Trong ngành công nghiệp ngày nay có rất nhiều phương pháp làm sạch lớp bề mặt vật liệu sau khi gia công xong, sau khi sửa chữa hoặc trước khi sơn hoặc sơn lại. Một trong số đó là phương pháp làm sạch bề mặt bằng phun cát được sử dụng khá phổ biến trong ngành công nghiệp hiện đại. Đặc điểm của phương pháp này là dòng hạt mài được phun vào bề mặt cần làm sạch qua vòi phun nhờ một máy gọi là máy phun cát với áp lực và áp suất nhất định nhằm bóc đi các lớp vật liệu bị ôxi hóa, các lớp rỉ sét và các chất bẩn nhằm làm sạch bề mặt chi tiết. Từ đặc điểm của các dạng cơ chế loại bỏ vật liệu, làm sạch bằng cát có thể coi như là một quá trình mài mòn. Mài mòn là quá trình bóc tách vật liệu nhờ tác động bắn phá bề mặt của các hạt mài 1. Trên thực tế, có thể có mài mòn tự nhiên và mài mòn nhân tạo. Hình 1 và 2 là các minh họa cho mài mòn tự nhiên. Làm sạch bằng phun cát có thể coi là một trường hợp của mài mòn nhân tạo.
MAI CHÍ TÂM GVHD: TRẦN THẾ SAN Tiểu luận: Nguyên lý vận hành phạm vi ứng dụng phương pháp phun cát xử lý bề mặt BÀI LÀM I Giới thiệu chung phương pháp xử lý bề mặt phương pháp phun cát Giới thiệu chung - Trong ngành cơng nghiệp ngày có nhiều phương pháp làm lớp bề mặt vật liệu sau gia công xong, sau sửa chữa trước sơn sơn lại Một số phương pháp làm bề mặt phun cát sử dụng phổ biến ngành công nghiệp đại Đặc điểm phương pháp dòng hạt mài phun vào bề mặt cần làm qua vòi phun nhờ máy gọi máy phun cát với áp lực áp suất định nhằm bóc lớp vật liệu bị ơxi hóa, lớp rỉ sét chất bẩn nhằm làm bề mặt chi tiết Từ đặc điểm dạng chế loại bỏ vật liệu, làm cát coi q trình mài mòn Mài mòn q trình bóc tách vật liệu nhờ tác động bắn phá bề mặt hạt mài [1] Trên thực tế, có mài mòn tự nhiên mài mòn nhân tạo Hình minh họa cho mài mòn tự nhiên Làm phun cát coi trường hợp mài mòn nhân tạo Hình 1: Mòn chân cột đá Palmyra (Ảnh Đại học Tokyo) Hình 2: Mài mòn tự nhiên đá Great Ocean Road Trang MAI CHÍ TÂM GVHD: TRẦN THẾ SAN Các loại máy phun cát phổ biến a Máy phun cát gì? - Máy phun cát thiết bị dùng để phun chất mài mòn lên bề mặt vật liệu Mục đích dùng máy phun cát làm sạch, đánh bóng làm nhám bề mặt vật thể; tăng cường tính bề mặt Có loại máy phun cát là: máy phun cát sử dụng khí nén máy phun cát kiểu cánh quay li tâm b Các loại máy phun cát phổ biến - Làm phun cát phương pháp phổ biến dùng ngành công nghiệp Phương pháp Benjamin Chew Tilghman phát minh từ 1870 với sơ đồ máy phun cát mơ tả hình Dựa nguyên lý này, ngày nay, có nhiều loại máy phun cát với chủng loại kích cỡ khác nhau, sử dụng loại vật liệu hạt mài khác Các máy thiết bị phun cát tiếng giới máy hãng Clemco, Guyson, Norblast, Nicolis, Contracor GmbH … Xem hình 4, 5, Tilghman Hình 3: Mơ hình máy phun cát Hình 4: Cấu tạo máy phun cát hãng Clemco Trang MAI CHÍ TÂM GVHD: TRẦN THẾ SAN Hình Máy phun cát hãng Guyson Hình 6: Máy phun cát hãng Norblast Bên cạnh máy phun cát hãng có máy phun cát thiết kế chuyên dùng hình 7, hình hình Hình 7: Máy phun cát chuyên dùng làm đúc Hình 8: Máy phun cát chuyên dùng phun khuôn bề mặt nhông cam xe máy Hình 9: Máy phun cát dùng cho vật phẩm dạng hình trụ hình cầu Nguyên lý hoạt vận hành máy phun cát vòi phun - Có hai phương pháp làm phun cát phun cát khô phun cát ướt Phuơng pháp phun cát khơ sử dụng khơng khí nén thổi hạt mài tới bề mặt làm sạch: Phương pháp phun cát ướt sử dụng khơng khí nén nước với áp suất cao - Các hệ thống làm phun cát (hay thiết bị phun cát) bao gồm ba thành phần bản: phận chứa hạt mài, thiết bị thổi vòi phun Trang MAI CHÍ TÂM GVHD: TRẦN THẾ SAN - Hình 10 mơ tả hệ thống làm phun cát khô kiểu hút Trong hệ thống này, hai vòi cao su nối tới súng phun Một vòi nối từ phần cung cấp khí nén vòi nối với đáy thùng chứa hạt mài (Hình 11) Súng phun gồm vòi khơng khí để cấp khơng khí trực tiếp vào vòi lớn Khơng khí phun vào với áp suất cao tạo chân không buồng Chân không hút hạt mài từ thùng chứa vào vòi phun Hạt mài sau gia tốc phun qua vòi với vận tốc lớn dung để làm bề mặt Hình 10: Kiểu hút máy phun cát Hình 1: Súng phun cát khơ - Hệ thống phun cát khơ kiểu áp suất (hình 12) gồm buồng chịu áp suất có chứa hạt mài Việc sử dụng buồng chịu áp lực cho phép cát phun qua vòi phun dùng hệ thống phun kiểu hút mô tả Hệ thống tạo vận tốc hạt mài cao tiêu thụ khơng khí so với hệ thống Đường dẫn áp suất khơng khí nén nối với đỉnh đáy buồng áp suất cho phép dòng hạt mài chảy khơng có mát lực ép Hình 12 Kiểu áp suất máy phun cát khô - Hệ thống phun cát ướt (Hình 13) sử dụng buồng chịu áp lực thiết kế đặc biệt Việc trộn hạt mài với nước thực nhờ khơng khí nén Phương pháp sử dụng buồng tạo áp suất vòi phun cát Có thể dùng đầu chuyển đổi để dùng vòi phun cát khơ để phun cát ướt (hình 14) Cũng dùng vòi phun chuyên dùng để phun cát ướt (Hình 15) Trang MAI CHÍ TÂM GVHD: TRẦN THẾ SAN Hình 13 Máy phun cát ướt Hình 14 Đầu chuyển đổi vòi phun cát khơ sang phun cát ướt Hình 15 Vòi phun cát ướt * Ta tóm lược lại nguyên lý phun cát sau: - Nguyên lý chung phương pháp phun cát vòi phun: vòi phun có đầu vào, đầu vào cát đầu vào khí nén Khí nén tạo áp suất thấp, hút cát kỹ thuật vào súng Khí nén đẩy cát khỏi súng phun qua vòi phun với áp lực lớn lên bề mặt chi tiết Hình 15 Vòi phun cát - Ngồi máy phun cát vòi phun, có số máy phun cát máy phun cát kiểu bánh quay li tâm Nguyên lý hoạt động máy phun loại sau: Cánh quạt xoay Trang MAI CHÍ TÂM GVHD: TRẦN THẾ SAN tròn dẫn động động Cát vào quạt, sau tăng tốc, khỏi quạt qua đầu phun với áp lực lớn lên bề mặt chi tiết Hình 16 Cánh quạt quay li tâm III Phạm vi ứng dụng phương pháp phun cát xử lý bề mặt - Phun cát có nhiều ứng dụng việc xử lý bề mặt chi tiết: + Làm tạo nhám cho loại khuôn đúc + Làm vật vừa nhỏ + Làm vật phẩm hạng nặng + Làm thép hình,thép + Làm thép ống + Làm vật phẩm dạng tròn xoay + Làm vỏ bình ga + Ngồi ra,có thể thiết kế máy phun cát,phun bi để làm cho vật phẩm có hình dạng đặc biệt - Đối với loại máy phun cát sử dụng khí nén,chỉ dùng loại cát có trọng lượng nhẹ nhơm oxide, hạt thủy tinh,… - Đối với máy phun cát kiểu bánh quay ly tâm thích hợp với hạt mài có trọng lượng lớn hạt bi thép, hạt thép,… - Cần ý trình làm bề mặt vật liệu sau đây: + Một bề mặt thép bị gỉ “bẩn” làm cách có hiệu phương pháp phun cát tức hạt cát, đá, sỏi nhỏ đẩy tới với tốc độ cao qua miệng ống phun tác động lên bề mặt để làm gỉ chất bẩn dính + Kích thước hạt mài (cát, sỏi) khoảng từ 0,3 đến 1,5 mm (12 – 60 mils) kích thước kiểm nghiệm hiệu đạt tiêu chuẩn chuẩn bị bề mặt theo quy định, đặc biệt có hiệu qủa làm bề mặt bị lõm sâu (Việc sử dụng hạt sỏi trình chuẩn bị bề mặt thường sử dụng nhiều hiệu qủa dùng cát) - Áp lực bình nén khí thấp : 10 kG/cm2 - Áp lực đầu vòi phải đạt từ : – kG/ cm2 Trang MAI CHÍ TÂM GVHD: TRẦN THẾ SAN - Đường kính vòi phun (chỗ thắt) : -10 mm - Góc phun (tạo với bề mặt phun) : 75o - Việc chuẩn bị bề mặt đạt hiệu qủa cao, nhanh chóng kinh tế hay khơng phụ thuộc vào mức độ gỉ sét, mức độ rỗ bề mặt cần làm Một bề mặt tơn mới, phẳng chắn chi phí cho việc làm tốn so với bề mặt gỉ, rỗ nhiều - Các ý trước phun cát: + Mài phẳng cạnh sắc, góc, mối hàn + Mài láng mối hàn gồ ghề, khuyết tật sắt thép, tẩy ba vớ hàn… + Các lỗ kht nên có đường kính tối thiểu 30mm, kiểm tra chấp thuận trước làm - Bề mặt sau phun cát có đặc điểm sau: + Bề mặt làm phun cát kỹ, vết gỉ, cặn bẩn tẩy để lộ hầu hết bề mặt nền, sau làm lại khơng khí khơ nén, bàn chải (Cấp độ làm 2.0) + Bề mặt phun cát kỹ, lên màu kim loại gốc Các vết gỉ dạng vết sợi mảnh, bề mặt sau làm khơng khí khơ nén, hay bàn chải (Cấp độ làm 2.5) + Bề mặt phun cát cực kỹ cho kim loại Loại bỏ hồn tồn lớp gỉ, vật lạ…, sau làm lại khơng khí khơ nén hay bàn chải Bề mặt sau phun cát làm cho mầu sáng kim loại đồng (Cấp độ làm 3.0) Trang ... súng phun qua vòi phun với áp lực lớn lên bề mặt chi tiết Hình 15 Vòi phun cát - Ngồi máy phun cát vòi phun, có số máy phun cát máy phun cát kiểu bánh quay li tâm Nguyên lý hoạt động máy phun. .. máy phun cát vòi phun - Có hai phương pháp làm phun cát phun cát khô phun cát ướt Phuơng pháp phun cát khơ sử dụng khơng khí nén thổi hạt mài tới bề mặt làm sạch: Phương pháp phun cát ướt sử dụng... vòi phun cát khơ để phun cát ướt (hình 14) Cũng dùng vòi phun chun dùng để phun cát ướt (Hình 15) Trang MAI CHÍ TÂM GVHD: TRẦN THẾ SAN Hình 13 Máy phun cát ướt Hình 14 Đầu chuyển đổi vòi phun