التحبيب بالرصاص: إعداد سطح الفولاذ، تقنيات التنظيف والتشطيب

التعريف والمفهوم الأساسي

تعتبر عملية التفجير بالرصاص عملية معالجة سطحية ميكانيكية تستخدم على نطاق واسع في صناعة الصلب لتنظيف وتحضير أو تعديل أسطح الصلب من خلال تأثير عالي السرعة لوسائط الكشط. تتضمن دفع جزيئات الكشط - عادةً كرات فولاذية أو حبيبات أو خرز - ضد قاعدة فولاذية لإزالة الملوثات والصدأ والقشور والطلاءات القديمة، بينما يتم في الوقت نفسه تحفيز خشونة السطح أو تشكيله.

الهدف الأساسي من التفجير بالرصاص هو تعزيز نظافة السطح، وتحسين الالتصاق للطلاءات اللاحقة، وتعديل خصائص السطح مثل الخشونة والضغط المتبقي. إنها خطوة حاسمة في التصنيع والصيانة وعمليات التشطيب، خاصة في تصنيع الصلب الهيكلي وبناء السفن وتصنيع السيارات وإنتاج المعدات الصناعية.

في نطاق أوسع من طرق إنهاء سطح الصلب، يتم تصنيف التفجير بالرصاص كطريقة تحضير سطح ميكانيكية. يتم تمييزها عن التنظيف الكيميائي، والمعالجات الكهروكيميائية، والعمليات الحرارية من خلال اعتمادها على طاقة التأثير الفيزيائية لتعديل السطح. تتيح مرونتها لكل من تنظيف السطح وتشكيل السطح، مما يجعلها عملية أساسية في هندسة السطح.

الطبيعة الفيزيائية ومبادئ العملية

آلية تعديل السطح

أثناء عملية التفجير بالرصاص، يتم تسريع وسائط الكشط بواسطة معدات متخصصة - مثل التوربينات، وآلات التفجير بالدواليب، أو أنظمة التفجير بالهواء - وتوجيهها نحو السطح الفولاذي بسرعات عالية، تتراوح عادةً من 20 إلى 100 متر في الثانية. تتسبب الطاقة الحركية لجزيئات الكشط في تأثيرات ميكروية ونانوية تقوم بإزاحة الملوثات السطحية والصدأ والقشور القديمة والطلاءات.

على المستوى المجهري، يتسبب التأثير في تشوه بلاستيكي لطبقة السطح، مما يخلق ملفًا خشنًا يتميز بالانبعاجات الدقيقة، والنتوءات، والشقوق الدقيقة. تعزز هذه الخشونة التداخل الميكانيكي مع الطلاءات اللاحقة، مما يحسن من قوة الالتصاق. كما أن العملية تحفز أيضًا ضغوط انضغاطية متبقية في طبقة السطح، مما يمكن أن يحسن من مقاومة التعب وأداء مقاومة التآكل.

كيميائيًا، لا تتضمن عملية التفجير بالرصاص عوامل تفاعلية؛ ومع ذلك، فإن الإزالة الفيزيائية للأكاسيد والملوثات تكشف عن سطح فولاذي جديد، يمكن أن يكون أكثر تفاعلاً وأفضل استعدادًا للطلاءات الواقية. تتميز المنطقة البينية بين السطح المعالج وأي طلاء لاحق بزيادة خشونة السطح وملف نظيف خالٍ من الأكاسيد، مما يسهل الربط الميكانيكي القوي.

تركيب الطلاء وبنيته

تتكون الطبقة السطحية الناتجة عن التفجير بالرصاص بشكل أساسي من فولاذ نظيف ومطهر مع طبوغرافيا خشنة. تظل البنية المجهرية للسطح المعالج غير متغيرة إلى حد كبير من حيث الخصائص الكلية ولكنها تظهر بنية مجهرية سطحية معدلة مع زيادة في مساحة السطح والانبعاجات الدقيقة.

تتراوح السماكة النموذجية للتعديل السطحي المتبقي - مثل الملف الخشن - في حدود بضع ميكرومترات إلى عشرات الميكرومترات، اعتمادًا على معلمات العملية ومتطلبات التطبيق. على سبيل المثال، في التحضير للطلاء أو الطلاء، غالبًا ما يتم تحديد ملف السطح (أو الخشونة) ضمن نطاق معين (مثل 50-100 ميكرومتر في ارتفاع الملف) لتحسين الالتصاق.

في بعض الحالات، يتم استخدام التفجير بالرصاص لإنشاء أنسجة سطحية محددة، مثل تأثيرات الصدم لتحفيز الضغط المتبقي أو خشونة السطح لالتصاق الطلاء. تشمل التباينات أنواعًا مختلفة من وسائط الكشط، والأحجام، وكثافات العملية، والتي تؤثر على الخصائص المجهرية والطبوغرافية للسطح.

تصنيف العملية

يتم تصنيف التفجير بالرصاص كمعالجة سطحية ميكانيكية ضمن الفئة الأوسع من عمليات إنهاء الكشط. إنه مرتبط بطرق أخرى مثل التفجير بالحبيبات، والتفجير بالخرز، والصدم بالرصاص، ولكن لكل منها تمييزات محددة.

عادةً ما تستخدم عملية التفجير بالحبيبات جزيئات كاشطة زاوية للتنظيف العدواني، بينما تستخدم عملية التفجير بالخرز وسائط كروية لإنهاء أكثر سلاسة. تعتبر عملية الصدم بالرصاص عملية تفجير بالرصاص محكومة تهدف إلى تحفيز ضغوط انضغاطية مفيدة لتحسين عمر التعب.

تشمل أنواع التفجير بالرصاص:

• التفجير بالدواليب: يستخدم دواليب دوارة لدفع وسائط الكشط.
• التفجير بالرافعة أو الخزانة: للمكونات الكبيرة أو المعقدة، مع غرف مغلقة.
• التفجير بالرصاص المحمول أو المتنقل: للتطبيقات في الموقع.
• التفجير بالرصاص الرطب: يتضمن الماء لتقليل الغبار وتحسين إنهاء السطح.

كل نوع مصمم لتلبية احتياجات التطبيق المحددة، وظروف السطح، والاعتبارات البيئية.

طرق التطبيق والمعدات

معدات العملية

تشمل المعدات الأساسية لعملية التفجير بالرصاص آلات التفجير، والتي يمكن تصنيفها كآلات تفجير بالدواليب، أو آلات تفجير بالتوربينات، أو أنظمة التفجير بالهواء.

• آلات التفجير بالدواليب تستخدم دواليب مركزية مزودة بشفرات تسارع وسائط الكشط في مسار دائري. إنها مناسبة للمكونات الكبيرة والثقيلة والمعالجة عالية الحجم.
• آلات التفجير بالتوربينات تستخدم توربينات عالية السرعة لدفع وسائط الكشط، مما يوفر تحكمًا دقيقًا ومعالجة سطحية متجانسة.
• أنظمة التفجير بالهواء تستخدم الهواء المضغوط لتسريع جزيئات الكشط الدقيقة، وهي مثالية للأسطح الحساسة أو المفصلة.

تشمل المبادئ الأساسية للتصميم تدفق الكشط المتحكم فيه، وضغط التفجير القابل للتعديل، وأنظمة إعادة تدوير الوسائط. تتميز المعدات الحديثة بأنظمة تحكم آلية، وجمع الغبار، وفصل الوسائط لضمان جودة متسقة والامتثال البيئي.

تشمل الميزات المتخصصة للتحكم الأمثل في العملية شدة تفجير قابلة للتعديل، وتحديد موضع الفوهة المتغيرة، ومراقبة في الوقت الحقيقي للمعلمات مثل الضغط، ومعدل التدفق، وحالة وسائط الكشط.

تقنيات التطبيق

تشمل إجراءات التفجير بالرصاص القياسية:

• فحص السطح وتنظيفه لإزالة الملوثات الكبيرة.
• اختيار وسائط الكشط المناسبة بناءً على المادة، وملف السطح المطلوب، والاعتبارات البيئية.
• معايرة ضغط التفجير والمسافة من الفوهة لتحقيق خشونة السطح المستهدفة.
• تغطية منهجية لكامل مساحة السطح، غالبًا مع تمريرات متداخلة لضمان معالجة متجانسة.
• تنظيف ما بعد التفجير لإزالة الوسائط المتبقية والغبار.

تشمل المعلمات الحرجة للعملية ضغط التفجير (عادةً 0.3-0.8 ميجا باسكال)، وحجم وسائط الكشط (يتراوح من 0.1 إلى 2 مم)، وزاوية الفوهة (عادةً 15-30 درجة)، والمسافة من السطح (عادةً 200-500 مم). يتم مراقبة هذه المعلمات عبر أجهزة الاستشعار ويتم التحكم فيها من خلال أنظمة آلية للحفاظ على اتساق العملية.

في خطوط الإنتاج، يتم دمج التفجير بالرصاص مع محطات المعالجة المسبقة (مثل إزالة الشحوم، وإزالة الصدأ) وخطوات المعالجة اللاحقة (مثل تطبيق الطلاء، والفحص).

متطلبات المعالجة المسبقة

قبل التفجير بالرصاص، يجب أن تكون الأسطح خالية من الزيت والشحوم والأوساخ والصدأ أو القشور السائبة. تضمن نظافة السطح تأثير الكشط الفعال وتمنع تلوث الطلاءات اللاحقة.