Сопло для пескоструя: правила выбора и изготовление своими руками

Сопло, которое используется для оснащения пескоструйного аппарата, является важнейшим элементом конструкции такого устройства. Только правильно подобранное сопло позволит вам наиболее эффективно использовать пескоструйный аппарат по его прямому назначению: для очистки различных поверхностей от загрязнений, старых покрытий, следов коррозии, их обезжиривания и подготовке к дальнейшей обработке.

Для каждого применения можно подобрать сопло определенного диаметра, в зависимости от фракции используемого песка

Задачи, которые решает сопло пескоструйное, заключаются в сжатии и разгоне до требуемой скорости смеси, состоящей из воздуха и абразивного материала, а также в формировании рабочего пятна и его насыщении абразивом, воздействующим на поверхность обрабатываемого изделия. В зависимости от размеров поверхности, которую необходимо подвергнуть пескоструйной обработке, в соплах могут быть выполнены отверстия различных типов. Так, для обработки узких поверхностей применяют сопла с одинаковым диаметром по всей длине, а для очистки поверхностей большой площади используют изделия, отверстия в которых имеют больший диаметр на входе и выходе (тип «Вентури», разработанный в середине прошлого века).

Производительность компрессора

Диаметр сопла, в первую очередь, зависит от производительности компрессора (количества кубометров сжатого воздуха в минуту): чем производительнее компрессор — тем с большим диаметром сопло можно эффективно использовать (см. таблицу ниже). Самое интересное: чем выше производительность компрессора — тем меньшим будет расход абразива на очистку каждого квадратного метра обрабатываемой поверхности.

Если применить сопло, меньше оптимального — будет потеря производительности работы и сопло может чаще забиваться.

Если сопло больше оптимального — будет происходить потеря кинетической энергии абразивовоздушной смеси, что также влечёт падение производительности работ с одновременным перерасходом абразивного материала.

Давление, создаваемое компрессором, не является определяющим фактором и будет важным параметром, если место проведения работ расположено далеко от компрессора, либо по уровню расположено гораздо выше компрессора.

Сущность пескоструйной обработки

Пескоструйная обработка предполагает воздействие на различные поверхности абразивным материалом. В качестве последнего используются песок, дробь, карбид кремния, мелкие шарики из стекла и т.д.

Пескоструйная обработка – это механическое воздействие на поверхность мелких твердых частиц

Перед началом обработки абразив помещают в герметичный бункер. По основному шлангу аппарата под большим давлением подается воздух, поступающий от отдельного компрессора. Проходя мимо отверстия заборного рукава, поток воздуха создает в нем вакуум, что и способствует всасыванию в основной шланг абразива. Уже смешанный с абразивом воздух поступает к пистолету, основным элементом которого является сопло пескоструйное, через которое абразивная смесь подается на обрабатываемую поверхность.

Схема участка пескоструйной обработки

Как уже говорилось выше, для выполнения пескоструйной обработки могут использоваться различные типы абразивных материалов. Выбор здесь зависит от типа поверхности, которую необходимо очистить. Так, обработка с использованием песка эффективна в тех случаях, когда необходимо удалить слой старой краски с бетонной поверхности, очистить кирпичные стены от остатков цемента, подготовить металлические детали к дальнейшей покраске. Такие абразивы, как пластик или пшеничный крахмал, успешно применяют в судостроительной, автомобильной и авиастроительной отраслях, с их помощью эффективно удаляют старые покрытия с композиционных материалов.

Особенности

Пескоструйный аппарат – давно и успешно применяемый прибор, который используется для очистки поверхности от загрязнений. Его основное назначение – создание мощной подачи абразивной смеси. Самый простой соплодержатель можно изготовить своими руками в домашних условиях, но современные конструкции не только формируют факел (направленную струю из воздуха и песка), но и подготавливают ее, экономно расходуют, придают необходимые для конкретной поверхности характеристики.

Применять такие аппараты можно в самых различных ситуациях – от чистки стен домов до удаления ржавчины с металлической плоскости, и даже для выполнения гравировки на стеклянной поверхности. Отсюда и многообразие моделей, простых, но изготовленных в разных размерах. Необходимость работы с определенным материалом, создания должного напора диктует требования к габаритам аппарата и составным элементам. Один из них – сопло для пескоструя.

Важность этой детали сложно переоценить, поскольку именно она увеличивает скорость потока смеси из агрегата, формирует факел. Она подбирается по целевому назначению и рабочим характеристикам, а также соплодержателю, который иногда мастерами причисляется к составным частям функционального раструба.

Несмотря на схожесть конструкции (состоит из корпуса, резьбы для надежного крепления, конфузора и диффузора), разделяется на разные виды по:

• материалу корпуса (от этого зависит его прочность и длительность эксплуатации) и способу фиксации к рукоятке – гайке или хомуту;
• диаметру отверстий в конфузоре (выбирается по показателю производительности пескоструя);
• углу расширения диффузора;
• форме выходного отверстия (круглое или овальное, определяемое формой и размерами очищаемого предмета).

Отдельно от простого модельного ряда стоит сопло Вентури. Его невозможно сделать в домашних условиях, поскольку это не позволит сделать ступенчатое изменение сечения.

Важное отличие, заслуживающее пристального внимания при выборе, – материал изготовления. Зная некоторые особенности, можно выбрать подходящее для достижения цели сопло, которое прослужит более длительное время.

Преимущества и недостатки

Пескоструйное оборудование позволяет быстро очистить поверхность от различных загрязнений и устаревшей отделки:

• грязь;
• масло;
• окалина;
• жир;
• краска;
• грунтовка;
• шпатлевка.

На подготовку детали к дальнейшей обработке и покраске времени уходит в несколько раз меньше, чем с применением моющих веществ и растворителей.

Песок легко приобрести. При постоянной работе он может использоваться несколько раз. Его необходимо просеивать и прокаливать.

Поток воздуха с песком и другими абразивами проникает в узкие щели и небольшие отверстия. Скорость очистки не зависит от сложности конструкции.

Пескоструйные аппараты имеют простую конструкцию. Достаточно соединить шлангами компрессор и емкость с песком.

К недостаткам относится работа оборудования под большим давлением. При прорыве шланга или попадании в рабочую зону, человек может получить серьезную травму.

Насадки быстро изнашиваются. Металлического сопла из стойкой к стиранию стали хватает на 1 – 2 часа работы.

Конструктивные особенности сопла для пескоструйного аппарата

Основными параметрами сопла, устанавливаемого на пескоструйный аппарат, являются:

• диаметр и тип отверстия;
• длина;
• материал изготовления.

Абразивоструйные сопла различных конфигураций

Диаметр отверстия в сопле, которое фиксируется на пескоструйном аппарате посредством специального соплодержателя, выбирается в зависимости от того, какой производительностью должно обладать устройство. Производительность любого пескоструйного аппарата – как серийного, так и сделанного своими руками – зависит от мощности струи или объема воздуха, который в состоянии пропускать сопло в единицу времени.

Мощность струи, которую формирует сопло, прямо пропорциональна объему воздуха, который проходит через него в единицу времени. Соответственно, чтобы увеличить мощность пескоструйного аппарата, необходимо сделать в его сопле отверстие большего диаметра. Например, можно оценить мощность сопел, отверстия в которых имеют разные диаметры. Если сопло, диаметр которого соответствует 6 мм (1/4 дюйма), имеет мощность, равную 100%, то изделия с отверстиями больших диаметров будут отличаться следующей величиной данного параметра:

• 8 мм (5/16 дюйма) – 157%;
• 9,5 мм (3/8 дюйма) – 220%;
• 11 мм (7/16 дюйма) – 320%;
• 12,5 мм (1/2 дюйма) – 400%.

Чтобы еще лучше ориентироваться в мощности сопла с тем или иным диаметром внутреннего отверстия, можно принять во внимание, что изделия, диаметр в которых составляет 6 мм (1/4 дюйма), способны обеспечить среднюю мощность струи, равную 30 м3/час.

Таблица позволяет примерно оценить влияние диаметра сопла и давления воздуха на производительность и расход абразива

Если вы не собираетесь изготавливать сопло для аппарата пескоструйной обработки своими руками, то следует иметь в виду, что изделия, выпускаемые серийно, имеют стандартные диаметры отверстий, равные 6, 8, 10 и 12 мм.

На выбор такого параметра сопла, как его длина, оказывает влияние степень загрязненности очищаемой поверхности. Для пескоструйной обработки поверхностей, которые имеют незначительные загрязнения, выбираются более короткие сопла (7–8 см). Если же необходимо обработать поверхность, на которой имеются сложные загрязнения, длина сопла должна быть значительной (до 23 см). Более короткие сопла, устанавливаемые в стандартный соплодержатель, используются и в тех случаях, когда обработке требуется подвергнуть труднодоступные места.

Сопла, диаметр которых не изменяется по всей их длине, позволяют обеспечить скорость выхода абразивного материала 320 км/час, при этом давление смеси из воздуха и абразива, поступающей из такого сопла, составляет 6 атм. Сопла с каналом «Вентури» формируют струю абразивной смеси, скорость движения которой может доходить до 720 км/час. Понятно, что сопла с внутренними отверстиями такого типа повышают эффективность пескоструйной обработки.

Очевидно, что площадь потока у сопла типа VENTURI значительно больше, чем у обычного прямолинейного

Использование сопел с внутренними отверстиями, выполненными по типу «Вентури», позволяет предприятиям и специализированным компаниям не только увеличить производительность своего труда, но и значительно повысить качество выполняемой обработки. Что важно, применение изделий с такими каналами не требует приобретения специальных абразивов и не приводит к увеличению расхода сжатого воздуха.

Если сопла с отверстиями обычного типа для пескоструйных аппаратов можно сделать своими руками (хотя это и сложно), то изделия с каналом «Вентури» качественно изготовить в домашних условиях, не располагая специальным оборудованием, практически невозможно.

Устройство сопла пескоструйного с каналом Вентури: d — внутренний диаметр; D — заходной диаметр; Т — присоединительная резьба; L — длина сопла

Для изготовления сопел, в том числе и своими руками, могут быть использованы различные материалы, от выбора которых зависит долговечность изделия. Так, в зависимости от материала изготовления сопла для аппаратов пескоструйной обработки обладают следующей долговечностью:

• керамические изделия, которые в домашних условиях делают из обычных свечей зажигания, – 1–2 часа;
• сопла из чугуна – 6–8 часов;
• изделия, для производства которых был использован карбид вольфрама, – 300 часов;
• сопла, изготовленные из карбида бора, – 750–1000 часов.

Если в качестве абразивного материала в пескоструйном аппарате используется не песок, а стальная дробь, то долговечность сопел любого типа увеличивается в 2–2,5 раза.

Правильный выбор сопла: параметры компрессорной установки

Важным фактором для получения высокой производительности процесса очистки является точный подбор требуемого диаметра сопла под используемый компрессор.

Для этого определяются следующие параметры:

• давление используемого компрессора (bar);
• общая производительность компрессорной установки (м3/мин).

Достаточно часто технические показатели не могут быть достигнуты из-за износа внутренней винтовой пары используемого компрессорного оборудования. В соответствии с параметрами компрессор должен обеспечивать примерно на 50% больше определенного объема потока воздуха, чем необходимо новому используемому соплу.

Благодаря существующему запасу производительности сохраняется высокая эффективность производимой очистки при произошедшем частичном износе установленного сопла. Для предотвращения этого явления замена элемента выполняется при росте диаметра примерно на 30%, причем, несмотря на достаточную толщину стенок ставок.

К примеру, рост диаметра рабочего сопла с показателя 8 до 11 мм оказывает значительное влияние на производительность выполняемой очистки. При этом горловина входа конструкции должна быть такой же, как внутренний диаметр шланга, через который подаётся абразив и поток воздуха. При неправильной комбинации параметров появляются точки износа, падает давление и внутри возникает сильная турбулентность.

Принципы эксплуатации

От сопла зависит многое: качество и сам процесс обработки, расход воздуха и песка. Данный элемент может изготавливаться из разных материалов, что влияет на его долговечность. Дешевые элементы рассчитаны на несколько десятков часов, но бывает, что они разрушаются уже после часа работы. Это относится к керамическим и чугунным деталям. Сопла из карбида вольфрама могут служить до 1000 часов работы. Но они сравнительно дорогие.

Как выбрать для пистолета?

Во время выбора нужно понимать, что наиболее дешевые детали являются самыми недолговечными. В итоге замена таких сопел обойдется дороже, чем сразу купить качественное. В особенности это касается тех случаев, когда требуется обрабатывать большие объемы.

Тип каналов

Самая простая конструкция — сопло, которое имеет цилиндрическое отверстие с одинаковым диаметром по всей длине. Чтобы повысить аэродинамические характеристики, часто на данных элементах делаются 2 конических участка:

1. Входной конфузор. Он повышает силу потока входящей песчано-воздушной смеси.
2. Выходной диффузор. Благодаря ему увеличивается площадь обрабатываемой поверхности. При этом энергия потока снижается.

Самыми эффективными соплами являются те, что имеют профиль Вентури. В них отверстие имеет 3 связанных участка с разной геометрией. У каждого из них есть свои функции:

1. На входе есть конфузорное расширение с углом до 20 градусов (это меньше, чем у обычного сопла).
2. Цилиндрическая часть. Длина составляет около 15%.
3. Диффузорная часть с углом до 15 градусов. Длина зависит от размеров самого сопла.

Чтобы уменьшить сопротивление, переходы между отдельными частями выполнены с радиусным закруглением.

Также существуют и другие типы:

1. Двойное Вентури. Добавляет атмосферный воздух в поток. Входное отверстие зачастую имеет большее сечение, чем в стандартных Вентури. Двойное позволяет увеличить площадь обрабатываемой поверхности. Такое сопло используется на больших плоскостях.
2. Канал Вентури с широким выходным отверстием. Отпечаток струи с максимальной силой шире, чем у простых Вентури. Но такие сопла используются редко.
3. Вентури с квадратным сечением. Такие сопла являются наиболее производительными, но они применяются редко, так как стоят довольно дорого из-за сложности в изготовлении.

Материал внутренней износостойкой вставки

Для бытовых целей подойдут сопла из керамики или чугуна. Но следует понимать, что они быстро изнашиваются, из-за чего увеличивается расход абразивного материала. Для выполнения больших работ такие элементы не рекомендуется использовать. Сопла из карбида вольфрама и карбида бора обладают очень высоким сроком службы. Также их можно применять практически с любым абразивом. Исключением является окись алюминия и карборунд.

Конструкция защитной оболочки и качество сборки

Оболочка необходима для фиксации износостойкой втулки. Именно она защищает сопло от ударов. Оболочки бывают таких видов:

• Полиуретановая. Легкая и стойкая к воздействию абразивов, но из-за недостаточной жесткости она быстро изнашивается.
• Металлическая. Обычно изготавливается из стали или алюминия. Надежно закрепляет втулку, но у нее низкая стойкость к действию абразивных материалов.
• Комбинированная. Используется полиуретан и алюминий. Это наиболее долговечная оболочка.

Качество сборки также имеет большое значение. Существуют сопла, где резьбовая часть запрессована в тело. Зачастую они быстро портятся. Если создать давление в 8 бар, то такая деталь вовсе может стать причиной травмы или поломки аппарата. Необходимо, чтобы сопло вытачивалось из цельной заготовки.

Как сделать его своими руками?

Срок службы самодельного сопла небольшой, но зато его стоимость будет минимальной. Для изготовления детали подойдет автомобильная свеча или старый керамический резистор. Внутренний диаметр должен составлять 2-4 мм.

Чтобы сделать сопло из резистора, нужно:

• Отрезать шляпки и ножки.
• Взять болт М14. Необходимо срезать верх, после чего просверлить отверстие насквозь сверлом №5.
• Расширить первые 14 мм сверлом № 8.
• На прижимную гайку приваривается широкая шайба М5.
• При помощи сверла №8 делается конус.

Для изготовления из свечи зажигания необходимо:

• Достать контактный штекер. Для этого лучше сначала прогреть свечу газовой горелкой.
• Удалить завальцованную часть.
• Убрать керамический изолятор.
• Снять гайку. Лучше сначала надрезать ее края.
• Болгаркой с алмазным диском отрезать часть, где находится центральный электрод.
• Подсоединить переходник с прижимной гайкой. Его нужно купить или заранее выточить самостоятельно.

Если пескоструй используется регулярно, лучше купить готовую качественную деталь. В продаже есть различные сопла с высокой производительностью и большим эксплуатационным сроком.