Лако-красочные материалы — производство

Для механической очистки поверхности металлов и других мате­риалов от загрязнений — окислов, шлама, старых покрытий — приме­няют ручной и механизированный инструмент, галтовочные бараба­ны, аппараты струйной абразивной обработки.

Выбор того или иного оборудования определяется объемом ра­бот, габаритами очищаемых изделий, характером загрязнений и тре­бованиям к поверхности.

14.1.1. Ручной и механизированный инструмент. Ручной и ме­ханизированный инструмент наиболее часто используют при очистке участков поверхности крупногабаритных изделий. Рабочими органа­ми инструмента служат механические щетки, иглофрезы, шлифо­вальные круги, шайбы и ленты с нанесенными на них абразивными материалами, бойки отбойных молотков и др.

Металлические щетки. Очистку металлическими щетками при­меняют преимущественно для удаления ржавчины и различных меха­нических загрязнений с поверхности металла. Очистку проводят как вручную, так и при помощи специальных электрических и пневмати­ческих машин. Материалом щеток могут быть (в зависимости от ма­териала очищаемого изделия): мало — и высокоуглеродистые стали, нержавеющая сталь, латунная и медная проволоки диаметром 0,05-0,3 мм.

Очистка щетками, несмотря на простоту и малую стоимость инстру­мента, неэффективна даже при механизированном процессе, так как ма­лопроизводительна, трудоемка, а выделяющаяся пыль окислов металла сильно загрязняет атмосферу в рабочей зоне. Кроме того, ржавчина и окалина, находящиеся в глубоких порах, при очистке щетками практиче­ски не удаляются. Поэтому очистку щетками применяют ограниченно — там, где по техническим возможностям исключено или нецелесообразно использование других, более совершенных методов.

Иглофрезы, в отличие от щеток позволяют удалять с поверхно­сти не только ржавчину, но и окалину. Принцип очистки заключается в том, что специальным режущим инструментом — иглофрезой — сре­зают тонкий слой металла вместе с загрязнением.

Иглофреза (рис. 104) представляет собой микрорезцовую фрезу в виде тела вращения с большим числом плотно упакованных и запрес­сованных резцов, изготовленных из отрезков высокопрочной прово­локи. Особенностью иглофрез является их способность к самозатачи­ванию в процессе работы.

Очистка поверхности металлов иглофрезами — относительно де­шевый и экономичный способ, пригодный, однако, при небольших объемах работ.

Шлифовальные круги и прочие абразивные материалы (лента, диски и т. д.) обычно являются частью механизированного инстру­

мента — шлифовальных и полировальных машинок и станков, имею­щих электро — или пневмоприводы. Их применяют для сглаживания поверхности металла (снятие выступов от сварных швов, удаление заусениц, облоя, округление острых кромок), для удаления ржавчины и особенно окалины с небольших участков поверхности, а также для шлифования и полирования покрытий на промежуточных и завер­шающей стадиях их изготовления. Наиболее часто используют (осо­бенно для шлифования) машинки вращательного и возвратно­поступательного действия.

14.1.2. Галтовочные барабаны. Очистка в галтовочных бараба­нах применяется в основном при подготовке поверхности мелких из­делий. Принцип работы основан на механическом воздействии абра­зивов, взаимном трении и соударении изделий. Применяют галтовоч­ные барабаны, совершающие вращательное и колебательное движе­ния; последнего типа барабаны нередко называют вибрационными. По форме барабаны могут быть цилиндрическими, многогранными и бочкообразными; по режиму работы — периодического и непрерывно­го действия. Наибольшее применение получили барабаны с периоди­ческой механизированной загрузкой и выгрузкой.

14.1.3. Аппараты струйной абразивной обработки. Принцип действия аппаратов струйной абразивной обработки основан на со­общении кинетической энергии частицам абразивного материала и их направленной подаче на очищаемое изделие. Это достигается за счет струи сжатого воздуха, воды или действия центробежной силы. При ударе о преграду (изделие) частицы благодаря запасенной энергии вызывают поверхностное разрушение и деформацию материала, следствием чего является удаление окислов и других загрязнений с поверхности.

В качестве абразивного материала применяют кварцевый песок и металлическую дробь разных видов (чугунную литую и колотую, стальную литую, колотую, рубленную). В зависимости от абразива и способа его подачи на поверхность различают аппараты для дробест­руйной и пескоструйной обработки, аппараты для гидроабразивной обработки и дробеметные аппараты. Они могут быть стационарными и передвижными, периодического и непрерывного действия.

Аппараты для дробеструйной обработки наиболее широко рас­пространены в промышленности. Их достоинства: относительно высокая производительность, отсутствие пыления (в отличие от пескоструйных аппаратов), экономичность работы вследствие многократного использо-

20 Крутько Э. T., Прокопчук H. Р.

вания дроби. В зависимости от способа подачи абразивного материала к соплу струйной головки эти аппараты делятся на три типа: нагнетатель­ного, всасывающего и гравитационного действия (рис. 105).

В аппарате нагнетательного действия (рис. 105, а) абразивный материал из бункера 3 через клапан 4 подается в герметичную каме­ру 5, находящуюся под давлением воздуха, а из нее — в смесительную камеру б, где подхватывается потоком воздуха, поступающего из ма­гистрали по трубопроводу 1. Смесь воздуха с абразивом по шлангу 7 направляется в головку с соплом и затем в виде струи выбрасывается на очищаемую поверхность изделия.

Аппараты нагнетательного действия могут быть одно — и двухка­мерными. Однокамерные аппараты имеют бункер небольшого объема (0,125-0,25 м3), что обеспечивает работу установки примерно в тече­ние 30 мин. Двухкамерные аппараты позволяют работать в непрерыв­ном режиме и состоят из корпуса, разделенного на две части (верх­нюю и нижнюю), каждая из которых представляет собой камеру с загрузочным клапаном.

В аппарате всасывающего действия (рис. 105, б) абразивный ма­териал из бункера 3 засасывается струей сжатого воздуха, поступаю-

щего по патрубку 2, в сопло, где и создается необходимое разреже­ние. Благодаря эжекции абразив засасывается через трубопровод I в смесительную камеру 6 струйной головки 8. В отличие от аппаратов нагнетательного действия смешение абразива с воздухом во всасы­вающих аппаратах происходит лишь перед самым выходом из сопла. Они просты по устройству и безотказны в работе, у них меньше из­нашиваются сопла и шланги, но производительность их мала.

В аппаратах гравитационного действия (рис. 105, в) абразивный ма­териал из бункера 3 ссыпается под действием силы тяжести по кольце­вому отверстию клапана 4 в смесительную камеру, смешивается с посту­пающим туда сжатым воздухом и направляется в струйную головку 8. В некоторых разновидностях аппаратов гравитационного действия смеше­ние абразива с воздухом может происходить перед самым выходом из сопла. Гравитационные дробеструйные аппараты просты по устройству, бесперебойны в работе, потребляют мало сжатого воздуха. Наиболее целесообразно их использовать с неподвижно закрепленными струйны­ми головками, например при автоматической очистке.

В аппаратах дробеструйной очистки применяются струйные го­ловки с соплами соответственно нагнетательного или всасывающего действия. Конструкции головок с соплами изображены на рис. 106. Сопло является одной из наиболее ответственных деталей аппаратов струйной очистки. От его конструкции, диаметра проточной части и материала, из которого оно изготавливается, во многом зависят про­изводительность и экономичность аппаратов струйного действия. Диаметры проточной части сопел колеблются от 6 до 16 мм. Сопла меньших размеров применяют для очистки мелких и средних изделий сложной конфигурации, а сопла больших размеров — для обработки крупных изделий. Отношение длины сопла к его диаметру обычно в пределах от 10 до 15 (в зависимости от диаметра).

* В процессе работы сопла быстро изнашиваются, поэтому их изго­тавливают в виде сменной вставки 2, которую закрепляют в корпусе 3 накидной гайкой 1. Корпус соединяется со шлангом 5 с помощью хомутика 4. Стойкость сопла зависит от материала и его конструкции. Так, стойкость рабочей части сопла, выполненной из стали или чугу­на, составляет 3-7 ч, из минералокерамического сплава — 30-40 ч, из карбида вольфрама — 800-1000 ч. Стойкость усовершенствованного сопла с минералокерамической вставкой, в котором внутренняя по­верхность подводящего канала в корпусе плавно, без зазора переходит в рабочую часть сопла, 100-200 ч.

Аппараты для пескоструйной обработки применяют при усло­вии исключения запыленности рабочего места, отсутствия воздейст­вия пыли на обслуживающий персонал. Это достигается применени­ем беЬпыльных пескоструйных аппаратов, аппаратов и установок дистанционного управления, работающих в автоматическом режиме, а также использованием хорошо вентилируемых камер.

Беспыльные пескоструйные аппараты по конструкции аналогич­ны аппаратам для дробеструйной обработки. Они снабжены устрой­ством для отсасывания отработанного абразивного материала и обра­зовавшейся пыли и имеют автоматическую систему регенерации аб­разива с целью его многократного использования. Струйная головка таких аппаратов имеет на конце концентрично расположенные со­пла — раструб и мягкую металлическую торцовую полую головку — щетку, прилегающую к обрабатываемой поверхности.

В большинстве случаев очистка изделий пескоструйными аппара­тами (как и дробеструйными) проводится в кабинах, камерах, бараба­нах или колоколах вручную или автоматически. При ручной обработ­ке изделий небольших и средних размеров рабочий находится вне камеры (кабины). Наблюдение за процессом очистки осуществляется через окно, имеющееся в аппарате. Во втором случае перемещение и вращение изделий (в случае необходимости) и движение струйных головок с соплами механизированы. Кабины (камеры) оборудуются мощной системой вентиляции, предотвращающей распространение пыли в окружающее помещение, а также фильтрами и уловителями абразивных материалов и пыли и хорошим освещением. Очистка сжатого воздуха, подаваемого в аппарат, осуществляется масловодо — отделителями.

В качестве примера на рис. 107 приведено устройство аппарата Г-93А всасывающего действия, применяемого при ручной очистке не-

больших изделий. Нижняя часть аппарата выполнена в виде бункера 2, загрязненный воздух удаляется через воздуховод 7; окно 5 служит для наблюдения за очисткой изделий. Рабочее пространство освещается све­тильником 6. Струйная головка 4 с соплом жестко закреплена внутри камеры. Аппарат оборудован сепаратором 9, установленным в верхней части и предназначенным д ля отделения пыли и мелких частиц.

Пескоструйные барабаны и колокола применяются для очистки мелких изделий несложной конфигурации. Изделия помещают во вращающийся барабан, поверхность которого с внутренней стороны облицована резиной, а струйные головки с соплами введены через осевые отверстия торцовой части барабана. Вращение барабана осу­ществляется с частотой 40 об/мин. Для предотвращения загрязнения окружающей среды барабаны устанавливают в камеры, оснащенные пылеуловителями, фильтрами и вытяжной вентиляцией.

Аппараты гидроабразивной очистки поверхности изделий, применяемые в промышленности, весьма разнообразны и различают­ся системой приготовления водной суспензии абразивных материа­лов, способом подачи ее к соплу струйной головки и устройством ускорения движения струи (рис. 108).

Водная суспензия абразивных материалов может подаваться к со­плу струйной головки (и, соответственно, к поверхности обрабаты-

20* Крутько Э. T., Прокопчук Н. Р.

ваемых изделий) под давлением сжатого воздуха (рис. 108, б), при помощи насоса (рис. 108, г), посредством быстровращающегося рото­ра (рис. 108, д).

Поскольку при очистке в аппаратах используются высокоабразив­ные материалы (кварцевый песок, молотый гранит, карбиды кремния и бора, молотое стекло), срок службы сопел головок невелик. Сопла, из­готовленные из отбеленного чугуна или стали 45, служат 8-12 ч. Более высокую стойкость имеют металлокерамические сопла.

Гидроабразивную очистку изделий проводят в камерах закрытого типа, оборудованных системой вытяжной вентиляции с сепараторами для отделения влаги от абразива и отсасывания воздуха, а также ем­костями для отработанной суспензии. Достоинствами аппаратов гид­роабразивной очистки являются повышенная в 2-3 раза производи­тельность по сравнению с механизированным инструментом для очи­стки, отсутствие пыления и лучшие условия труда. Однако примене­ние этих аппаратов связано с повышенным расходом абразивных ма­териалов; кроме того, возникает быстрая коррозия очищенных влаж­ных поверхностей, вследствие чего требуется дополнительная про­мывка изделий с пассивацией их поверхности и последующей суш­кой. В результате стоимость очистки повышается.

Дробеметные аппараты применяются для очистки отливок, по­ковок, штампованных изделий и листового материала с толщиной стенок более 5 мм от окалины, ржавчины, формовочной земли, заусе­ниц. Они могут быть периодического и непрерывного действия. Ап­параты непрерывного действия применяются при очистке изделий в условиях поточного производства. В этом случае они оборудованы подвесными или напольными конвейерами. Для очистки небольших деталей в условиях единичного или мелкосерийного производства применяются столы (вращающиеся или неподвижные), на которые устанавливают или укладывают изделия.

Несмотря на различие конструкций и габаритов дробеметных ус­тановок, они имеют общее устройство и состоят из следующих ос­новных элементов: приспособления для подачи изделий под струю дроби (столы, тележки, конвейеры), дробеметного аппарата, системы циркуляции отработанной дроби и системы сепарации дроби (сита, магнитные, воздушные или электронные сепараторы).

В дробеметном аппарате (рис. 109) дробь из бункера подается в импеллер (турбинку); его лопасти, вращаясь вокруг оси, передвигают дробь к окну, через которое она попадает на лопатки ротора и оттуда с большой скоростью — на очищаемое изделие. В отличие от дробе­струйных аппаратов в дробеметных дробь выбрасывается с большой скоростью (70-80 м/с), в результате чего она оказывает не только скалывающее, но и частично абразивное воздействие на поверхност — , ный слой очищаемого металла.

Основным узлом дробеметного аппарата является ротор, имеющий восемь или, реже, четыре лопатки. Ротор закрепляется между двумя крышками и получает вращение от электродвигателя. Частота вращения рабочего колеса ротора 2000-3000 об/мин. В процессе эксплуатации ло­патки ротора и импеллер подвергаются значительному износу. Средний срок службы литых чугунных лопаток действующих установок составляет 30-80 ч. При использовании хромистых чугунов, а также при специальной

термической обработке и оптимальной геометрии может быть повышен срок службы лопаток и импеллера до 1400 ч.

По способу подачи дроби на лопатки аппараты подразделяются на импеллерные, гравитационные и всасывающие (рис. 110).

Дробеметные аппараты по сравнению с пескоструйными характе­ризуются более высокой производительностью при меньшем расходе энергии. Они создают меньшую запыленность и позволяют механи­зировать и автоматизировать процессы очистки. Основным недостат­ком их является невозможность обработки тонкостенных изделий и изделий сложной конфигурации.

мической очистки изделий

Удаление жировых загрязнений, старой краски, а также окалины и ржавчины с поверхности металлических изделий иногда произво­дят термическим способом — путем обработки поверхности изделий пламенем газовой горелки, чаще кислородно-ацетиленовой. При этом происходит сжигание органических веществ, имеющихся на поверхности, растрескивание окалины вследствие различий в коэф­фициентах линейного расширения окислов и металла и разрыхление ржавчины.

Для термической очистки используются различного типа ручные горелки (например, УР, СУ, ГАЗ-1 и др.). Ширина факела кислород­но-ацетиленовой горелки может достигать 160 мм, а производитель­ность очистки 0,006 м2/с.

После обработки поверхности газопламенным методом отстав­шую окалину, рыхлые слои ржавчины и других загрязнений удаляют механическими щетками, струйной промывкой водой и другими спо­собами. Поэтому термическая очистка применяется в основном для металлических конструкций с толщиной стенок более 6 мм, например мостовых сооружений. Находят применение и камерные установки термической очистки периодического и непрерывного действия.

Безопасность процесса обеспечивается системой автоматики, от­ключающей подачу газа в горелки при остановке вентилятора высо­кого давления или вытяжного вентилятора, а также при снижении напора воздуха в воздуховодах.