Phun Cát (Bắn Cát) Là Gì? Ứng Dụng Của Phương Pháp Bắn Cát

Trong bước xử lý và chuẩn bị bề mặt vật liệu, bên cạnh máy phun bi làm sạch thì phương pháp phun cát (bắn cát) cũng là một kỹ thuật làm sạch mạnh mẽ, loại bỏ hiệu quả rỉ sét, lớp sơn cũ, bụi bẩn và nhiều loại tạp chất khác. Với chi phí đầu tư ban đầu thấp, phun cát vẫn là một giải pháp phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp.

Bài viết này, VNTECH sẽ chia sẻ tới quý vị toàn bộ thông tin về phương pháp phun cát (bắn cát) và ứng dụng của phương pháp này.

Nội dung bài viết

1 Phun cát là gì?
- 1.1 Nguyên lý của phun cát làm sạch
- 1.2 Cấu tạo của máy phun cát làm sạch
2 Các loại vật liệu phun phổ biến
3 Các phương pháp phun cát phổ biến
4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phun cát
5 Ưu điểm của phương pháp phun cát
6 Nhược điểm của phương pháp phun cát
7 Ứng dụng của phương pháp phun cát

Phun cát là gì?

Phun cát (Sand Blasting) hay bắn cát là phương pháp làm sạch sử dụng khí nén áp lực cao đẩy các hạt vật liệu (chủ yếu là cát) với tốc độ lớn lên bề mặt cần xử lý. Mục đích của phương pháp này là làm sạch bề mặt khỏi các chất bẩn như: rỉ sét, lớp sơn cũ, dầu mỡ, bụi bẩn và các tạp chất khác.

Bên cạnh đó là tạo độ nhám bề mặt theo yêu cầu để tăng cường độ bám dính cho các lớp phủ tiếp theo như: sơn, mạ, keo,… Hoặc loại bỏ các lớp phủ không mong muốn một cách hiệu quả.

Nguyên lý của phun cát làm sạch

Nguyên lý cơ bản của phương pháp phun cát dựa trên việc tận dụng động năng của các hạt mài khi chúng va đập vào bề mặt vật liệu. Dòng khí nén đóng vai trò là lực đẩy, gia tốc các hạt mài đến vận tốc cao và khi các hạt này chạm vào bề mặt, động năng của chúng chuyển hóa thành công cơ học gây ra hiệu ứng mài mòn.

Quá trình này diễn ra liên tục với hàng triệu hạt mài tác động lên bề mặt trong một khoảng thời gian ngắn giúp loại bỏ dần các lớp phủ hoặc chất bẩn bám dính.

>>> Xem thêm: Phun bi làm sạch là gì?

Cấu tạo của máy phun cát làm sạch

1/ Máy nén khí: Thiết bị chịu trách nhiệm tạo ra dòng khí nén với áp suất cần thiết.

– Áp suất được điều chỉnh tùy thuộc vào yêu cầu của ứng dụng, loại vật liệu cần làm sạch, loại hạt mài sử dụng và độ dày của lớp phủ cần loại bỏ.

– Áp suất càng cao, tốc độ của hạt mài càng lớn, dẫn đến lực va đập mạnh hơn và hiệu quả làm sạch nhanh hơn.

+ Nhưng cũng có thể gây hư hại cho các bề mặt mềm hoặc mỏng.

2/ Ống dẫn khí nén:

– Khí nén từ máy nén khí được dẫn bằng hệ thống ống dẫn đến một bình chứa vật liệu phun (thường là cát hoặc các loại hạt mài khác).

+ Thiết kế của bình chứa này thường bao gồm một cơ chế để trộn đều hạt mài với dòng khí nén.

3/ Bính chứa hạt mài:

– Bên trong bình chứa, một hệ thống van hoặc cơ cấu phun sẽ điều chỉnh lượng hạt mài được hút vào dòng khí nén.

– Tỷ lệ giữa khí nén và hạt mài là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả làm sạch và mức tiêu thụ vật liệu phun.

4/ Vòi phun:

– Hỗn hợp khí nén và hạt mài sau đó được đẩy qua một ống dẫn chịu áp lực cao đến vòi phun (nozzle).

– Vòi phun thường được làm từ các vật liệu chịu mài mòn cao như carbide vonfram để chống lại sự bào mòn liên tục của các hạt mài tốc độ cao.

– Hình dạng và kích thước của vòi phun có thể khác nhau, ảnh hưởng đến diện tích bề mặt được xử lý và hình dạng của chùm hạt mài.

– Các loại vòi phun phổ biến bao gồm:

+ Vòi phun thẳng (cho diện tích rộng)

+ Vòi phun Venturi (tăng tốc hạt mài)

+ Vòi phun góc (cho các khu vực khó tiếp cận).

Hỗn hợp khí nén và hạt mài được phun ra từ vòi phun, các hạt mài sẽ đạt được vận tốc rất cao và va đập vào bề mặt vật liệu.

– Động năng của các hạt mài này sẽ phá vỡ và loại bỏ các lớp phủ, rỉ sét, hoặc chất bẩn bám trên bề mặt.

– Kích thước, hình dạng, độ cứng và tốc độ của hạt mài sẽ quyết định mức độ mài mòn và hiệu quả làm sạch.

Các loại vật liệu phun phổ biến

Việc lựa chọn vật liệu phun phù hợp là yếu tố then chốt để đạt được kết quả phun cát mong muốn. Có rất nhiều loại vật liệu mài mòn khác nhau:

Cát tự nhiên (Silica Sand)

Cát tự nhiên là cát sông hoặc cát biển đã qua sàng lọc – một trong những vật liệu phun truyền thống.

– Ưu điểm: Giá thành rẻ, dễ tìm kiếm.

– Nhược điểm:

+ Tạo ra nhiều bụi silic (silicon dioxide dạng tinh thể) trong quá trình phun.

=> Hít phải bụi silic trong thời gian dài có thể dẫn đến bệnh silicosis – bệnh phổi mãn tính nghiêm trọng và không thể chữa khỏi.

+ Cát tự nhiên thường có kích thước, hình dạng hạt không đồng đều và không thể tái sử dụng.

– Cát tự nhiên được sử dụng rộng rãi cho các công việc làm sạch thô, loại bỏ rỉ sét nặng và chuẩn bị bề mặt trước khi sơn.

Tuy nhiên, do lo ngại về sức khỏe, việc sử dụng nó ngày càng giảm và được thay thế bằng các vật liệu an toàn hơn.

Cát kỹ thuật (Technical sand)

Cát kỹ thuật là các loại hạt mài được sản xuất theo quy trình công nghiệp:

– Ưu điểm:

+ Có kích thước và hình dạng hạt đồng đều hơn so với cát tự nhiên.

+ Tạo ra ít bụi hơn trong quá trình phun, cải thiện môi trường làm việc.

– Nhược điểm: Giá thành cao hơn so với cát tự nhiên.

– Ứng dụng: Được sử dụng để làm sạch, tạo nhám bề mặt của kim loại, gỗ, bê tông và các vật liệu khác.

Phun cát (bắn cát) là gì? Ứng dụng của phương pháp bắn cát — Cát kỹ thuật (bên trái) – Cát tự nhiên (Bên phải)

Hạt oxit nhôm (Aluminum Oxide)

Oxit nhôm là một vật liệu phun rất cứng và sắc cạnh

– Ưu điểm:

+ Mang lại hiệu quả làm sạch tuyệt vời trên nhiều loại vật liệu: kim loại, gốm sứ và thủy tinh.

+ Nó có thể được tái sử dụng vài lần nếu được thu hồi và làm sạch đúng cách.

– Nhược điểm: Giá thành của hạt oxit nhôm cao hơn so với cát.

– Ứng dụng: Hạt oxit nhôm thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao và bề mặt sạch tuyệt đối: mạ điện, sơn tĩnh điện, hoặc trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ.

Hạt thủy tinh (Glass Beads)

– Ưu điểm:

+ Tạo ra bề mặt mịn và bóng mờ (satin finish) mà không làm hỏng bề mặt nền.

+ Chúng có thể được tái sử dụng nhiều lần.

– Nhược điểm: Hiệu quả làm sạch không cao đối với rỉ sét nặng hoặc các lớp phủ dày.

– Hạt thủy tinh thường được sử dụng để làm sạch nhẹ các bề mặt nhạy cảm, loại bỏ lớp sơn mỏng, đánh bóng, tạo hiệu ứng trang trí trên kim loại, thủy tinh và nhựa.

Hạt nhựa (Plastic Media)

– Ưu điểm: Được sử dụng để loại bỏ lớp phủ (ví dụ như sơn) mà không gây hư hại cho bề mặt nền (nhôm, nhựa hoặc composite).

– Nhược điểm: Giá thành cao và hiệu quả làm sạch không cao đối với rỉ sét hoặc các chất bẩn cứng đầu.

– Hạt nhựa được sử dụng chủ yếu trong ngành công nghiệp ô tô, hàng không vũ trụ và phục hồi đồ cổ để tẩy sơn mà không làm ảnh hưởng đến cấu trúc ban đầu.

Hạt garnet

– Ưu điểm: Có độ cứng cao, ít tạo bụi silic hơn so với cát tự nhiên và mang lại hiệu quả làm sạch tốt.

– Nhược điểm: Giá thành cao hơn cát tự nhiên.

– Ứng dụng: Hạt garnet phổ biến trong ngành công nghiệp hàng hải (làm sạch vỏ tàu), dầu khí (làm sạch đường ống) và các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất cao và giảm thiểu bụi.

Ngoài ra còn có nhiều loại hạt mài đặc biệt khác như:

– Hạt thép non (steel grit/shot): Kích thước nhỏ, độ cứng thấp hơn bi phun, thường dùng để làm sạch nhẹ và tạo nhám)

– Hạt ceramic: Độ cứng cao, tuổi thọ lâu dài

– Các loại hạt hữu cơ (hạt vỏ quả óc chó hoặc lõi ngô): Được sử dụng cho các ứng dụng rất nhẹ như làm sạch khuôn mềm hoặc tẩy nhẹ các chất bẩn bám dính không quá chặt.

Các phương pháp phun cát phổ biến

Có 3 phương pháp phun cát chính thường được sử dụng:

Phun cát khô (Dry Blasting)

Dry Blasting là phương pháp phun cát truyền thống và đơn giản nhất. Chi phí đầu tư thiết bị ban đầu thường thấp hơn so với các phương pháp khác.

Nhược điểm lớn nhất của phun cát khô là tạo ra một lượng lớn bụi, đặc biệt khi sử dụng cát silica.

+ Bụi này tiềm ẩn nguy cơ nghiêm trọng về sức khỏe cho người vận hành.

+ Cần có hệ thống thu bụi hiệu quả để giảm thiểu tác động tiêu cực này.

Mặc dù có nhược điểm về bụi, phun cát khô vẫn được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khi muốn tiết kiệm chi phí đầu tư.

Phun cát ướt (Wet Blasting / Vapor Blasting)

Phương pháp này sử dụng một hỗn hợp của hạt mài và chất lỏng (thường là nước) được phun lên bề mặt.

– Ưu điểm chính là giảm đáng kể lượng bụi phát tán ra môi trường, giảm nguy cơ hít phải bụi.

+ Việc sử dụng nước còn giúp làm sạch hiệu quả hơn các chất bẩn hòa tan trong nước.

– Nhược điểm là chi phí đầu tư và vận hành thường cao hơn so với phun khô:

+ Do cần có hệ thống cấp nước và có thể cần xử lý nước thải sau quá trình phun.

+ Bề mặt sau khi phun ướt cần được làm khô kịp thời để tránh nguy cơ rỉ sét.

Phun cát ướt thường được sử dụng để làm sạch các chi tiết máy chính xác, các bề mặt yêu cầu độ sạch cao.

Phun cát chân không (Vacuum Blasting)

Đây là một phương pháp phun cát kín, đầu phun được thiết kế để đồng thời phun hạt mài lên bề mặt và hút chân không để thu hồi ngay lập tức cả hạt mài và bụi bẩn.

– Ưu điểm nổi bật là hầu như không có bụi phát tán ra môi trường.

+ Vật liệu phun có thể được thu hồi và tái sử dụng ngay lập tức.

+ Giảm thiểu chất thải và chi phí vật liệu.

– Nhược điểm: Hiệu suất làm sạch thấp hơn so với phun khô hoặc ướt.

+ Phạm vi ứng dụng thường bị hạn chế.

Phun cát chân không thường được sử dụng để làm sạch cục bộ các khu vực nhỏ, thực hiện các công việc bảo trì tại chỗ mà không gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh: bệnh viện, nhà máy thực phẩm, hoặc các phòng sạch.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phun cát

Hiệu quả của quá trình phun cát phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau:

1/ Loại và kích thước hạt mài:

– Loại hạt mài (độ cứng, hình dạng, vật liệu) quyết định khả năng mài mòn và loại bỏ chất bẩn.

– Kích thước hạt mài ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt và tốc độ làm sạch.

+ Hạt lớn hơn tạo ra bề mặt nhám hơn và có thể làm sạch nhanh hơn trên các lớp phủ dày.

+ Hạt nhỏ hơn tạo ra bề mặt mịn hơn và phù hợp cho việc làm sạch nhẹ.

2/ Áp suất khí nén:

– Áp suất khí nén quyết định tốc độ của hạt mài khi chúng rời khỏi vòi phun.

+ Áp suất cao hơn tạo ra tốc độ cao hơn, dẫn đến lực va đập mạnh hơn và hiệu quả làm sạch nhanh hơn.

+ Nhưng cũng có thể làm tăng mức tiêu thụ hạt mài và gây hư hại cho bề mặt mềm.

3/ Góc phun và khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt:

– Góc phun lý tưởng thường là khoảng 45 đến 90 độ so với bề mặt.

– Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt cũng rất quan trọng:

+ Khoảng cách quá xa sẽ làm giảm tốc độ và lực va đập của hạt mài.

+ Khoảng cách quá gần có thể làm giảm diện tích làm sạch hiệu quả và gây ra sự mài mòn không đều.

4/ Lưu lượng hạt mài:

– Lưu lượng hạt mài là lượng hạt mài được phun ra trong một đơn vị thời gian.

+ Lưu lượng quá thấp có thể làm giảm tốc độ làm sạch.

+ Lưu lượng quá cao có thể làm giảm áp suất tại vòi phun và lãng phí vật liệu.

Ưu điểm của phương pháp phun cát

Phương pháp phun cát mang lại nhiều ưu điểm quan trọng:

1/ Chi phí đầu tư thiết bị ban đầu tương đối thấp:

=> Trở thành một lựa chọn kinh tế cho nhiều doanh nghiệp nhỏ và các ứng dụng không đòi hỏi quá cao về công nghệ.

2/ Tính linh hoạt cao:

– Phun cát có thể sử dụng nhiều loại vật liệu phun khác nhau, phù hợp với nhiều loại vật liệu nền và các yêu cầu làm sạch hoặc tạo nhám khác nhau.

– Sự đa dạng của hạt mài cho phép xử lý từ các bề mặt kim loại cứng đến các vật liệu mềm hơn như gỗ hoặc nhựa.

3/ Khả năng làm sạch các bề mặt có hình dạng phức tạp:

– Vòi phun cát có thể tiếp cận tới các khu vực khó khăn, các góc cạnh và các hình dạng phức tạp.

4/ Loại bỏ hiệu quả nhiều loại chất bẩn và tạo nhám bề mặt:

– Phun cát là một phương pháp hiệu quả để loại bỏ rỉ sét, lớp sơn cũ, dầu mỡ, bụi bẩn và các tạp chất khác.

– Nó cũng có thể được sử dụng để tạo ra độ nhám bề mặt cần thiết cho việc tăng cường độ bám dính của các lớp phủ tiếp theo.

Nhược điểm của phương pháp phun cát

Bên cạnh những ưu điểm, phun cát cũng có những nhược điểm đáng lưu ý:

– Tạo ra lượng bụi lớn, gây ô nhiễm môi trường làm việc và tiềm ẩn nguy cơ nghiêm trọng về sức khỏe.

– Vật liệu phun thường không tái sử dụng được.

+ Cát tự nhiên thường bị vỡ hoặc nhiễm bẩn sau một lần sử dụng và không thể tái chế hiệu quả

=> Dẫn đến chi phí vận hành cao hơn do phải mua vật liệu mới liên tục và chi phí xử lý chất thải.

– Tốc độ làm sạch có thể chậm hơn so với phương pháp phun bi.

– Khó kiểm soát độ nhám bề mặt đồng đều trên diện rộng.

– Yêu cầu hệ thống thông gió và bảo hộ lao động nghiêm ngặt.

Ứng dụng của phương pháp phun cát

Phương pháp phun cát được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp nhờ tính linh hoạt và chi phí đầu tư ban đầu tương đối thấp:

– Làm sạch bề mặt kim loại trước khi sơn, mạ giúp lớp sơn hoặc lớp mạ bám dính tốt hơn.

– Loại bỏ rỉ sét, lớp sơn cũ, dầu mỡ, bụi bẩn trên nhiều loại vật liệu: gỗ, đá, bê tông và các vật liệu khác.

– Tạo nhám bề mặt để tăng độ bám dính cho lớp phủ.

– Khắc chữ, hoa văn trên đá, kính.

– Làm sạch khuôn đúc, khuôn ép, loại bỏ các cặn bẩn, oxit kim loại và các chất bám dính khác sau quá trình sử dụng.

– Phục hồi các công trình cũ, làm sạch mặt tiền tòa nhà, tường gạch giúp khôi phục lại vẻ đẹp ban đầu.

– Ứng dụng trong ngành hàng hải: Làm sạch vỏ tàu, loại bỏ hà biển, rỉ sét và các chất bẩn khác bám trên bề mặt.

Phương pháp phun cát làm sạch là một kỹ thuật xử lý bề mặt linh hoạt và hiệu quả, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Tuy nhiên, trong lĩnh vực kết cấu thép, việc sử dụng máy phun bi làm sạch là một lựa chọn tối ưu hơn.

Với khả năng tạo ra bề mặt chuẩn bị vượt trội, giảm thiểu đáng kể lượng bụi độc hại và tiềm năng tái sử dụng vật liệu phun, máy phun bi của VNTECH không chỉ mang lại chất lượng bề mặt cao hơn, mà còn góp phần xây dựng một môi trường làm việc an toàn và bền vững hơn.

VNTECH - Đơn vị cung cấp máy móc gia công cơ khí chính hãng, uy tín, đa dạng về chủng loại, đáp ứng mọi nhu cầu sản xuất. Để được tư vấn chi tiết và nhận báo giá tốt nhất, quý khách vui lòng liên hệ theo thông tin bên dưới.