مقدمه:
در بخش اول مقاله خواندیم فرآیندی که طی آن ذرات ساینده تحت فشار هوا روی سطح قطعات فولادی پاشیده میشود تا برای رنگ‌کاری آماده شوند، ساب پاشی یا تمیزکاری پاششی (Abrasive blasting) نامیده میشود. متداول‌ترین انواع ساب پاشی، شن‌زنی (سندبلاست)، خیس‌پاشی (وت بلاست)، ساچمه‌پاشی (شات بلاست)، سنگریزه‌پاشی (گریت بلاست)، مکش‌زنی (وکیوم بلاست)، پاشش جوش شیرین (سودا بلاست)، فرچه‌زنی (بریستل بلاست)، یخ‌پاشی (آیس بلاست)، قلمی‌زنی (میکروبلاست) و تیله‌پاشی (بید بلاست). در این مقاله به توضیح فرایند شات بلاست پرداخته خواهد شد.
-شات بلاست ((Shotblasting
شات بلاست در حقیقت نوعی فرآیند سایش سطح یا پلیش فلزات است که از نظر مفهوم عملکردی مشابه با سندبلاست است اما از نظر جزئیات ذرات ساینده با سندبلاست تفاوت دارد؛ شات بلاست عبارت است از سایش سطوح مختلف با استفاده از ساچمه های فلزی (این ساچمه ها کروی شکل یا شکسته اند و جنس آنها میتواند از فولاد , گرانول سیلیکون، آلومینیوم، مس و …. باشد.). ساچمه های فلزی از طریق سیستم گریز از مرکز دستگاه با فشار به سمت سطح پرتاب می شوند.
فرایند شات بلاست، بسیار تهاجمی و مخرب تر از سندبلاست است، چرا که ذرات ساینده در این روش ساچمه های فلزی هستند که با فشار بسیار بالا به سمت سطوح پرتاب می‌شوند و همین عامل، احتمال آسیب زدن به سطح را افزایش می دهد. این فرایند تقریبا در هر صنعتی که با فلز سر و کار دارد به منظور پوسته زدایی بعد از عملیات ریختگری، زنگ زدایی، رنگ زدایی و تمیزکاری از جمله هوافضا، خودرو، ساخت و ساز، کشتی سازی، راه آهن، و بسیاری دیگر استفاده می شود.
–مکانیزم شات بلاست
مکانیزم تمیزکاری در شات بلاست بر مبنای مهار انرژی جنبشی است. به این شکل که مواد ساینده فلزی با انتقال و آزادسازی انرژی در برخورد با سطح قطعه، مواد زائد را می زدایند. نتیجه نهایی فرایند شات بلاست، به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:
*جرم ساچمه های ساینده
واضح است که هر چه جرم ساچمه های ساینده در شات بلاست بیشتر باشد، عمق اثر ضربات بیشتر خواهد بود. انتخاب جرم ساچمه ها تا حدود زیادی به سایز و جرم قطعه مورد نظر بستگی دارد. انتخاب نادرست وزن ذرات پرتابی ممکن است به قطعه شما آسیب بزند یا این که تاثیر مورد نظر را نداشته باشد.
*سرعت انتقال
کنترل سرعت انتقال ذرات باعث می شود فاصله زمانی فرایند شات بلاست تحت کنترل باشد. هر چه سرعت انتقال ساچمه ها به سطح بیشتر باشد، فرایند سریع تر انجام خواهد گرفت. البته در سرعت های بالا ضروری است که افزایش دما، سایندگی ساچمه ها و ثبات قطعه کاملا تحت کنترل کاربر باشد. معمولا سرعت ذرات در شات بلاست بین 50 تا 100 متر بر ثانیه است.
*زاویه برخورد
بهینه بودن زاویه برخورد ذرات به سطح در شات بلاست، باعث کاهش زمان فرایند و هزینه های آن می شود. برخی زوایای پرتابی ممکن است سبب فررفتگی آخال های سطحی به قطعه شوند. بنابراین زاویه برخورد ساچمه ها باید به درستی مهندسی شود.
*شکل ساچمه
این عامل تا حدود زیادی به شکل هندسی قطعه و خواص تمام کاری مورد نظر کاربر بستگی دارد. برای تمیزکاری گوشه های قطعه، ساچمه های زاویه دار و کوچکتری انتخاب می شوند. در حالی که برای تنش زدایی سطوح صاف تر، ساچمه های کروی مرجح هستند.
*درصد پوشش ضربه (Coverage)
درصد پوشش ضربه، وابسته به سایز ذرات پرتابی است. سایز ذرات پرتابی را نیز هندسه قطعه مشخص می کند. هرچه سایز ساچمه ها بزرگ تر باشد، درصد پوشش نیز بیشتر خواهد بود و فرایند از لحاظ زمانی کوتاه تر می شود.
-اجزای دستگاه شات بلاست
این دستگاه ها به طور کلی به ۴بخش تقسیم می شود که در صورت از کار افتادن هریک از این قسمتها کار سایر قسمتهای دستگاه مختل می شود. به طور کلی کار هماهنگ مابین این قسمتها به طور همزمان انجام عملیات شاتینگ را میسر می سازد. این قسمتها عبارتند از :
۱ – توربین دستگاه
وظیفه توربین در دستگاه شات بلاست تولید نیروی گریز از مرکز و پاشیدن ساچمه های فولادی با سرعت زیاد روی سطح قطعه قرار داده شده در دستگاه می باشد .
۲ – محفظه شاتینگ (دیگ دستگاه شات بلاست )
دیگ دستگاه شات بلاست محل نگه داری ساچمه ها می باشد که برای پاشش روی سطوح در نظر گرفته شده است.
۳ – الواتور شات ( بالابر ساچمه دستگاه شات بلاست)
به کمک این قطعه ساچمه ها به نازل انتقال داده می شوند.
۴ – هواکش و متعلقات آن ( که شامل محفظه فیلتر غبار خروجی دستگاه می باشد )
-انواع دستگاه های شات بلاست
*شات بلاست آویزی
بهینه ترین گزینه برای انجام عملیات ساچمه زنی و آماده سازی سطوح قطعات صنعتی با تیراژ بالا دستگاه های شات بلاست آویزی هستند. این دستگاه ها دارای انواع غیر مداوم و مداوم (پیوسته) اند که بسته به نوع قطعه و خط تولید قطعه، کاربری آن ها تعیین می شود. این ماشین ها دارای قلاب های تکی یا درختی آویزانی هستند که قطعات به صورت دستی توسط اپراتور یا ربات بر روی آن قرار می گیرند. پس از بارگیری آویز دستگاه، این آویز وارد محفظۀ پاشش دستگاه شده و درب دستگاه بسته می شود. واضح است که در انواع شات بلاست پیوسته این عمل وجود نخواهد داشت. بعد از آن، آویز حامل قطعات، حول محور خود شروع به گردش می کند و تمام وجوه قطعات مستقر بر روی خود را در معرض پاشش ساچمه های فولادی پرتاب شده توسط توربین های دستگاه قرار می دهد. بعد از مدت زمان تعیین شده توسط اپراتور دستگاه، عملیات شات بلاست به شکل اتوماتیک تمام می شود. قطعات برای تخلیه، بر روی آویز از دستگاه خارج می شوند. علاوه بر صرفه جویی در زمان، در حین ساچمه زنی در دستگاه های شات بلاست آویزی، دفرمه شدن قطعه صورت نخواهد گرفت که این عامل موجب میشود، جزء بهینه ترین گزینه ها برای صنایع خودرو،ریخته گری، صنایع و سازه های فولادی به شمار بیاید.
بسته به کاربرد مورد نظر، ساچمه زنی آویزی انواعی دارد که عبارتند از:
- ساچمه زنی آویزی مونوریل
- ساچمه زنی آویزی دو ریلی
- ساچمه زنی آویزی جرثقیلی
*شات بلاست تونلی (دروازه ای)
امروزه از این نوع شات بلاست برای زنگ زدایی، تمیزکاری و زبر کردن پیوسته قطعات مختلف استفاده می شود. در این سیستم تعدادی توربین شات بلاست در موقعیت ها و جهت گیری های مختلف نصب می شوند تا بتوانند به تمام سطوح دسترسی داشته باشند. یک کابین (تونل) تعبیه می شود که به این توربین ها وصل هستند. محصولاتی که باید تحت فرآیند ساچمه زنی قرار بگیرند، توسط روش های مختلفی وارد کابین شده و پس از تمیزکاری خارج می شوند. این دستگاه ها نیز انواعی دارند که مهم ترین آن ها عبارتند از:
- ساچمه زنی تونلی رولیک دار
- ساچمه زنی تونلی با کانویر سیمی
- ساچمه زنی تونلی با کانویر آویز
- ساچمه زنی با فیدر ویبره
- ساچمه زنی وایرمش
*شات بلاست بشکه ای
قدیمی ترین نوع دستگاه های ساچمه زنی توربینی، نوع بشکه ای است. در این دستگاه، قطعات از قسمت بالای بشکه شارژ می شوند. بر اثر چرخش بشکه قطعات نیز روی یکدیگر غلطیده و با پاشش ساچمه بر روی قطعه، کلیه سطوح قطعه تمیز می شوند. عمل تخلیه نیز می تواند از قسمت بالا یا پایین محفظه انجام شود که بستگی به سرعت عملیات و همچنین محل اجرا دارد.
*شات بلاست درامی (Drum)
نواع تکامل یافته سیستم بشکه ای، دستگاه های درامی هستند. از آن جایی که نوع بشکه ای استهلاک زیادی دارد، خصوصا برای تخلیه و بارگیری قطعات درماشین معمولی، سیستم هایی ابداع شدند که با حفظ قابلیت غلتیدن، کار را برای اپراتور تسهیل کنند. در این حالت به جای بشکه، از نوعی نوار نقاله استفاده می شود که همواره در حال چرخش است. قطعه روی این نوار غلتیده و توربین نیز از بالا با ساچمه آن را بمباران می کند. در پایان، قطعات پس از تمیز شدن تخلیه می شوند. این سیستم قابلیت جلاکاری و تمیزکاری کل زوایای قطعه به بهترین شکل را دارد.
*شات بلاست میزی
شات بلاست میزی پس از نوع درامی بیشترین متقاضی را دارد. این روش برای قطعاتی با ابعاد بزرگ مناسب است که نتوان به وسیله روش های بشکه ای و درامی عمل شات بلاست را روی آن ها انجام داد . در این حالت قطعه بر روی صفحه ای گرد که به دور خود می چرخد قرار می گیرد و پاشش ساچمه از توربین به گونه ای که کل زوایای قطعه را پوشش دهد، صورت میپذیرد.این ماشین ها علاوه بر قابلیت پوسته زدایی، پلیسه بری، حذف روغن و ماسه زدایی، با نصب برخی تجهیزات کنترلی، قادر به اجرای شات پینینگ نیز هستند. تعداد و قطر میز با توجه به قطعه تغییر می کنند. کارخانجات بزرگ صنایع ریخته گری آهنی و غیر آهنی، آهنگری، عملیات حرارتی تولید قطعات کوچک اتو مبیل و کارگاههای ماشین سازی و…. از مدل میزی برای تمیز کاری استفاده می کنند .
*شات بلاست میلگرد و مفتول
میلگرد و مفتول های فولادی پروفیل هایی هستند که معمولا الزام به شات بلاست دارند. البته این امر صرفاً به جهت تمیزکاری محض نیست بلکه ممکن است به جهت بهبود کیفیت پس از تولید آنها به روش کششی نیز ملاک باشد. عموما میل گرد ومفتول با قطر۲ تا ۸۰ میلی متر لازم است بلا فاصله پس از تولید ویا پیش از پذیرش رنگ وگاهی قبل از مصرف تمیزکاری گردیده حتی گاهی عایق کاری نیز می گردند، لذا ماشین های شات بلاست میلگرد و مفتول و سیم به نحوی طراحی و تولید می شوند که به دو صورت طولی و کلافی (بسته) قادر به پذیرش مفتول ها هستند.
-کاربردهای شات بلاست
- بر طرف کردن ناهمواری سطح قطعه های ریخته گری و بهبود سختی
- بر طرف شدن تنش پسماند کششی با وارد شدن تنش فشاری
- برطرف شدن عیوب سطحی از جمله خوردگی، ریز ترک و تخلخل
- افزایش عمر قطعات ریختگی و نوردی با نفوذ ساینده عمیق در قطعات
- تمیزکاری و بهبود خواص مکانیکی قطعات عظیم مانندچرخ دنده ها و شفت ها در زمان کم
- زنگ زدایی، ماسه زدایی و رنگ زدایی سطوح خارجی قطعات
- لایه برداری از سطوح انواع قطعات فورج شده
- آماده سازی قطعات حاصل از برشCNC مانند فرفورژه ها
- آماده سازی سطوح قبل از انجامجوشکاری، آبکاری، گالوانیزه کردن ، فلزکاری، لعاب کاری، پوشش دهی پلاستیکی، پوشش دهی شیشه ، حکاکی با اسید شیشه، ساچمه زنی و…
-تفاوت شات بلاست و سندبلاست
-شات بلاست بهتر است یا سند بلاست؟
پاسخ قطعی برای این سؤال وجود ندارد و نمیتوان دقیقاً مشخص کرد کدام فرایند برای سایش سطوح بهتر است! چراکه فاکتورهای زیادی وجود دارند که هر دو فرایند را تحت تاثیر قرار می دهند. فرایند سندبلاست یک عملیات آرام، همراه با سایش سطح با ضخامت کمتر است. فشار ذرات ساینده در این فرایند، قابل کنترل است و از این رو به ندرت در قطعات تخریب صورت می گیرد، امکان تغییر ذرات ساینده نیز در این روش وجود دارد. حتی زمانی که لازم باشد درجه صیقلی شدن سطح بالاتر باشد، در فرآیند سندبلاست می توان نوع ذرات ساینده و فشار دستگاه را تغییر داد. در مقابل از عملیات شات بلاست در مواقعی استفاده می شود که ذرات با ضخامت بیشتر و آلودگی‌های روی سطح با چسبندگی بالاتر باید مورد هدف قرار گیرند، این فرایند معمولا برای کارهای صنعتی تر و قطعات با تیراژ بالا و نیز سطوح مسطح بزرگ مانند بدنه کشتی ها و کف سالن ها به کار می رود. درمجموع، اگر فرایند سایش سطح با راندمان بالا برای برخی از قطعات فولادی و حساس نظیر چرخ دنده ها و شفت ها لازم باشد و همچنین محدودیت زمانی وجود داشته باشد، عملیات شات بلاست به جای سندبلاست توصیه می شود. اگرچه در این مورد توصیه می کنیم از سند بلاست برای از قطعات حساس استفاده شود.
– کلام آخر
در این مقاله مبحث “تفاوت سندبلاست و شات بلاست”، به تعاریف مختصری از این دو فرایند سایش سطح اشاره کردیم؛ ویژگی های هر کدام را بیان نمودیم و در نهایت، موارد کاربردی هر یک را ذکر کردیم. هر دو فرآیند شات بلاست و سندبلاست برای سایس سطوح فلزی و غیر فلزی به کار می روند؛ الازماً سندبلاست، یک فرایند سایشی سریع و مقرون به صرفه است؛ برای اجرای این عملیات به تجهیزات پیشرفته نیاز می باشد. فرایند شات بلاست از نظر تجهیزات و دستگاه ها گرانتر از سندبلاست می باشد. تکنیک های حذف آلودگی‌ها، زدودن بقایای رنگ، زنگ زدگی و تمیز کردن سطوح، در هر دو روش مشابه هستند. استانداردهای شات بلاست یا سایش سطح با ساچمه های فلزی با استانداردهای سند بلاست متفاوت است، اما در هر دو، ضخامت سطح، زبری سطح و رنگ صیقلی بودن مورد توجه قرار داده می شود. امید است مطالعه این نکات، اطلاعات مفیدی را از فرایند سایش در اختیار فعالان این حوزه قرار دهد.
