疵點(diǎn)、銹蝕引起的輕微脫色，氧化皮及涂料疵點(diǎn)。如果工件原表面有凹痕，則輕微的銹蝕和涂料還會(huì)殘留在凹痕底部。Sa2級(jí)也稱(chēng)為商品清理級(jí)（或工業(yè)級(jí)）。

Sa2.5級(jí)——工業(yè)上普遍使用的并可以作為驗(yàn)收技術(shù)要求及標(biāo)準(zhǔn)的級(jí)別。Sa2.5級(jí)也稱(chēng)為近白清理級(jí)（近白級(jí)或出白級(jí)）。Sa2.5級(jí)處理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：同Sa2要求的前半部一樣，但疵點(diǎn)限定為每平方米表面不超過(guò)5%，可包括輕微暗影，少量因疵點(diǎn)、銹蝕引起的輕微脫色，氧化皮及涂料疵點(diǎn)。

Sa3級(jí)——相當(dāng)于美國(guó)SSPC-SP5級(jí)，是工業(yè)上的最高處理級(jí)別，也稱(chēng)為白色清理級(jí)（或白色級(jí)）。Sa3級(jí)處理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：與Sa2.5級(jí)一樣，但每平方米表面不超過(guò)5%的陰影、疵點(diǎn)、銹蝕等也都不得存在。