Аппарат пескоструйный: быстрая и эффективная абразивная обработка

В строительстве, различных отраслях промышленности, в авторемонтной и других областях широкое применение находят пескоструйные аппараты различных типов. Все об этом оборудовании, его классификации, конструкции и характеристиках, а также о правильном выборе и эксплуатации аппаратов — читайте в статье.

Что такое пескоструйный аппарат?

Аппарат пескоструйный (установка абразивоструйная, аппараты струйной абразивной очистки) — устройство для холодной абразивной обработки поверхностей изделий и строений из различных материалов струей сжатого воздуха со взвешенным в ней свободным абразивом (абразивными частицами).

Абразивоструйные установки имеют различное применение:

• Очистка поверхности изделий из металлов, бетона и других материалов от старых лакокрасочных покрытий (ЛКП), коррозии и загрязнений перед грунтованием и окрашиванием;
• Формирование на изделии шероховатой поверхности для улучшения адгезии с грунтами и иными покрытиями;
• Устранение дефектов с поверхности металлических изделий после их ковки, штамповки и иной обработки;
• Очистка от окалины поверхностей изделий после горячей обработки (ковки, штамповки);
• Снятие усталостных напряжений и улучшение характеристик металлических изделий;
• Повышение эстетических качеств изделий — получение текстурированных поверхностей, достижение матового эффекта и т.д.

Эти задачи решаются установками различного типа, поэтому для правильного выбора аппаратов следует разобраться в этом классе оборудования, его видах и конструктивных особенностях.

Типы, конструкция и особенности пескоструйных аппаратов

Аппараты холодной струйной абразивной очистки основаны на простом принципе: под действием сжатого воздуха абразивный материал (песок, дробь) разгоняется до высокой скорости, увеличивая свою кинетическую энергию; при ударе об обрабатываемое изделие частицы абразива за счет своей энергии деформируют и/или разрушают приповерхностный слой, чем достигается очистка изделия от ЛКП, загрязнений, окислов, коррозии и т.д. Одновременно происходит и разрушение поверхностного слоя самого изделия, в результате неравномерности этого процесса образуется шероховатая поверхность, пригодная для последующей обработки.

Схема и принцип работы пескоструйных аппаратов различных типов

В зависимости от способа формирования струи аппараты делятся на три типа:

• Нагнетательного действия;
• Всасывающего действия (эжекторные);
• Гравитационного действия.

Аппараты различного действия (или, как часто говорят — системы) имеют свои особенности и принцип работы, о чем сказано ниже.

Независимо от типа, абразивоструйные установки бывают двух типов по способу эксплуатации:

• Стационарные — высокопроизводительные установки, питающиеся от мощного компрессора. Используются в различных сферах промышленности для обработки больших партий изделий и крупногабаритных конструкций;
• Мобильные — передвижные аппараты малой и средней производительности, питающиеся как от стационарных, так и от передвижных компрессоров. Используются в различных отраслях промышленности и строительной отрасли, в авторемонтной сфере и т.д.

Установки струйной абразивной очистки могут работать с абразивами двух основных типов:

• Песок — частицы малого размера;
• Дробь — частицы размером до 2 мм и более.

К первой группе абразивов относится несколько материалов — чистый кварцевый песок различной зернистости, корунд, металлический песок. Ко второй группе абразивов относится металлическая дробь различных видов — стальная (литая, рубленая, колотая) и чугунная (литая и колотая). Абразивы различной зернистости и формы оказывают неодинаковое воздействие на обрабатываемую поверхность, что следует учитывать при их выборе и выполнении работы.

Общие замечания о конструкции и комплектации пескоструйных аппаратов

Установки струйной абразивной очистки — это комплекс оборудования, включающий в себя:

• Пескоструйный аппарат с резервуаром для абразивного материала, затвором и фитингами для присоединения трубопроводов;
• Воздушный компрессор со шлангом;
• Абразивоструйный рукав, по которому подается струя воздуха с абразивом;
• Абразивоструйное сопло (вместе с соплодержателем), формирующее направленную струю;
• При необходимости — оборудование для дистанционного управления установкой;
• Вспомогательное оборудование — манометры, рукоятки для переноски, шасси (колеса и штанги) и т.д.

Данный набор характерен для большинства аппаратов любой производительности и типов. Однако некоторые детали абразивоструйных установок различных типов имеют существенные отличия, о чем сказано ниже.

Нагнетательные пескоструйные аппараты

Конструкция пескоструйного аппарата нагнетательного действия

Пескоструйные аппараты нагнетательной системы делятся на две группы:

• Однокамерные или периодического действия;
• Двухкамерные или непрерывного действия.

При этом аппараты могут быть с емкостью для хранения абразива (питающей емкостью) и без нее. В первом случае абразив засыпается в емкость и в процессе эксплуатацию поступает в рабочую камеру (камеры), это позволяет производить работу без остановок или с небольшими остановками. Во втором случае абразивный материал заполняется непосредственно в рабочую камеру аппарата, поэтому при его выработке установку необходимо останавливать и вновь заполнять абразивом.

Наиболее простую конструкцию имеют однокамерные пескоструйные аппараты нагнетательной системы без емкости для хранения абразива. Основу аппарата составляет герметичный баллон, в верхней части которого предусмотрена лючок для заполнения абразивом, здесь же предусмотрен кран для стравливания повышенного давления и фитинг для подачи воздуха от компрессора. В нижней точке баллона установлен патрубок и затвор для песка или дроби. К затвору подводится трубопровод высокого давления (связан с верхним фитингом) и абразивоструйный рукав. Работает аппарат следующим образом: сжатый воздух поступает в баллон, повышая в нем давление, и к затвору — этим давлением абразивный материал через открытый затвор выдавливается в абразивоструйный шланг, где он разгоняется и выбрасывается через сопло.

Сложнее устроен однокамерный аппарат с емкостью для хранения абразивного материала. В данном аппарате над камерой располагается емкость для абразива, закрытая ситом и крышкой. Между рабочей камерой и емкостью находится обратный клапан, под который выходит труба подачи сжатого воздуха. Когда компрессор отключен, абразив ссыпается из емкости в рабочую камеру. При включении компрессора струя воздуха ударяет в клапан, закрывая его, камера герметизируется и далее процесс работы аналогичен описанному выше. При израсходовании абразива в камере компрессор краткосрочно выключается и после падения давления открывается обратный клапан — абразив из емкости ссыпается в камеру и далее процесс повторяется.

В двухкамерных пескоструйных аппаратах предусмотрена вторая камера и, соответственно, два обратных клапана. При израсходовании абразивного материала в одной из камер, в нее прекращается подача воздуха и происходит заполнение абразивом из питающей емкости — в это время работает вторая камера. Затем процесс повторяется для второй камеры, а вся установка работает непрерывно.

Нагнетательные аппараты имеют высокую производительность и создают высокоскоростную абразивную струю (до 50 м/с и более), поэтому сегодня они получили самое широкое распространение.

Всасывающие (эжекторные) пескоструйные аппараты

Пескоструйный аппарат всасывающего (эжекторного) действия

Основу всасывающего аппарата составляет резервуар для абразивного материала и специальное сопло — к нему подводится воздушная магистраль и абразивоструйный рукав. При этом в резервуаре больше нет никаких фитингов — только в его нижней точке предусмотрен затвор. При подаче сжатого воздуха сопло в абразивоструйном рукаве создается разрежение, за счет которого абразив всасывается из резервуара и поступает в сопло. Обычно во всасывающих аппаратах не требуется герметичности резервуара, поэтому в него можно добавлять абразив без остановки компрессора.

Пескоструйные аппараты данного типа обладают относительно низкой эффективностью и создают песчано-воздушную струю с малой скоростью, поэтому они получили относительно малое распространение.

Гравитационные (смешанные) пескоструйные аппараты

Данные аппараты являются разновидностью всасывающих аппаратов, отличаясь от них большей простотой. Основу конструкции составляет резервуар для абразивного материала, под которым находится смесительная камера, соединенная с абразивоструйным рукавом. В смесительную камеру аксиально (вдоль вертикальной оси) выходит и труба подачи сжатого воздуха от компрессора. В остальном установка аналогична описанным выше.

Работает гравитационный пескоструйный аппарат просто. Из резервуара абразивный материал под действием собственного веса поступает в смесительную камеру, где он потоком воздуха увлекается в рукав и далее к соплу. В отличие от всасывающего аппарата, данная установка не требует применения специального сопла, однако она создает струю с относительно малой энергией частиц — вследствие таких особенностей установки гравитационной системы обычно недороги и используются для выполнения несложных работ.

Вопросы выбора и эксплуатации пескоструйных аппаратов

Работа с пескоструйным аппаратом

Выбор пескоструйного аппарата необходимо делать в соответствии со спецификой работ и условий его эксплуатации. Для периодического использования с целью очистки небольших конструкций подходят мобильные установки малой емкости (до 50 литров) и производительности с рабочим давлением 6-7 атмосфер гравитационной или нагнетательной систем. Для регулярного выполнения работ необходимы установки большой емкости — до 200 литров и более — с рабочим давлением до 12 атмосфер. Причем здесь интересным решением может стать покупка аппарата всасывающей системой с системой рециркуляции абразива (с его повторным применением).

Большое значение имеет выбор и покупка сопутствующего оборудования, снаряжения и абразивного материала. В первую очередь, следует позаботиться о защитном снаряжении для пескоструйщика — работать можно только в специальной маске и костюме, причем при выполнении больших объемов работ необходимо обеспечить подачу чистого воздуха под шлем рабочего.

Выбор абразивных материалов выполняется в соответствии с материалом обрабатываемого изделия и желаемыми характеристиками финальной поверхности. Обычный песок используется для удаления ЛКП, ржавчины и загрязнений с получением поверхности малой шероховатости или с блеском. Литая дробь подходит для обработки поверхностей с однородной шероховатостью, а колотая дробь и песок с острыми частицами (корунд) применяются для достижения глубокой шероховатости. Абразив с удлиненным зерном (рубленая дробь и другие) используется для зачистки и частичной полировки поверхности. В соответствии с типом абразива нужно использовать затвор для дроби или песчаный затвор.

Наконец, необходимо определиться с типом и размером сопла. Внутренний размер сопла должен быть в 3-4 раза меньше внутреннего диаметра абразивоструйного рукава, в противном случае сопло быстро забивается. А от материала сопла зависит его долговечность: керамические сопла служат до 2 часов, чугунные — до 8, из карбида вольфрама — порядка 300 часов, а из карбида бора — свыше 750 часов. Однако более долговечные сопла и более дорогие.

Выбор сопел, абразивных материалов и режимов обработки следует делать в соответствии со справочниками и руководящими документами. А эксплуатация пескоструйного аппарата должна соответствовать инструкции производителя и правилам ТБ. Только в этом случае можно достичь надежного результата без лишних затрат.