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第 8 卷- 2020 年 9 月刊
特定喷砂任务需要特定的喷砂技术解决方案



第一步:机器示意图


第二步:3D 布局


第三步:真机


用于不锈钢零件去毛刺的全自动湿式喷砂机


湿式喷砂室和一体化的清洗室


用于切割工具钝化的全自动湿式喷砂“批处理”机的内视图

湿式喷砂工艺是各种特殊应用的关键技术之一!

喷砂系统可以说是表面技术的所有领域中基础设备的一部分。要从各种各样的喷砂方法中选出最特别最合适的方法,需要将用户的需求放在第一位,才能找出适合其特定应用的最佳解决方案。
因此,事先仔细审查相应任务极为重要,以便确认最佳方法并专注于合适的程序。

过时和/或破坏环境的工艺通常会被喷砂技术所取代,例如手工或化学去毛刺、刷涂或各种研磨工艺等技术。在许多领域,喷砂技术可以简化现有工艺,使生产工艺更加经济。因此,始终存在这样一个问题,喷砂是否可以或可作为替代其他工艺的明智选择。

但是,只有在喷砂技术领域中拥有多年经验和丰富知识的专家才能回答什么才是合适的系统这一问题,因为每种应用的具体要求各不相同,而且几乎在所有情况下,都没有普遍适用的文献。

湿式喷砂是Paul AUER GmbH在过去几年里不断开发的一种工艺。起初这是一个非常简单的系统,主要由人工手动喷砂室和简单的容器(其中存放喷砂磨料与水的混合物,并由特殊搅拌器混合)组成,这种系统仍被许多公司所使用的,但是近年来,用户对更复杂的全自动系统的需求在稳步增加。这主要是由于对喷砂效果的重复性需求越来越高,还有数量的增长,此外也因为其相较于干式喷砂的优势和不同点。

操作原理:

这是一种与干式喷砂截然不同的方法,从干式喷砂的名字就可看出,喷砂磨料和工件必须尽可能保持干燥,且必须保持干燥,因为水分、油脂或油性杂质可导致喷砂磨料结块,从而造成故障。在湿式喷砂工艺中,一部分的喷砂磨料需要专门与水混合。然后,水和磨料的混合物会被运输到预加速的喷砂嘴,在那里通常会由压缩空气对其进行额外增压。由此产生的喷涂射流会直接喷到要处理的表面,水中所含的喷砂磨料在相互作用下可产生相应的表面。湿式喷砂的传统喷砂磨料是刚玉,也就是“棕色”、“白色”或“粉色”的氧化铝。通常也会用到玻璃珠、陶瓷珠或各种塑料颗粒。其他特殊磨料在原则上可以使用,但是需要事先进行测试。因此,对于大多数喷砂任务,需要根据对喷砂效果的要求,选择合适的喷砂磨料和相应的粗砂,在大多数情况下,可使用以前使用过的,或是进行过喷砂测试的磨料。

由于相较于干式喷砂,湿式喷砂具备各种各样的优势,因此,它不仅在许多领域取代了其他工艺,而且也在不断取代干式喷砂。因此,当干式喷砂不合适或无法达到预期的喷砂效果时,可采用湿式喷砂。
湿式喷砂的主要优势为:

使用湿润或潮湿且带有少量油脂的工件完全没有问题
无需进行除尘(吸尘)等额外的排烟除尘工作,因为湿式磨砂过程中发生的磨削会立即被水固定住,所以几乎不会产生粉尘,而这一点刚好与干式喷砂的过程相反
对于湿式喷砂工艺来说,使用相应磨料的最细颗粒非常容易,而这一点也与干式喷砂完全相反
与干湿喷砂相比,磨料的消耗量显著下降,单个磨料颗粒会被周围的水打湿,不会到处飞扬
喷砂磨料与水的混合物的均匀性使得表面质量均匀且稳定,这是在很多领域选择湿式喷砂的重要一点
通过精确调节输送到喷砂嘴的喷砂磨料与水混合物的数量和压力,再加上对供给的压缩空气的调节,可通过相应精细的喷砂磨料(甚至可达µm范围)对喷砂效果进行调节。
通过在喷砂磨料和水混合物中添加防腐蚀或其他添加剂,可使表面性能适合特定需求和后续制造步骤,从而使其得到改善
干式喷砂,尤其是其中的软金属等喷砂磨料容易对表面造成损坏,而湿式喷砂可显著降低此类风险
根据使用的磨料和粒度,可产生比干式喷砂更光滑的表面

湿式喷砂的一个特殊要求和挑战是喷砂磨料和水混合物的制备。在干式喷砂系统中,过于精细的颗粒会被直接抽真空,过粗的颗粒或杂质会被筛除,但与之相反的是,在湿式喷砂工艺中,所有东西都被保留在水中。由于不可避免会产生浓缩,因此在许多系统中,所有喷砂磨料和水混合物必须在一段时间(使用寿命)后完全更换成新的。因此,更换时间间隔必须始终完全适用于相应的应用,可要求每月更换一次,或者更频繁的更换次数。对这种更换起决定作用的是对混合物进行定期检查,并对喷砂效果进行同样的定期检查。

湿式喷砂系统的完整自动化不仅要关注工件在系统中的运输情况,或喷砂嘴等的移动状况,或喷砂室中的其他流程,也需要考虑包括特定喷砂磨料/水混合物及其合成物的处理,以确保稳定的最佳喷砂效果。

磨料和水混合物的处理是另一个基本主题,因此以下方面需要给予特别关注:

去除进入的杂质,如排出的颗粒、油剂、脂肪或其他杂质
让磨料和水混合物达到一个恒定或尽量恒定的浓度
分离水和和喷砂磨料,以产生净化水,尽可能达到的一体化清洗流程
将分离后的喷砂磨料返回至喷砂区域,以使混合比不被改变
让磨料达到一个恒定或尽量恒定的比例(磨料颗粒的平均大小)
在可能的情况下,将合格的磨料颗粒和不合格的磨料颗粒分离,并分别输送
利用相关的全自动喷砂磨料补给系统进行全自动浓度测量

湿式喷砂工艺的传统应用领域:

需防止火花或发热的特殊材料或合金加工,如航空航天业
在不改变基底材料的情况下,可控且精密地去除表层,同时确保满足进一步工艺的预处理要求,如用于发电的涡轮机及其各个部件
对各种材料进行涂装前的预处理任务,如PVD
对可转位刀片、钻头、铣刀等刀具切削刃进行钝化处理(精确度可达µm),以显著提高此类刀具的使用寿命。
精确地去毛刺(切割)边缘,而不改变实际的几何形状
清洗模具
对沉积物或表层进行常规去除操作
对通常由不锈钢或其他特殊材质制成的食品和医疗技术表面进行处理,以达到极为光滑的表面,防止细菌和病毒的附着和渗透。
还原经典的历史文物,使其展现原有面貌
机械工程和汽车工业中的常规检修工作

湿式喷砂的基本步骤:

在全自动系统中,将工件放置在工件托架上,这一步可手动操作完成,或使用机器人或相应的处理系统(可与客户协商后使用它们对相应工件进行处理)。托架经过专门设计,以便其以最佳状态通过喷砂处理,并确保达到最佳的喷砂效果。然后根据PLC控件中存储的特定喷砂程序的参数运行特定喷砂工艺流程。
如有需要,可在整个工艺流程中使用冲洗水,然后在喷砂机的单独冲洗室内对特定工件进行冲洗,以便为后续工艺进行预清洗。可在另一个处理室内进行额外的吹干作业,使组件干燥,从而进一步提高其清洁度。然后可移除此工件。所有自动工艺大部分是并行的,并且可实时优化。

Paul AUER GmbH掌握所有这些自动喷砂系统的复杂参数之间相互作用的奥秘。从选择合适的喷砂磨料,到磨料在喷砂系统中的使用及进行最佳准备,一切都是为了保证运行和其他成本都处于可控状态。



Paul AUER GmbH
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