Αμμοβολές - Ατσαλοβολές

Η ψηγματοβολή αποτελεί σήμερα την πλέον αποδοτική και διαδεδομένη μέθοδο καθαρισμού και προετοιμασίας για βαφή κυρίως μεταλλικών επιφανειών. Η ανοικτή ξηρή ψηγματοβολή (open air blast cleaning) αποτελεί έναν από τους πιο σημαντικούς τομείς στις εργασίες που εκτελούνται σε διάφορες μικρές ή μεγάλες επιχειρήσεις καθαρισμού και βαφής μεταλλικών και όχι μόνον επιφανειών όπως εγκαταστάσεων εργοστασίων, διυλιστηρίων κλπ (σιδηρές κατασκευές, δεξαμενές, σωληνώσεις), γεφυρών και διάφορων μεταλλικών εξαρτημάτων, καθαρισμός προσόψεων κτηρίων, δρόμων ή αγαλμάτων, η αφαίρεση σαθρών επιφανειών από το μπετόν, ο καθαρισμός πλαστικών και ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, η διακόσμηση γυαλιού(βιτρό) και ξύλου ή ακόμη και η οδοντιατρική.

Αλλά γιατί πρέπει να χρησιμοποιηθεί κάποια μέθοδος για τον καθαρισμό των επιφανειών; Ο λόγος είναι ένας και μοναδικός, η προετοιμασία των μεταλλικών επιφανειών προκειμένου να γίνει εφαρμογή κάποιου χρώματος ή συστήματος χρωματισμού, που σκοπό έχει κατά κύριο λόγο τη προστασία των επιφανειών από την οξείδωση / διάβρωση.

Ως γνωστόν, κάθε μεταλλική κατασκευή χρειάζεται διαρκή συντήρηση προκειμένου να αντέξει στο χρόνο και να μπορεί να ανταποκριθεί στο σκοπό για τον οποίο έχει κατασκευαστεί. Η προστασία των μετάλλων από τη διάβρωση αποτελεί σήμερα πολύ σοβαρό τεχνικό και οικονομικό ζήτημα.

Ψηγματοβολή με χρήση ακροφυσίων (nozzleblasting)

Στη μέθοδο αυτή, η οποία εφαρμόζεται συνήθως για τον καθαρισμό μεγάλων επιφανειών, τα ψήγματα προωθούνται μέσω πεπιεσμένου αέρα (compressedair).

Ειδικότερα, όταν εφαρμόζεται σε πλοία και πλωτές κατασκευές, η όλη εργασία πραγματοποιείται σε ανοικτούς χώρους χωρίς να γίνεται ανακύκλωση των ψηγμάτων. Πρόσφατες παραλλαγές της μεθόδου κάνουν χρήση συστημάτων τα οποία ελαττώνουν την σκόνη που απελευθερώνεται. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η προσθήκη νερού ή ατμού στο ρεύμα αέρα-ψηγμάτων.

Αρχή λειτουργίας ψηγματοβολής

Ο πεπιεσμένος αέρας που παράγεται από τον αεροσυμπιεστή μεταφέρεται μέσω σωλήνα στην αμμουδιέρα που περιέχει το αποξεστικό υλικό, με αποτέλεσμα να ωθεί και να μεταφέρει το υλικό μέσα από ένα άλλο σωλήνα στο ακροφύσιο και από εκεί να το προωθεί με μεγάλη ταχύτητα στην επιφάνεια, που πρόκειται να καθαρισθεί.

Μέγεθος ακροφυσίου

‘Όσο μικραίνει η εσωτερική διάμετρος του ακροφύσιου, αυξάνεται η ταχύτητα και μειώνεται ο ρυθμός ροής του αποξεστικού μέσου.

Υλικό κατασκευής ακροφυσίου

Τα πιο διαδεδομένα υλικά κατασκευής ακροφυσίων είναι το καρβίδιο του βορίου, του πυριτίου και του βολφραμίου.

Ψηγματοβολή με χρήση φυγόκεντρου συμπιεστή

Τα ψήγματα (σφαιρικά συνήθως) εκτοξεύονται προς την επιφάνεια με τη βοηθεια της τουρμπινας. Τα χρησιμοποιούμενα ψήγματα διαχωρίζονται από τυχόν ακαθαρσίες σε ένα ειδικό διαχωριστήρα και στη συνέχεια επαναχρησιμοποιούνται, αποφεύγοντας με τον τρόπο αυτό την περιβαλλοντική μόλυνση. Ο βαθμός τραχύτητας της τελικής επιφάνειας του χάλυβα καθορίζεται από την ταχύτητα με την οποία η μηχανή διατρέχει την επιφάνεια και από τη φύση και τον κύκλο ανανέωσης του ψήγματος. Εξαιτίας του σφαιρικού σχήματος των σωματιδίων, η τελική επιφάνεια είναι συνήθως πιο λεία από εκείνη που προκύπτει από την ψηγματοβολή με χρήση ακροφυσίων.

Τραχεία επιφάνεια μπορεί να επιτευχθεί με την προσθήκη ψηγμάτων πολλαπλών εδρών (grits), αλλά αυτό αποφεύγεται

λόγω προβλημάτων που δημιουργούνται στα πτερωτά στροφεία των φυγόκεντρων μηχανών.

Καθαρισμός με αμμοβολή (sandblasting)

Ο καθαρισμός γίνεται με εκτόξευση σωματιδίων άμμου πάνω στη μεταλλική επιφάνεια. Αποτέλεσμα της πρόσκρουσης είναι η αφαίρεση παλαιότερων επιστρωμάτων και οξειδίων, καθώς και η επίτευξη κατάλληλης τραχύτητας ώστε να εξασφαλίζεται η σωστή εφαρμογή της βαφής πάνω στο μέταλλο. Παλαιότερα η πυριτική άμμος ήταν το μοναδικό αποξεστικό μέσο που χρησιμοποιείτο σε ξηρές ανοικτές ψηγματοβολές. Σήμερα, η χρήση της έχει περιοριστεί έως και αντικατασταθεί από άλλα αποξεστικά μέσα.

Ψηγματοβολή κλειστού τύπου (Καμπίνα)

Η ψηγματοβολή κλειστού τύπου έχει την ίδια αρχή λειτουργίας με την ανοικτή ξηρή ψηγματοβολή και εκτελείται σε ειδικά διαμορφωμένους περιορισμένους χώρους(blast-cabinets ή blastrooms). Εχουν μεγάλο εύρος μεγεθών, σχημάτων και τύπων και καθαρισμού, μπορεί δε να είναι χειροκίνητη έως πλήρως αυτοματοποιημένη. Χρησιμοποιούνται σε μεγάλα εργοστάσια κυρίως για τον καθαρισμό εξαρτημάτων, την κατάλληλη διαμόρφωση της επιφάνειας για την αποτελεσματική πρόσφυση του επιστρώματος, αλλά και για τον έλεγχο της αντοχής σε κόπωση διάφορων επιφανειών . Οι χώροι όπου εκτελούνται ψηγματοβολές κλειστού τύπου διαθέτουν σύστημα ανάκτησης του αποξεστικού μέσου, μέσω του οποίου απομακρύνονται όλες οι ακαθαρσίες από το χρησιμοποιημένο αποξεστικό, ώστε να μπορέσει να επαναχρησιμοποιηθεί. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται στις ψηγματοβολές κλειστού τύπου είναι ανακυκλώσιμα μεταλλικά αποξεστικά (steelshot ή steelgrit), γυάλινα σφαιρίδια (glassbeads), οξείδιο του αλουμινίου ή άλλα τυποποιημένα αποξεστικά.

Υλικά ψηγματοβολής

Γυάλινα σφαιρίδια (glassbeads)

Τα γυάλινα σφαιρίδια ανήκουν στην κατηγορία των τεχνητών, μη μεταλλικών αποξεστικών.Χρησιμοποιούνται σε πολλές εφαρμογές αλλά είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για την απομάκρυνση πολύ λεπτών ξένων υλικών, όπως φιλμ οξειδίων από λεπίδες ροτόρων, πλαστικά καλούπια και άλλα περίπλοκα μέρη, στα οποία δεν πρέπει να αλλοιωθεί η επιφάνεια τους.

Ακόμα μπορούν να απομακρύνουν τα υπολείμματα από την επιφάνεια πιστονιών και βαλβίδων χωρίς μόλυνση ή απομάκρυνση του βασικού μετάλλου. Με την ψηγματοβολή γυάλινων σφαιριδίων μπορούν επίσης να ανιχνευθούν ελαττώματα σε συγκολλήσεις μετάλλων. Διατίθενται, συνήθως, σε μεγέθη διαμέτρου από 0,16 μέχρι 0,04 mm.

Φυσικές ιδιότητες

Σκληρότητα: 6-7 mohs Σχήμα κόκκων: στρογγυλό ή γωνιώδες Σημείο τήξης: περίπου 730 °C Ειδικό βάρος: περίπου 2,5 g/cm3 Φαινομενική πυκνότητα: περίπου 1,5 – 1,6 g/cm3 (ανάλογα με το μέγεθος των κόκκων)

Χημική ανάλυση

SiO2: 68,00-75,00% Na2O: 12,00-18,00% CaO: 7,00-12,00% MgO: max. 5,00% Al2O3: max. 2,50% K2O: max. 1,50% Fe2O3: max. 0,50%

Σπασμένο γυαλί

Ψήγματα σπασμένου γυαλιού παράγονται από 100% ανακυκλώσιμο γυαλί από μπουκάλια. Αυτά τα ψήγματα γυαλιού αποδίδουν υψηλή απόδοση όμοια με αυτής των μεταλλικών αποξεστικών. Δεν περιέχουν ελεύθερο πυρίτιο δεν είναι τοξικά, είναι αδρανή και δεν περιέχουν βαρέα μέταλλα. Τα ψήγματα γυαλιού είναι ελαφρύτερα από άλλες σκωρίες επιτρέποντας έτσι τη δυνατότητα μεγαλύτερης κατανάλωσης και μεγαλύτερου χρόνου παραγωγής, έως 30- 50% λιγότερα χρησιμοποιούμενα ψήγματα γυαλιού. Παράγεται μια λευκή και καθαρή επιφάνεια.Τα ψήγματα

σπασμένου γυαλιού έχουν σκληρότητα 5- 6 στην κλίμακα Moh’ s. Ένα από τα περιβαλλοντικά του πλεονεκτήματα είναι η έλλειψη ελεύθερου πυριτίου. Είναι ελεύθερα από βαρέα μέταλλα όπως αρσενικό, ασβέστιο, βηρύλλιο, τιτάνιο κλπ. τα οποία βρίσκονται στις σκωρίες των μετάλλων και του άνθρακα.

Πυριτική άμμος (SilicaSand)

Η πυριτική άμμος είναι το πιο διαδεδομένο αποξεστικό μέσο ψηγματοβολής ανάμεσα στις άμμους. Χρησιμοποιούνταν ευρύτατα, παλαιότερα, ενώ σήμερα η χρήση της έχει μειωθεί σημαντικά. Παρουσιάζει σημαντικά πλεονεκτήματα όπως: χαμηλό κόστος, πολύ υψηλή διαθεσιμότητα, μεγάλη σκληρότητα (Mohs 7), αντοχή στις υψηλές θερμοκρασίες, χημική αδράνεια, αντοχή κατά την πρόσπτωσή της στην επιφάνεια κλπ.

Το ειδικό της βάρος είναι 2,7 g/cm.

Χημική ανάλυση

SiO2: 98,00-99,5% Fe2O3: 0,05-0,1Max% Cr2O3: 0,0014Max%

TiO2: Traces Al2O3: 0,3-0,6%

Ca0: 0,1-0,2%

MgO: 0,02-0,1% L.O.I: 0,3-0,6%

Οξείδιο του αλουμινίου

Το λευκό ή το καφέ οξείδιο του αλουμινίου (γνωστό και ως τεχνητό κορούνδιο) παρασκευάζεται από φρύξη βωξίτη με αποξεστικές ιδιότητες. Το υλικό είναι περισσότερο από 99% τηγμένο.

ΑΙ2Ο3 94% min

Σκληρότητα : > 9 στην κλίμακα Mohs

Eιδικό βάρος περίπου 4 g/cm3.

Το υψηλής καθαρότητας οξείδιο του αλουμινίου παρασκευάζεται από εξαιρετικά καθαρή αλουμίνα. Mπορεί να ανακυκλωθεί 3-5 φορές. Η υψηλή τιμή του υλικού και οι φθορές που προκαλεί στο ακροφύσιο και στον υπόλοιπο εξοπλισμό λόγω της μεγάλης σκληρότητάς του είναι τα βασικά μειονεκτήματα. Σύμφωνα με τους κατασκευαστές του υλικού, θετικά στοιχεία αποτελούν η ανακυκλωσιμότητά του και η μεγάλη ταχύτητα καθαρισμού.

Το ΑΙ2Ο3 χρησιμοποιείται στο καθαρισμό, στη χάραξη και στο φινίρισμα. Το υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ψηγματοβολή υπό κενό (vacuumblasting), σε ανοικτές ψηγματοβολές και σε

ειδικού τύπου ψηγματοβολές. Πολλές βιομηχανίες χρησιμοποιούν το οξείδιο του αλουμινίου για να καθαρίζουν ορισμένα τμήματα μεταλλικών επιφανειών. Το υλικό χρησιμοποιείται επίσης για τον καθαρισμό των γραμμών των τραίνων, συγκεκριμένων χώρων των στρατιωτικών αεροσκαφών και μεγάλων κατασκευών με σύρματα ή καλώδια.

Καφέ οξείδιο αλουμινίου

Το καφέ οξείδιο αλουμινίου έχει χαμηλότερη καθαρότητα σε σύγκριση με το λευκό οξείδιο αλουμινίου. Μια ειδική σύνθεση καθιστά αυτό το γωνιώδες ορυκτό εξαιρετικά σταθερό και συνδυάζει τις ιδιότητες “σκληρό” και “ανθεκτικό”.

Φυσικές ιδιότητες

Σκληρότητα: 9 mohs Σχήμα κόκκων: γωνιώδες Σημείο τήξης: περίπου 2050 °C Ειδικό βάρος: περίπου 3,9 – 4,1 g/cm3 Φαινομενική πυκνότητα: περίπου 1,5 – 2,1 g/cm3

Xημική ανάλυση

Al2O3: 95,20% TiO2: 2,45% Fe2O3: 0,15% SiO2: 1,20% CaO: 0,30%

Λευκό οξείδιο αλουμινίου

Το λευκό οξείδιο αλουμινίου είναι υψηλής καθαρότητας και κατά συνέπεια είναι κατάλληλο για την κατεργασία του ανοξείδωτου χάλυβα και του αλουμινίου. Αυτό το υλικό αμμοβολής πολλαπλών χρήσεων χωρίς σίδηρο συνδυάζει τις ιδιότητες “γωνιώδες”, “εύθρυπτο” και “σκληρό”. Για τον λόγο αυτό, έχει ισχυρή λειαντική δράση στην κατεργαζόμενη επιφάνεια.

Φυσικές ιδιότητες

Σκληρότητα: 9 mohs Σχήμα κόκκων: γωνιώδες Σημείο τήξης: περίπου 2050 °C Ειδικό βάρος: περίπου 4,0 g/cm3 Φαινομενική πυκνότητα: περίπου 1,5 – 2,1 g/cm3

Χημική ανάλυση

Al2O3: 99,50% Na2O+K2O: 0,25% Fe2O3: 0,02% SiO2: 0,03% CaO: 0,10% C: 0,05%

Καφέ οξείδιο αλουμινίου FeSi

Το καφέ οξείδιο αλουμινίου FeSi είναι υποπροϊόν της παραγωγής οξειδίου αλουμινίου. Αυτό το γωνιώδες υλικό αμμοβολής πολλαπλών χρήσεων αποτελείται από ένα ορυκτό και ένα μεταλλικό μέρος. Λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς του σε σίδηρο, το καφέ οξείδιο αλουμινίου FeSi είναι μόνο εν μέρει κατάλληλο για την κατεργασία του ανοξείδωτου χάλυβα και του αλουμινίου.

Φυσικές ιδιότητες

Σκληρότητα: 9 mohs Σχήμα κόκκων: γωνιώδες Σημείο τήξης: περίπου 1950 °C Ειδικό βάρος: περίπου 6 g/cm3 Φαινομενική πυκνότητα: περίπου 3,2 – 4,0 g/cm³ (ανάλογα με το μέγεθος των κόκκων)

Χημική ανάλυση

Al2O3: 35,60% TiO2: 0,80% Fe2O3: 0,30% SiO2: 0,30% Fe: 46,20% Si: 12,30% Ti: 4,50%

Καρβίδιο του πυριτίου (SiC)

Το καρβίδιο του πυριτίου παρασκευάζεται κατά την τήξη πυριτικής άμμου υψηλής καθαρότητας και κωκ άνθρακα. Το προϊόν που προκύπτει είναι 85-90% καρβίδιο του πυριτίου.

Σκληρότητα: μεγαλυτερη 9,5 της κλίμακας Mohs

Ειδικό βάρος : 3,12-3,22g/cm3.

Το SiC, σε χώρο κλειστής ψηγματοβολής, μπορεί να ανακυκλωθεί 50-100 φορές. Tο σημαντικότερο μειονέκτημα για χρήση του ως αποξεστικού μέσου ψηγματοβολής είναι η υπερβολικά γρήγορη φθορά του εξοπλισμού, που προκαλεί λόγω της μεγάλης

σκληρότητάς του. Άλλες χρήσεις του υλικού αυτού περιλαμβάνουν το φινίρισμα στην υαλοβιομηχανία και την κοπή με υδροαμμοβολή.

Μεταλλικά αποξεστικά

Ψήγματα χάλυβα σε μορφή shot και grit (τα ψήγματα των μεταλλικών αποξεστικών χαρακτηρίζονται ως shot όταν εμφανίζουν κυκλικό σχήμα και ως grit όταν το σχήμα τους είναι γωνιώδες). Τα μεταλλικά αποξεστικά κατασκευάζονται από ακατέργαστα υλικά και κράματα, τα οποία τήκονται σε φούρνο και η σύνθεσή τους ρυθμίζεται με τέτοιο τρόπο ώστε να ικανοποιεί τις απαιτούμενες χημικές προδιαγραφές για το σίδηρο και το χάλυβα. Στη συνέχεια το τηγμένο μέταλλο, απομακρύνεται από τον φούρνο και μετατρέπεται σε τυχαία μεγέθη shot, που πέφτουν μέσα σε μια δεξαμενή κατάσβεσης με νερό. Τέλος το προϊόν απομακρύνεται από τη δεξαμενή, υφίσταται θερμική κατεργασία και ακολουθεί η κοκκομετρική ταξινόμησή του. Το grit παράγεται αρχικά με θραύση του σκληρυμένου shot σε κυλινδρικούς θραυστήρες ή σφαιρόμυλους. Το προϊόν ταξινομείται κοκκομετρικά και οδηγείται σε θερμική επεξεργασία. Σήμερα, περίπου το 85% του συνόλου των μεταλλικών αποξεστικών καταλαμβάνουν τα ψήγματα χάλυβα, ο οποίος θεωρείται καλύτερο υλικό σε σχέση με το σίδηρο.

Χημική ανάλυση

C: 0,8-1,2%

Mn: 0,35-1,2%

Si: 0,6min

S: 0,05max

P: 0,05max