Piaskowanie

Piaskowanie jest bardzo powszechnie stosowanym procesem do obróbki powierzchni. Jest on wykorzystywany do wielu celów w różnych procesach i przy użyciu różnych środków.

W swoim działaniu, piaskowanie jest albo procesem ściernym albo czyszczącym. Za odpowiedni efekt odpowiada wybór metody obróbki strumieniowo-ściernej oraz wybór ścierniwa.

Podstawowy tryb pracy dla wszystkich procesów obróbki strumieniowo-ściernej

Podstawowa zasada piaskowania polega na tym, że wybrane ścierniwo o wybranej wielkości ziarna jest wdmuchiwane na powierzchnię odpowiednich przedmiotów obrabianych (materiał do piaskowania) za pomocą sprężonego powietrza.

Środki do śrutowania są przechowywane w zbiorniku, skąd są przenoszone przez strumień sprężonego powietrza w regulowanych ilościach.

Jeśli ścierniwo uderza w powierzchnię z dużą prędkością (w poszczególnych procesach obróbki strumieniowo-ściernej możliwe jest osiągnięcie prędkości do 576 km/h), to uderzenie wywołuje efekt. W większości przypadków efekt ten polega na usunięciu powierzchownych warstw (rdza, brud, tzw. kamień, istniejące warstwy farby itp.) Wybór techniki obróbki strumieniowo-ściernej, ścierniwa i wielkości ziarna musi być dokonany w taki sposób, aby tylko niepożądane warstwy na powierzchni zostały usunięte, ale sama powierzchnia nie została uszkodzona podczas pracy.

Nieścierne procesy obróbki strumieniowo-ściernej (tzn. procesy obróbki strumieniowo-ściernej bez usuwania warstw) są stosowane wyłącznie do czyszczenia powierzchni. Techniką piaskowania, która w ostatnich latach staje się coraz bardziej popularna w dziedzinie nieabrazyjnych procesów obróbki strumieniowo-ściernej, jest na przykład obróbka strumieniowo-ścierna suchym lodem. Jednak inne procesy mogą być również dostosowane tak, że są prawie lub tylko minimalnie ścierne (np. niskociśnieniowy proces vortex jet).

Po zakończeniu procesu obróbki strumieniowo-ściernej pozostaje tzw. gruz (pozostałości ścierniwa i usuniętych warstw powierzchniowych). Musi on być utylizowany ostrożnie, a w wielu przypadkach ścierniwo może być ponownie przetworzone i ponownie użyte, jeśli nie jest to ścierniwo jednorazowe (EwSM).

Możliwe zastosowania dla piaskowania

W dziedzinie obróbki powierzchni ściernych, piaskowanie jest stosowane jako bardzo skuteczny środek do usuwania rdzy lub farby z powierzchni. Mniej ścierne procesy mogą być również stosowane, jeśli powierzchnia ma być tylko lekko zszorstkowana (na przykład, aby późniejsza powłoka lepiej się trzymała, porównywalnie do “szlifowania” drewna przed malowaniem).

W zasadzie prawie wszystkie rodzaje powierzchni mogą być obrabiane przez piaskowanie przy użyciu odpowiedniego ścierniwa i procesu obróbki strumieniowo-ściernej. Technologia piaskowania jest bardzo często stosowana w dziedzinie obróbki metali, ale może być również stosowana do drewna, murów i fasad, betonu, szkła i tekstyliów (na przykład dla “efektu spranego kamienia” na dżinsach).

Piaskowanie jest stosowane jako proces czyszczenia fasad, ale także elementów drewnianych.

Niebezpieczeństwa i środki ostrożności podczas piaskowania

Szczególnie w przypadku stosowania bardzo drobnoziarnistego ścierniwa, piaskowanie może stanowić duże zagrożenie dla zdrowia. W szczególności środek do piaskowania, od którego pochodzi jego nazwa, czyli piasek kwarcowy, jest już dziś z tego powodu zakazany jako środek do piaskowania. Pył zawierający kwarc może powodować tzw. krzemicę płuc (płuca z pyłu kwarcowego), która z czasem prowadzi do rozrostu tkanki łącznej w płucach i do coraz mniejszego poboru tlenu w płucach oraz ciągłych, masywnych duszności. W konsekwencji bardzo często dochodzi do innych chorób płuc, takich jak gruźlica czy rak płuc.

Pomimo zagrożeń, piasek kwarcowy jest nadal stosowany w produkcji tekstyliów w wielu krajach o niskich zarobkach, w większości bez żadnych środków ochronnych. Pracownicy mogą zazwyczaj wykonywać te prace tylko przez kilka lat, zanim staną się całkowicie niepełnosprawni. Średnia długość życia wynosi wtedy często tylko kilka lat. Jednakże presja kosztowa wywierana na producentów w azjatyckich krajach o niskich płacach, spowodowana zwykłą tanią produkcją, sprawia, że inne technologie lub szeroko zakrojone środki ochronne są prawie niemożliwe w każdym przypadku. Piasek kwarcowy jest najbardziej opłacalnym środkiem strzałowym, mniej niebezpieczne alternatywy byłyby praktycznie nieopłacalne dla najtańszych producentów.

Ze względu na pyły powstające podczas piaskowania mogą wystąpić również zagrożenia związane z innymi stosowanymi środkami, dlatego też ręczne piaskowanie przy użyciu stałych, granulowanych środków może być przeprowadzane wyłącznie w tzw. kabinach do piaskowania. W przemysłowych, obsługiwanych maszynowo zakładach obróbki strumieniowej, obszary obróbki strumieniowej są odpowiednio osłonięte. Praca bez odpowiednich środków ostrożności lub poza kabinami do obróbki strumieniowej stanowi duże zagrożenie dla zdrowia, a nawet do dziś powtarzają się przypadki uszczerbku na zdrowiu wśród pracowników takich firm (choroba zawodowa).

Procesy obróbki strumieniowej w skrócie

Najłatwiejszym sposobem piaskowania jest użycie pistoletu kubkowego i myjki ciśnieniowej. Woda i ścierniwo są stosowane razem.

W branży profesjonalnej istnieje jednak zasadnicze rozróżnienie między obróbką strumieniową wysokociśnieniową i niskociśnieniową. Klasyfikacja nie wymaga wyjaśnień, decydującym czynnikiem jest ciśnienie powietrza stosowane w procesie obróbki strumieniowo-ściernej. Procesy niskociśnieniowe są stosowane do delikatnej obróbki powierzchni (ochrona budynków, renowacja betonu, renowacja mebli drewnianych, usuwanie szkód pożarowych itp.)

W wysokociśnieniowym strumieniu wodnym używana jest tylko woda, ale pod ciśnieniem do 4000 bar. Dodatkowe ścierniwa stosuje się tylko przy obróbce szczególnie twardych powierzchni (stal, ceramika, szkło). Wysokociśnieniowa obróbka strumieniowo-ścierna jest bardzo efektywną, a przy tym bardzo delikatną i przyjazną dla środowiska metodą obróbki strumieniowo-ściernej, w której nie jest konieczne późniejsze czyszczenie śrutowanego materiału (obrabianych przedmiotów).

Śrutowanie z zagęszczaniem, z drugiej strony, które jest stosowane tylko w przypadku metali, ma na celu wytworzenie wewnętrznych naprężeń w materiale, czyniąc metale bardziej odpornymi i wydłużając ich żywotność. W większości przypadków jako metoda obróbki strumieniowo-ściernej stosowane jest tzw. kulkowanie.

Śrutowanie z odsysaniem próżniowym całkowicie odwraca proces piaskowania: tutaj cząsteczki nie są wyrzucane na powierzchnię w celu obróbki przez sprężone powietrze, lecz przyspieszane przez zasysanie. W ten sposób śrut może być bezpośrednio przechwytywany, dzięki czemu proces jest bardzo czysty i nie powoduje iskrzenia.

Różne systemy przemysłowe przejmują automatycznie piaskowanie w poszczególnych obszarach maszyn – na przykład w robotach śrutowniczych lub w systemach śrutowania bębnowego. Obecnie, zautomatyzowane procesy piaskowania są również często stosowane w przemyśle ceramicznym do czyszczenia produktów po wypalaniu.

Przegląd środków do śrutowania

Liczba możliwych do zastosowania ścierniw jest bardzo duża, ponadto wszystkie ścierniwa dostępne są w różnych wielkościach ziarna. Powszechnie stosowane są m.in:

  • Korund (bardzo często stosowany, o dużej ścieralności, o ostrych krawędziach, nie zawierający ferrytu)
  • Piasek granatowy (bardzo twardy)
  • Śrut stalowy
  • Brązowy żwir
  • żużel wielkopiecowy (również bardzo często stosowany)
  • Granulki węglanu wapnia
  • różne tworzywa sztuczne
  • różne materiały ścierne na bazie ceramicznej
  • Ziarno drutu
  • Kulki szklane (piaskowanie kulek szklanych jako oddzielny proces)
  • Kulki stalowe

Wydmuchiwanie suchego lodu wykorzystuje specjalny środek do wydmuchiwania, a mianowicie granulki zamrożonego dwutlenku węgla. Jest to jedyne ścierniwo, które może być stosowane całkowicie bez pozostałości (oczywiście z wyjątkiem czystej wody do wysokociśnieniowej obróbki strumieniowo-ściernej).

Proces niskociśnieniowego strumienia wirowego

Jest to bardzo delikatny proces czyszczenia strumieniem wody pod niskim ciśnieniem (od około 0,1 bara). Strumień wody jest dodatkowo zawirowywany w głowicy pistoletu do śrutowania, aby nie uderzył w powierzchnię z pełną twardością. Proces ten jest szczególnie delikatny i może być stosowany również do bardzo wrażliwych powierzchni (np. kamień naturalny, wysokogatunkowe drewno). Proces JOS i proces MEOS są wariantami tej techniki obróbki strumieniowo-ściernej.

Wydmuchiwanie suchego lodu

W metodzie wydmuchiwania suchego lodu, jak już wspomniano, stosowane są granulki zamrożonego dwutlenku węgla. Bardzo zimne granulki o temperaturze -79 °C w momencie uderzenia w ziemię kruszą niechciane warstwy na powierzchni, natychmiast zamarzają i dzięki temu bardzo szybko się rozszerzają. Ta gwałtowna ekspansja powoduje, że niechciane warstwy po prostu złuszczają się z powierzchni.

Proces jest zasadniczo nieścierny, ponieważ granulki suchego lodu są stosunkowo miękkie, a ich twardość w skali Mohsa wynosi tylko 2 – 3, ale w razie potrzeby można je uczynić bardziej ściernymi przez dodanie twardszego ścierniwa.

Granulki suchego lodu nagrzewają się gwałtownie w kontakcie z powierzchnią i przechodzą w gazowy dwutlenek węgla, który po prostu ulatnia się do atmosfery. Oznacza to, że nie pozostają żadne pozostałości środka do piaskowania, które należałoby zutylizować (o ile nie dodaje się innych środków do piaskowania). Dzięki temu proces jest bardzo czysty i może być stosowany również bez kabiny do śrutowania i mobilnie na zewnątrz.

Koszty robót strzałowych

Koszty zleconej obróbki strumieniowo-ściernej zależą z jednej strony od ilości pracy, wymaganego czasu przygotowania oraz rodzaju i ilości użytego ścierniwa. Koszty wszelkich niezbędnych prac przygotowawczych związanych z materiałem do śrutowania należy z reguły pokryć oddzielnie.

Jednak prace śrutownicze wykonywane przez profesjonalistę zazwyczaj nie są tak drogie, jak się często szacuje. Za odrdzewianie lub usuwanie lakieru z całej karoserii samochodowej płaci się z reguły tylko 30-60 EUR za metr bieżący, przy usuwaniu lakieru z drewna trzeba liczyć się z reguły z 15-30 EUR za m². Usuwanie rdzy z felg samochodowych kosztuje zazwyczaj tylko od 15 do 30 euro za sztukę.

W przypadku fasad budynków, konwencjonalne metody obróbki strumieniowo-ściernej wymagają zazwyczaj ceny podstawowej w wysokości od 50 EUR do 100 EUR za godzinę oraz dodatkowej ceny za metr kwadratowy w wysokości 20 – 40 EUR za m².

Dokładne śrutowanie może być również droższe, dodatkowy wysoki nakład pracy (np. czas przygotowania) może również podnieść cenę, podczas gdy śrutowanie kilku części w tym samym czasie (np. części pojazdów lub części maszyn) może obniżyć ogólny koszt.

W przypadku mobilnego wydmuchiwania suchego lodu, zwykle żąda się kosztów od 150 EUR do 250 EUR za godzinę, a rozliczenie odbywa się prawie wyłącznie na podstawie stawek godzinowych.

Samemu wypiaskować?

Pomijając fakt, że w większości przypadków i tak brakuje niezbędnego wyposażenia (sprzęt do śrutowania, kabina do śrutowania), zwykle nie warto tego robić. Nieprofesjonalne prace (np. śrutowanie bez komory śrutowniczej i ochrony środowiska) są nie tylko bardzo niebezpieczne dla zdrowia, ale także powodują, że późniejszy wysiłek związany z czyszczeniem (usunięcie zużytego ścierniwa) jest z reguły nieproporcjonalny do rezultatu.

Wydmuchiwanie suchego lodu może być stosowane samodzielnie dzięki samorozpuszczającemu się ścierniwu, jeśli posiada się odpowiednie doświadczenie, ale sprzęt potrzebny do tego jest niezwykle drogi, wynajem jest zazwyczaj możliwy tylko w przypadku mniejszych urządzeń, a oferty wynajmu nie są szczególnie liczne. Nawet w przypadku mniejszych urządzeń, koszty wynajmu na jeden dzień wynoszą zazwyczaj od 130 do 300 EUR, plus, jako użytkownik prywatny, podatek VAT, koszty dostawy i koszt materiału do śrutowania. Więc w zdecydowanej większości przypadków nie będzie to warte zachodu.

Wniosek

Piaskowanie jest jednym z najważniejszych procesów wykańczania powierzchni w wielu dziedzinach. Nie można sobie wyobrazić dzisiejszego świata bez tego procesu. Obecnie istnieje odpowiedni proces obróbki strumieniowo-ściernej dla prawie każdej powierzchni i każdego celu obróbki – od usuwania rdzy z części samochodowych do usuwania graffiti z bardzo wrażliwych, zabytkowych fasad. Piaskowanie wiąże się z niemałym ryzykiem dla zdrowia i powinno być przeprowadzane wyłącznie przy użyciu profesjonalnego sprzętu i profesjonalnych procedur ochronnych przez odpowiednio przeszkolonych profesjonalistów. Jednak wysokie koszty urządzeń i sprzętu do obróbki strumieniowej sprawiają, że samodzielne stosowanie od samego początku nie jest opłacalne.