Obróbka powierzchni – piaskowanie

Piaskowanie powierzchni

Piaskowanie to technologia oczyszczania lub kształtowania różnego rodzaju powierzchni należąca do szerszej kategorii obróbki strumieniowo-ściernej obok śrutowania, sodowania, szkiełkowania i podobnych metod.

Piaskowanie podobnie jak inne metody strumieniowo-ścierne charakteryzuje się oczyszczaniem powierzchni elementu za pomocą tak zwanego ścierniwa, które jest wyrzucane z urządzenia za pomocą sprężonego powietrza lub wody pod ciśnieniem. Ostre krawędzie ścierniwa uderzającego w powierzchnię z dużą prędkością usuwają powłoki, np. malarskie i galwaniczne, rdzę i zanieczyszczenia, a czasem także drobne porcje materiału zapewniając odpowiednią chropowatość powierzchni.

Metody strumieniowo-ścierne przyjmują nazwy od stosowanego w nim ścierniwa, np. śrutowanie polega na użyciu metalowego śrutu, w sodowaniu -używa się drobinek sody (wodorowęglan sodu), piaskowanie nazwę wzięło od piasku, który był pierwszym stosowanym ścierniwem.

Piaskowanie zostało opatentowane przez Benjamina Chew Tilghmana w 1870 roku, który według legendy na pomysł używania piasku do usuwania powłok wpadł, gdy zaobserwował wpływ piasku niesionego przez wiatr na elementy domu, głównie ramy okien. Od tego czasu piaskowanie jest szeroko stosowane w technice.

Do przeprowadzenia piaskowania używa się maszyn zwanych piaskarkami. Ścierniwem natomiast mogą być różne materiały. Kiedyś używano zazwyczaj piasku kwarcowego lub szklarskiego, ale obecnie ze względów bhp i zagrożenie pylicą, można go stosować tylko do hydropiaskowania albo prowadząc piaskowanie w zamkniętych komorach.

Proces obróbki powierzchniowej – przebieg piaskowania

Piaskowanie pozwala nie tylko na wyczyszczenie powierzchni, ale sprawia, że staje się ona też równa. Materiał przeznaczony do piaskowania wymaga prawidłowego oczyszczenia i przygotowania, ważne jest usunięcie osadów, olejów i smarów z piaskowanej powierzchni.

Proces piaskowania można podzielić na trzy etapy. Pierwszy z nich polega na usuwaniu starych powłok oraz zanieczyszczeń i osadów z obrabianej powierzchni. W drugim etapie powierzchnia materiału jest ujednolicana, usuwane są naddatki materiału. Trzeci etap polega na nadaniu powierzchni odpowiedniej chropowatości.

Wyróżniamy następujące klasy piaskowania ze względu na uzyskiwaną jakość powierzchni, uszeregowane od najlepszej do najgorszej:

Klasa SA3 – Powierzchnia jest dokładnie oczyszczona do czystej stali o jednolitym metalicznym kolorze. Klasa jakości SA3 możliwa jest do uzyskania tylko na nowej blasze.

Klasa SA2.5 – Powierzchnia jest dokładnie oczyszczona ze wszystkich powłok malarskich i galwanicznych, rdzy oraz innych osadów i zabrudzeń. Na materiale występują jedynie pojedyncze drobne plamki.

Klasa SA2 – Powierzchnia jest oczyszczona ze wszystkich zanieczyszczeń, pozostać mogą jedynie resztki powłok, które bardzo silnie przylegają do podłoża.

Klasa SA1. – Powierzchnia jest oczyszczona z większości zanieczyszczeń.

W przemyśle stoczniowym stosowana jest jeszcze pośrednia klasa SA1.5.

Efekt po piaskowaniu można porównać w zasadzie do efektów szlifowania. Piaskowanie daje jednak równiejsze podłoże, gotowe na dalsze obróbki. Pozwala także na łatwiejsze dotarcie do trudno dostępnych miejsc, oraz na czyszczenie dużych powierzchni w złym stanie, których szlifowanie byłoby pracochłonne.

W przypadku powierzchni metalowych, efekt piaskowania to pozbycie się różnych uszczerbków, które zostały spowodowane korozją. Po piaskowaniu otrzymujemy powierzchnię w lepszym stanie, należy jednak jak najszybciej zabezpieczyć ją, by nie doszło do kolejnych ubytków w wyniku działania czynników środowiskowych.

Piaskowanie często wykonywane jest jako obróbka przygotowująca powierzchnie do malowania. Głównie dlatego, że piaskowanie usuwa widoczne ślady korozji i nadaje powierzchni odpowiednią szorstkość, co wpływa na lepszą przyczepność farby.

Piaskowanie – zastosowania

Usługi piaskowania są chętnie wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu. Zaleca się piaskowamie gdy trzeba oczyścić lub wygładzić powierzchnię wykonaną z metalu, drewna, kamienia, czy z tworzywa sztucznego. Zabieg piaskowania wykorzystywany jest do usuwania rdzy z elementów konstrukcji, części maszyn przemysłowych, części i karoserii samochodowych, bram, ogrodzeń itp.

Metoda obróbki piaskowanie pozwala na bezpieczne oczyszczanie elewacji budynków, usuwanie graffiti, renowację powierzchni pomników, rzeźb, fontann i innych zabytkowych elementów. Za pomocą piaskowania można wykonywać również oczyszczanie nawierzchni z kostki brukowej, czyścić kamienne płytki i płyty.

Jak wspomnieliśmy, zabieg piaskowania jest niezwykle skuteczny przy usuwaniu z powierzchni elementów starych warstw lakierów, farb czy różnych powłok galwanicznych. Metoda sprawdza się również w odnawianiu i oczyszczaniu drewnianych konstrukcji, oraz tych wykonanych z PCV i innych tworzyw sztucznych.

Rodzaje maszyn do piaskowania

W zależności od mechanizmu wyrzutu materiału ściernego mamy piaskarki:

Wirnikowe (wyrzutowe) – materiał ścierny uzyskuje prędkość konieczną do obróbki przez kontakt z obracającym się wirnikiem, zwykle maszyny stacjonarne. Zwykle używane w śrutowaniu albo piaskowaniu grubszym ścierniwem.

Strumieniowe – materiał ścierny zabierany jest przez strumień powietrza lub cieczy pod ciśnieniem, które nadaje ścierniwu konieczną prędkość.

W zależności od stosowanego medium mamy:

W hydropiaskarkach piaskowanie polega na użyciu strumienia cieczy, który napędza ścierniwo, zwykle wody pod ciśnieniem. Można również używać sprężonego powietrza z dodatkiem wody, aby zmniejszyć zapylenie.

Piaskarki ciśnieniowe zasilane są sprężonym powietrzem zazwyczaj o ciśnieniu od 3 do 8 bar, które nadaje prędkość ścierniwu. Piaskarki ciśnieniowe mogą być stacjonarne lub mobilne, a także jedno- lub wielo- stanowiskowe. Zabieg piaskowania odbywa się na wolnym powietrzu, rzadziej w hali produkcyjnej.

W zależności od budowy i miejsca piaskowania można podzielić maszyny na:

Komorowe – piaskowanie odbywa się w szczelnie zamkniętych komorach, operator steruje dyszą z zewnątrz. Maszyny mogą być wyposażone w bębny do drobnych detali, stoły obrotowe itp. Zwykle to piaskarki stacjonarne, ale istnieją też wersje mobilne przewożone do klienta.

Kabinowe – podobne do poprzedniego, ale piaskowanie wykonuje się w zamkniętej komorze o większych gabarytch, odpowiednio zabezpieczony operator zwykle wchodzi do niej, by wykonać piaskownie za pomocą dyszy.

Materiały ścierne używane do piaskowania.

Piaskowanie wykorzystuje strumień sprężonego powietrza lub wody do szybkiego i efektywnego usuwania starych powłok malarskich, rdzy oraz innych zanieczyszczeń z obrabianych powierzchni. Podczas dobierania ścierniwa do obróbki strumieniowo-ściernej musimy zwrócić uwagę na kilka kwestii, na technologię (na sucho czy na mokro), granulację materiału oraz wartość twardości w skali Mohsa. Czyszcząc powierzchnię ścierniwem o twardości mniejszej od twardości powierzchni, możemy oczyścić ją z miękkich zanieczyszczeń bez uszkadzania. Piaskowanie z zastosowaniem ścierniwa twardszego od powierzchni spowoduje żłobienie powierzchni, co czasem jest pożądanym efektem piaskowania.

W zabiegu piaskowania stosowane są różnego rodzaju materiały ścierne. Wśród najbardziej popularnych należy wymienić:

Piasek kwarcowy

Najtańsze i najbardziej uniwersalne ścierniwo, powodujące jednak największe zagrożenia zdrowia. W świetle obecnych przepisów prawnych można piaskować nim jedynie w komorach lub zabezpieczając obszar obróbki specjalnymi namiotami do obróbki strumieniowo-ściernej. Mobilne piaskowanie na otwartej przestrzeni przy użyciu piasku kwarcowego może odbywać się tylko na mokro, przy zastosowaniu urządzeń nazywanych hydropiaskarkami. W połączeniu z wodą ograniczone jest zapylenie powodowane przez ścierniwo. Piasek kwarcowy umożliwia piaskowanie praktycznie każdego materiału, jego twardość wynosi 5-7 w skali Mohsa.

Szklane mikrokulki

Materiał o twardości zbliżonej do twardości piasku kwarcowego. Jest to jednak materiał czysty i nieszkodliwy tak dla ludzi, jak i środowiska. Używa się go na sucho i na mokro. Szczególnie nadaje się do usługi czyszczenia stali zwykłej, kwasoodpornej, aluminium i innych metali. Służy do ujednolicania powierzchni, satynowania, nadawania połysku przez piaskowanie. Szklane kulki pozwalają na pozbycie się graffiti, można je także stosować przy renowacji zabytków.

Szklany granulat

Od powyższego materiał różni się kształtem ziaren, które mają ostre krawędzie. Umożliwia piaskowanie podobnych powierzchni co mikrokulki, działa jednak bardziej agresywnie. Ścierniwo czyści i ujednolica powierzchnię oraz nadaje jej chropowatość, stosuje się go w wariancie na sucho i na mokro.

Elektrokorund

To jeden z najtwardszych materiałów ściernych, o twardości 9 w skali Mohsa, oraz ostrych krawędziach. Z tego względu stosuje się go do czyszczenia stali kwasoodpornej, stali zwykłej, aluminium, kamienia i szkła. Używany także do nadawania odpowiedniej chropowatości powierzchni przed malowaniem. Elektrokorund nadaje się tylko do stosowania na sucho.

Węglik krzemu

Materiał nazywany inaczej karborundem jest bardzo trwałym, twardym ścierniwem o wartości twardości w skali Mohsa około 9-10, czyli porównywalnej z diamentem. Węglik krzemu jest uniwersalny, pozwala na piaskowanie każdego rodzaju stali, innych metali, a także kamienia i szkła. Nadaje się również do obróbki kruchych materiałów. Stosowany do nadawania wymaganej chropowatości przed malowaniem, galwanizowaniem itd., a także matowienia, czyszczenia i polerowania. Można wykonywać nim tylko piaskowanie na sucho.

Żużel pomiedziowy

Żużel pomiedziowy to materiał umożliwiający wyłącznie piaskowanie na sucho, o twardości około 6 w skali Mohsa. Najlepiej sprawdza się w czyszczeniu stali, a szczególnie do usuwania starych powłok farb i lakierów, a także rdzy, osadów i zgorzeliny.

Mikrokulki ceramiczne

Materiał wykorzystywany do obróbki aluminium i stali szlachetnej ze względu na to, że nie zawiera żelaza. Umożliwia delikatne piaskowanie i uzyskanie ładnie wykończonej powierzchni. Można go stosować na sucho i na mokro. Twardość kulek wynosi 7-8 w skali Mohsa. Mimo swoich zalet ścierniwo to jest rzadko stosowane, ze względu na wysoką cenę.

Śrut plastikowy

Należy do delikatnych ścierniw o twardości 3,5-4 w skali Mohsa. Wykonuje się nim piaskowanie niemal każdej powierzchni ze stali zwykłej i nierdzewnej, drewna, szkła, tworzyw sztucznych oraz różnych innych metali. Umożliwia bezpieczne stosowanie w motoryzacji i lotnictwie, ponieważ nie daje iskrzenia w trakcie usługi. Ścierniwo jest lżejsze od wody, należy stosować je jedynie na sucho.

Zalety piaskowania

Dobra jakość powierzchni porównywalna ze szlifowaniem.

Piaskowanie daje możliwość czyszczenia dużych powierzchni.

Czyszczenie trudno dostępnych miejsc elementów, np. załamań, wgłębień i przejść.

Wady piaskowania

Piaskowanie powoduje zanieczyszczenie otoczenia ścierniwem i usuwanymi cząsteczkami powłok, rdzy, osadów itp.

Niektóre ścierniwa mogą powodować pylicę, należy stosować odpowiednie środki ochrony osobistej: kombinezonów ochronnych dla operatora, masek filtrujących lub aparatów tlenowych.

Obróbka strumieniowo-ścierna jako kluczowy etap produkcji

Obróbka strumieniowo-ścierna, w której piaskowanie odgrywa główną rolę, jest niezbędnym elementem łańcucha produkcyjnego w wielu branżach przemysłowych. Proces ten polega na czyszczeniu lub kształtowaniu dowolnej powierzchni materiałem ściernym w strumieniu sprężonego powietrza ewentualnie cieczy, co pozwala na precyzyjne oczyszczanie powierzchni z różnych zanieczyszczeń, rdzy czy starych powłok malarskich. Piaskowanie jest szczególnie efektywne przy oczyszczaniu metalowych detali, a także stosuje się je do dużych elementów, również o skomplikowanych kształtach, gdzie tradycyjne metody czyszczenia mogą być niewystarczające. Tak przygotowaną, czyszczoną powierzchnię można przekazać do dalszej obróbki, na przykład malowania lub lakierowania, co zwiększa odporność materiałów na korozję oraz poprawia ich właściwości mechaniczne.

Obróbka powierzchniowa – wzrost wytrzymałości i estetyki powierzchni

Współczesne techniki obróbki strumieniowo-ściernej, takie jak piaskowanie, śrutowanie czy sodowanie, są szeroko stosowane do poprawy wytrzymałości oraz estetycznych właściwości metali i innych tworzyw. Obrabianie powierzchni materiałem ściernym o różnej twardości – od twardych materiałów, jak elektrokorund, po miększe, jak kształtki żywiczne, pozwala dostosować proces oczyszczania powierzchni do specyficznych wymagań każdego projektu. Kształtki ceramiczne są stosowane do uzyskania gładkiej powierzchni, zaokrąglonych kantów oraz wstępnego polerowania detali. Są odporne na wysokie temperatury i agresywne środowisko chemiczne.

Zastosowane ścierniwo jest kluczowe nie tylko w usuwaniu niepożądanych warstw czy zarysowań, ale także w tworzeniu zaokrąglonych kantów. Dzięki temu powierzchnia zyskuje lepsze właściwości mechaniczne i estetyczne. Wszystko to sprawia, że piaskowanie staje się świetną alternatywą dla bardziej inwazyjnych metod obróbki, oferując efektywność i precyzję niezbędną w nowoczesnych procesach produkcyjnych.

Podsumowanie

Piaskowanie jako szeroko stosowana technika obróbki strumieniowo-ściernej, jest kluczowym procesem w przygotowaniu powierzchni przed dalszymi zabiegami, takimi jak malowanie czy lakierowanie. Wykorzystując różne materiały ścierne, od kształtek ceramicznych po elektrokorund, piaskowanie umożliwia nie tylko czyszczenie, ale również nadawanie odpowiedniej chropowatości powierzchni. Dzięki temu technika ta znajduje zastosowanie w większości gałęziach przemysłu, od stoczni po renowacje zabytków. Proces piaskowania jest szczególnie przydatny w usuwaniu starych powłok malarskich, rdzy, a także w oczyszczaniu dużych, trudno dostępnych powierzchni, co czyni go niezastąpionym elementem w przygotowaniu materiałów do dalszych etapów obróbki. Jako metoda wzmacniająca odporność materiałów i poprawiająca ich właściwości mechaniczne, piaskowanie jest cenione za swoją efektywność i uniwersalność w zastosowaniach przemysłowych.