معرفی شات بلاست
یکی از روش‌های صیقل‌کاری سطوح، فرآیند شات بلاست است. Shot Blast یا شات بلاست در لغت به‌معنای ساچمه‌زنی بوده و در این فرآیند، ساچمه‌هایی کروی شکل و یا شکسته به کمک نیروی مکانیکی و یا گریز از مرکز به سطح قطعه با هدف صیقل‌کاری و تمیزکاری پرتاب می‌شوند.
در بسیاری موارد، انجام این روش یکی از مهم‌ترین مراحل برای رسیدن به کیفیت موردنظر است و در صنایعی مانند هوافضا، سازه‌های عمرانی و غیره کاربرد گسترده‌ای دارد؛ چراکه از خوردگی فلزات جلوگیری می‌کند.
ساینده چیست؟
ساینده، ماده‌ای جامد و سخت است که به هدف پرداخت سطوح، مورد استفاده قرار می‌گیرد. سختی بالای مواد ساینده، منجر به لایه‌برداری مناسب آن‌ها می‌گردد. ساینده‌ها، یکی از اجزای اصلی در فرآیند شات بلاست هستند.
جنس ساینده‌های مصرفی در شات بلاست از چیست؟
ساچمه‌های به کار رفته در این فرآیند، غالبا از جنس فولاد، مس و یا آلومینیوم هستند.
نحوه کار دستگاه شات بلاست چگونه است؟
مکانیزم تمیزکاری در این روش بر مبنای مهار انرژی جنبشی است. به این صورت که ساچمه‌های کروی شکل با انتقال و آزادسازی انرژی در برخورد با سطح قطعه، مواد اضافی را از بین می‌برند.
نتیجه نهایی شات بلاست به چه عواملی وابسته است؟
- جرم ساچمه‌های ساینده
طبیعتا هر چه‌قدر جرم ساچمه‌های ساینده در این فرآِیند بیشتر باشد، عمق اثر ضربات بیشتر خواهد بود. انتخاب جرم ساچمه‌ها به سایز و جرم قطعه مورد نظر بستگی دارد. انتخاب نادرست وزن ذرات پرتابی، احتمال آسیب دیدن قطعه را بالا می‌برد.
- سرعت انتقال
کنترل سرعت انتقال ذرات باعث می‌شود فاصله زمانی فرآیند شات بلاست تحت کنترل باشد. هر چه‌قدر سرعت انتقال ساچمه‌ها به سطح بیشتر باشد، فرآیند سریع‌تر انجام خواهد گرفت. قابل توجه است که در سرعت‌های بالا افزایش دما، سایندگی ساچمه‌ها و ثبات قطعه باید کاملا تحت کنترل کاربر باشد. به‌طور معمول، 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 تسریع فرآیند و کم شدن هزینه‌ها می‌شود. برخی زوایای پرتابی ممکن است سبب فررفتگی آخال‌های سطحی به قطعه شوند. بنابراین زاویه برخورد ساچمه‌ها باید به درستی بررسی شود.
- شکل ساچمه
این عامل تا حدود زیادی به شکل هندسی قطعه بستگی دارد. برای تمیزکاری گوشه‌های قطعه، ساچمه‌های زاویه‌دار و کوچک‌تری انتخاب می‌شوند. در حالی که برای تنش‌زدایی سطوح صاف‌تر، ساچمه‌های کروی شکل را به کار می‌گیرند.
- درصد پوشش ضربه
درصد پوشش ضربه، وابسته به سایز ذرات پرتابی است. سایز ذرات پرتابی را نیز هندسه قطعه مشخص می‌کند. هرچه سایز ساچمه‌ها بزرگ‌تر باشد، درصد پوشش نیز به تبع آن، بیشتر خواهد بود و فرآیند از لحاظ زمانی کوتاه‌تر می‌شود.
دستگاه شات بلاست از شش قسمت اساسی تشکیل شده است:
- توربین
- کابین
- سیستم نگهداری و انتقال قطعات
- آسانسور
- جدا کننده
- گردآورنده گرد و غبار
توربین
ذرات ساینده توسط نیروی گریز از مرکز ناشی از انواع توربین، به سطح قطعه پرتاب می شوند. توربین قلب هر دستگاه شات بلاست است. کارایی و اثر تمیز کردن تا حد زیادی به عملکرد توربین و اجزای آن بستگی دارد. عملکرد توربین مشابه عملکرد فن یا پمپ گریز از مرکز است. در دستگاه شات ممکن است، یک یا تعداد بیشتری توربین به گونه ای قرار بگیرند، که مواد ساینده بتواند کل سطح ماده را برای تمیز کردن بپوشاند.
شکل و اندازه قطعات، تعداد توربین های مورد استفاده در یک ماشین را تعیین می کند. توان موتور توربین، بر اساس درجه تمیز کردن مورد نیاز تعیین می شود.
کابین شات
کابین دستگاه، حاوی گرد و غبار و ساینده است. یک سیستم جمع کننده گرد و غبار ، فشار هوا را در داخل دستگاه کاهش می دهد؛ در نتیجه از خروج گردوغبار به محیط بیرون جلوگیری می کند.
به دلیل سرعت بالای ذرات ساینده (50-100 متر بر ثانیه) ،کابین از فولاد کم کربن با یک آستر داخلی از جنس مواد مقاوم در برابر سایش، از جمله صفحات آلیاژی با مقاومت بالا و ترکیبات لاستیکی ضخیم ساخته می شود. در مناطقی که تحت برخورد مستقیم و سریع قرار دارند، از صفحات فولادی آلیاژی با سختی RC 64 استفاده می شود.
سیستم نگهداری و انتقال قطعات
جابجایی و مدیریت قطعات از طریق فرایند شات بلاست، به عوامل مختلفی بستگی دارد. بسته به اینکه قطعات بزرگ یا کوچک باشند، وزن قطعات در چه محدوده ای باشد و…، از سیستم های مختلف شات بلاست می توان استفاده کرد.
سیستم بازیابی و تمیزکننده مواد ساینده
گردش و تمیز کردن مواد ساینده برای حفظ سیکل تمیزکاری مداوم یک نیاز اساسی است. در تجهیزات معمول، پس از برخورد، مواد ساینده در قیف زیر دستگاه، جمع آوری می شوند.
سپس موادساینده، توسط نوار نقاله به آسانسور منتقل می شوند.
آسانسور
اکسیدهای حذف شده و سایر آلودگی ها را به یک جداکننده و شستشودهنده هوا که در قسمت بالایی دستگاه قرار دارد حمل می کنند. ساینده های تمیز شده در قیف بالایی (جعبه تغذیه) جمع شده و سپس توسط نیروی جاذبه به توربین منتقل می شوند.
ظرفیت چرخش و تمیزکردن ساینده در هر دستگاه به قدرت شات مورد استفاده برای توربین ها مربوط می شود.
جداکننده
قبل از اینکه ساینده ها برای استفاده مجدد به توربین وارد شوند، این مواد باید از تمام آلودگی ها پاک شوند. این نقش جدا کننده هوا است.
سیستم جمع کننده گرد و غبار
گرد و غبار تولیدشده، از کابین ماشین خارج شده و به طور مداوم توسط این سیستم جمع می شود. تغییر در جریان هوا باعث کاهش کارایی جمع کننده می شود و در نتیجه منجر به کاهش استحصال گرد و غبار، از بین رفتن قدرت تمیز کردن و ایجاد گرد و غبار در منطقه تولید می شود.
همه این سیستم ها می توانند خودکار باشند، که باعث افزایش تولید، کاهش نیاز به اپراتور و تکرارپذیری فرآیند خواهد شد.
فرآیند شات‌‌بلاست در چه مواردی کاربرد دارد؟
شات بلاست به‌طور کلی با هدف بهبود خواص سطحی قطعات انجام می‌شود. شات بلاست در موارد بسیاری کاربرد دارد که به شرح زیر می‌باشد:
- آماده‌سازی سطوح قبل از پوشش دهی با زینک فلیک، گالوانیزاسیون و غیره
- از بین بردن تنش پسماند کششی با وارد شدن تنش فشاری
- از بین بردن ناهمواری سطح قطعه‌های ریخته‌گری و بهبود سختی
- برطرف کردن عیوب سطحی همچون خوردگی، تخلخل و ترک‌های ریز
- افزایش عمر مفید قطعات ریختگی و نوردی با نفوذ ساینده عمییق در قطعات
- لایه‌برداری از سطوح قطعات فورج شده
- تمیزکاری و بهبود خواص مکانیکی قطعاتی همچون چرخ دنده‌ها و شفت‌ها در مدت زمان کوتاه
- آماده‌سازی قطعات حاصل از برش CNC (مانند فرفورژه‌ها)
- زنگ زدایی، ماسه‌زدایی و رنگ‌زدایی سطوح خارجی قطعات
