用于表面处理的空气压缩机和设备
在喷砂清理操作中，空气压缩机必须能输送足够量的空气以维持喷嘴所需的压力。
相关的设备包括如下，尺寸与类型必须与空气压缩机的输出量相配：
• 空气及磨料软管
• 软管接头
• 喷嘴
压缩空气必须无污染物，包括油和水。首先，由于进行喷砂操作时，需要供气式呼吸设备，呼吸的空气必须清洁和纯净是极其重要的。这是施工者的责任。其次，为了保证喷砂清理操作不会给正在清理的表面增加污染物，所以喷砂空气需清洁也是重要的。
当配套中有详细要求时，涂料检查人员负责执行所有这些要求，例如：软管尺寸，喷嘴类型和空气量。
压缩空气是喷砂机器，油漆喷涂设备，动力工具的常用能源。因其较安全，比电动工具危险小，所以在施工现场较受欢迎。为了产生一定量的压缩空气，必须使用压缩机。通常压缩机由柴油马达驱动(虽然在固定车间常用电动压缩机)，吸入大气，加压之，送入压力容器(称作接收器)。该空气保留在接收器中直至设备要求使用。
压缩空气的产生给表面处理过程带来两个问题：
• 任何大气压力的改变会导致水蒸气从空气中释放
• 因为接收器中的压缩空气是通过加压油库而储存的，所以当空气释放时可能会保留油蒸汽
这些因素要求喷砂清理设备安装蒸汽放泄弯管以除去污染的油和水。
压缩机是按空气压力和容量定级的。
空气压力是以每平方英寸磅(psi)或巴来计量的。空气压力通常规定为略高于所期望的工作压力，便携式压缩机的最高压力为100磅/平方英寸(7巴)，如果能成功地保持这一压力，即能进行有效的喷砂清理操作。
合适的压力对有效的喷砂过程是极其重要的。如果没有足够的压力将磨料往前输送，则需要更长的时间完成工作。应设定压缩机的压力控制以补偿喷砂软管中的压力损失。喷嘴处的压力可用注射器测量，这一点我们以后再讲
容量以每分钟立方英尺(cfm)或每分钟公升(l/min.)计量。压缩机的容量决定在其工作压力下能够输送空气的量。对于喷砂清理，采用大容量的压缩机在低于其最高水平的状况下工作较好，而不是采用较小的压缩机，在其最高水平或接近最高水平的状况下工作。所选择的压缩机应能提供比所需要的更多的空气，以允许保守容量供高峰时期或其他设备使用。
对于喷砂清理，使用7/16英寸直径的喷嘴，一个喷砂罐操作，一般建议所用压缩机的最小容量为350立方英尺/分钟(9,900公升/分钟)。如持续使用，应选择容量较大的压缩机，可为600立方英尺/分钟(17,000公升/分钟)，这样可以较少过度使用而效率较高。
用于喷砂的同一压缩机也常用于驱动空气喷枪和其他设备。但无其他设备需要象喷砂清理这样大量的压缩空气。
据估计，用一只3/8英寸(9.5毫米)的喷嘴操作，每使用50英尺(15米)长的软管，压力将下降5磅(35kPa)。这种压力下降将根据喷嘴操作的数目，喷嘴的大小和所用软管的长度等混合因素决定。
投资小型压缩机不好的原因为：
• 压缩机容量不够大时，等待其聚集所需的压力，浪费时间
• 高峰时期不适当的过度使用
• 由于空气不足设备操作效率差造成时间损失
• 系统上不能增加新工具
• 很可能坏掉或停机
• 过度运转以提供所需的空气
• 过热和冷凝
另一个需要考虑的问题是压缩机集气管阀门的尺寸。压缩机应安装1.5英寸至2英寸(38厘米至50厘米)的输出口以与空气供应软管相匹配。
压缩机必备附件
油水分离器
在喷砂清理过程中，必须不削弱表面清洁度。表面清洁度的削弱是由油蒸汽，或从压缩机出来的空气所携带的液滴，或高压空气夹带的潮气，或喷砂清理中产生的灰尘残留物造成的。
应采取措施保证供应不含油和潮气的空气。在空气管路中需安装合适的油水放泄弯管，后冷却器和过滤器并进行合适的维修。大多数油水放泄弯管都用部分开启状态的排放栓操作，使聚集的潮气分散。
潮湿的空气还会造成磨料“堵塞”管路或喷砂罐，并会引起喷砂清理的表面生锈。
过滤器
这些装置含有木炭，提供净化空气给喷砂面罩。同时还装有监视器以检测CO，一氧化碳的存在。
干燥器
该装置除去压缩空气中的水分，防止磨料变湿。
吸收过滤器
吸收压缩空气中的水分，以防冷凝在工件上。
致冷剂
通过冷却空气及抽取空气蒸汽中的水分除去水，由此防止冷凝在工件上。冷空气含水较热空气少。
离心分离器
通过离心力除去水分.
水冷式热交换器
冷却从压缩机出来的热空气，因此潮气可能就从气流中除去了。
辅助接收器
有时使用辅助接收器或储槽作为压缩空气库。压缩空气从一个或多个压缩机进入辅助储槽，直至需驱动工具和与操作相连的储槽。
吸水试验 ( ASTM D 4285“表明压缩空气中的油和水的标准测试方法”)
吸水试验
用于喷砂清理操作的压缩空气中存在的油和水可用简单的试验予以检测，该试验为手持白色吸收试纸放入压缩机排出的气流中。ASTM－D4285“表明压缩空气中的油和水的标准测试方法”，试验需要使用吸收剂收集器，例如：坚硬衬垫物上的白色吸收剂试纸或布，或非吸收剂收集器，例如：1/4英寸(6厘米)的透明塑料纸。收集器放在排放点24英寸
(51厘米)内的排出气流的中心，时间为一分钟。试验应在尽可能接近使用点的排出空气处及管道中的油水分离器的后面进行。
吸水试验是用视觉检查待用于喷砂清理或涂料喷涂施工的压缩空气中所含的微量油和水。在进行试验时，试验者应：
• 让压缩空气系统达到操作条件
• 让空气在操作条件下排出，以除去系统中累积的冷凝物
• 将收集器材料紧固在坚硬的衬垫物上，以免直接与气流接触
根据ASTM标准D4285，收集器上如有任何油变色的迹象，该压缩空气将不得用于磨料喷砂清理，空气喷砂清理和涂料施工。收集器如有任何水污染的迹象，则该压缩空气不得用于那些水对其有害的施工中，例如：磨料喷砂清理，空气喷砂清理和涂料施工。
烃油常用紫外线或其特殊的气味而区别于水。正在清理的表面也应彻底检查其任何含油或水的迹象。
喷砂清理的喷嘴及喷嘴压力
喷嘴尺寸
其他因素不变，喷砂速度则直接与所用喷嘴的大小有关。空气消耗量也是如此。因此，所能用的喷嘴的最大尺寸必须取决于压缩机送入量的多少。下面的表格展示了不同大小的喷嘴所需的空气量。
喷嘴孔尺寸 所需空气量 (立方英尺/分钟)
60 psi 70 psi 80 psi 90 psi 100 psi
¼ inch #4 67 76 85 94 103
3/8 inch #6 151 171 191 211 232
½ inch #8 268 304 340 376 413
喷嘴质量
保持喷嘴的尺寸非常重要，如使用一般铸铁喷嘴由于其迅速磨大可能会带来麻烦。使用特殊耐磨合金，碳化钨或陶瓷制成的喷嘴，可使喷砂处理效率更高。虽然最初费用较高，但在实际使用中，这些喷嘴更为经济。
喷嘴设计
喷嘴的内部光洁度也是一个重要的因素。文丘里喷嘴通常比以前所用的双孔喷嘴更受欢迎，因其寿命较长，空气消耗量小而金属砂速度快，致使喷砂效率大大提高。
喷嘴设计：文丘里喷嘴与直孔喷嘴相比较
多年来，所有喷嘴都是带有小喷口的直线型内孔。直线型喷嘴出口处磨料的速度大约为217英里/小时(349公里/小时或315英尺/秒)。除此之外，其磨料喷束图形大，呈中央密旁边稀的形状。
直孔喷嘴与文丘里喷嘴
1954年，出现了文丘里喷嘴。这种现行的喷嘴入口处较大，然后逐渐在中间变成短直线段，最后在出口处张开。文丘里喷嘴的磨料速度可达450英里/小时(724公里/小时，660英尺/秒)并且对整个表面的冲击几乎完全相同。文丘里喷嘴是用于费力的清理工作最有效的喷嘴。
图 19.51 文丘里喷嘴与直孔喷嘴
使用者应定期：
• 检查喷嘴型号，相同尺寸的喷嘴，文丘里型提供的磨料速度比直孔型快。
• 检查喷嘴的开裂和磨损情况。开裂喷嘴因危险性严重所以不应使用。磨损的喷嘴会降低喷砂操作的效率。喷嘴孔检测器用来测定磨损情况。某些使用者指定喷嘴磨损不得超过一个喷嘴号(在美国为1/16英寸[1.6毫米]);其他使用者则可能要求当磨损达到原来尺寸的50%时，应予以更换。喷嘴口径的测试下面再加以叙述。
在喷砂操作时，最佳喷嘴压力为90psi－100psi(6.2MPa－6.9MPa)，用注射针压力计进行测试。在征得喷砂者的同意后，检查者或操作者应在进行磨料喷砂，软管实际使用时，于尽可能接近喷嘴后部处将注射针塞入软管，进行测试。
喷嘴衬里材料
这里所说的喷嘴衬里材料是指与磨料接触的区域。该材料必须坚固耐用，能抵抗不可避免的摩擦。
碳化钨
具有这种材料衬里的喷嘴其寿命为300小时；但这种喷嘴用于氧化铝或硅磨料时，估计寿命将缩短。
碳化硅
碳化硅喷嘴的重量比碳化钨喷嘴轻42%，易于长时间举起。采用可靠的磨料，碳化硅喷嘴的可耐时间长达500小时，比碳化钨长50%至60% 。
碳化硼
这是最耐磨的衬里，寿命可达750小时至1,000小时，可用于所有磨料。
虽然碳化硼喷嘴的价格比硅和钨高二至三倍，但他们的寿命使其价格仍有所值。
喷嘴尺寸需要考虑的问题
喷嘴尺寸影响：
• 待进行工作的类型
• 可供压缩空气的量
• 可供压力的大小
• 所使用的喷砂装置的类型
较长的喷嘴速度快，喷砂图形集中，在难于清理的工件中较受欢迎。但所用喷嘴太大会因为不合适的喷砂而浪费能量。
喷嘴注意事项及安全问题
喷嘴不应作为锤子使用，在储槽内敲击信号，或跌落在地上。应定期检查喷嘴的开裂和磨损情况。
喷嘴孔径测试(文丘里喷嘴)
喷嘴在使用时，磨料磨损喷嘴衬里，加大喷孔直径并降低其效率。喷嘴孔径应定期用喷嘴测试器进行检查。
在进行测试时：
首先，用油性铅笔将喷嘴的大约尺寸在测试器上做记号
下一步，将测试器塞在喷嘴的背后，扭转360度
然后，抽出测试器并检查黑色记号。油性铅笔记号擦掉处即为喷嘴的内径。
在孔径测量处，测试器表明在喷嘴口要输送100psi(6.9MPa)的压力所需的空气量，以每分钟立方英尺(CFM)或每分钟立方米(m³/min.)计。
例如：一个#6喷嘴(3/8英寸内径[9.5毫米])需要压缩机供应196CFM(5.5m3/min.)的空气以输送并保持100psi的压力。如果使用大直径的喷嘴或喷嘴已磨损至内径为½ 英寸(12.5毫米)，则需要较大的压缩机供应335CFM(9.46m3/min)的空气以保持100的压力。
喷嘴空气压力 (针规)
针规用来测量喷嘴处的压力。在喷砂装置操作时，将注射针塞入恰在喷嘴后的喷砂软管内。如果压力比期望值小，则应检查下列项目：
• 压缩机尺寸
• 空气管路的大小和长度
• 接头(泄漏，密封圈不在适当位置)
• 喷嘴的尺寸和型号
• 喷砂软管衬里 (缺陷原因)
• 喷砂罐上的管子 (部分堵塞)
空气和磨料软管
检查人员应：
• 检查管路中的损坏及锐利弯曲的迹象。重物不应放在软管上。
• 为安全起见，保证接头缠绕在一起或接牢
• 保证磨料软管合适接地
生产率
喷砂效率
待喷砂材料的情况显著影响喷砂速率和所得喷砂表面的质量。
严重生锈或点蚀的钢表面，由于需要花费额外的喷砂时间并注意除去深度附着的氧化皮和有害的腐蚀产品，所以难于彻底清理。较重的金属砂和高喷砂压力有利于处理这种表面。某些热处理合金钢也有粘附力特强的氧化皮，同样需要重金属砂和高喷砂压力以达到最有效的清理。
空气压力
通常，用于喷砂的空气压力取决于这些因素，诸如金属砂的质量和等级，喷砂材料的类型和整个生产的要求。易消耗的磨料最好用高压－90psi以上－以获得最高的清理速率，因为金属砂受冲击破碎后，除了产生一些灰尘外，其他没有什么影响。
由于较大的金属砂的能力和较高的粒子速度，增加压力实质上增加了喷砂清理的速率。因此每个喷砂区域的劳力花费大大降低，虽然金属砂损失了，但大大有助于压力增加70psi/75 psi 以上。
同时，高喷砂压力－90psi以上－由于长时间的“轮班”喷砂，造成操作者疲劳，从而会限制劳动生产率。
然而，通常仍然推荐喷嘴处的压力尽可能高，但根据安全规定不得超过100psi。原因是与效率和生产速率有关：
“完成的工作量与喷嘴处的空气压力成正比”
空气量以“cfm”(每分钟立方英尺) 计量
空气压力以“psi”(每平方英寸磅)计量
注意：喷嘴压力可用注射针测试器进行测量
喷嘴压力100 psi ，效率为100%
喷嘴压力80 psi ，效率为66%
喷嘴压力66 psi ，效率为50%
例如：喷嘴压力为 60 psi ，与100 psi 相比，只有一半的区域被清理(当然是在相同的时间内)。
不能保持高喷嘴压力的主要原因有：
• 空气供应不合适。理论上，一个#6(3/8")喷嘴－流行尺寸之一，需要196cfm的空气，为了提供所需的空气，通常至少要用300cfm的压缩机。大喷嘴需要更多的空气，因此也就需要成比例大的压缩机。
• 空气软管太细，摩擦损耗昂贵。
• 内软管接头会造成效率损失，高达工作压力的15% ，必须安装外接头和喷嘴托架。
• 机器设计不好，会通过机器造成极大损失。
• 机器上的管子太细，会因摩擦造成损失。
• 压缩空气管路应保持笔直并尽可能短。
影响喷砂性能的其他重要因素有：
• 正确选择喷嘴，文丘里喷嘴比直孔喷嘴有效得多。
• 空气必须清洁而且干燥。
清理速率不能明确引证。有许多可变因素影响喷砂操作，包括：
• 空气供应情况
• 喷嘴的大小和类型
• 所用设备的类型
• 待清理表面的状况
• 所要求的表面清理标准
• 操作者调动通过量的限制
• 照明质量
• 喷嘴到表面的距离
• 操作者的技术
• 所用磨料的大小和类型
仅作为一般指导，高清理速率可达每小时30平方米(每小时300英尺)，低速率可低至每小时4平方米(每小时40 平方英尺)。必须强调的是这些生产速率只是一种指示，不能为任何特定的工作所采用。同样，磨料消耗是变化的，使用量的计算要根据试验或经验而进行。作为一般指导，对于不规则结构，通常每平方米需用50公斤(每平方英尺10磅)磨料(易耗型)。
磨料
表面粗糙度和清理速率主要取决于所用磨料的性质。虽然喷砂磨料使用范围很广，从碎胡桃木壳，玻璃和矿渣，到各种金属丸和金属砂，甚至还有陶瓷砂，但常用于油漆表面处理的只是几种有限的类型。他们是：
• 冷铸铁砂或铁丸
• 碎矿渣
• 天然矿砂
• 陶瓷砂
特别引起注意的事实是，尽管广泛使用的术语是“喷沙”，但沙却不作为一种磨料列出。
尖沙是一种廉价而有效的磨料，但由于硅确实对健康非常有害，所以全世界已逐渐不再使用(任何磨料都不含游离硅)。暴露于有害程度的游离硅灰尘中－例如：喷砂清理过程所产生的－的工人会引起矽肺，一种肺部疾病。
据说有些天然沙是“无硅”的，这些沙可能仍然常在使用，特别是在美国。喷砂过程中无硅砂受冲击而破碎，但不以有害的形式释放硅(即游离硅)。
露天“现场工作”可偶尔允许使用沙，但必须仔细保护操作者和其他人员，免受灰尘影响，而且现场及喷砂条件需经健康机构(例如：工厂检查人员，OSHA)核准。当沙和水－喷射结合使用时，常常会出现这种情况。
冷铸铁砂和铁丸
这是油漆施工场所或类似的车间环境进行表面处理时，使用最广泛的磨料。铸铁砂可有各种等级并有特定的最低硬度。是一般用途的杰出磨料，由于其密度较高，使粒子能量大，并且破碎慢但效率高，砂粒子上保留了切割边缘。
碎矿渣
铸铁砂大量用于工厂或现场的喷砂处理，这些地方可进行磨料回收和再循环使用。象许多现场工作，不可能回收磨料，这样使用磨料则价格太昂贵。
从冶炼过程的来的矿渣是较便宜和易耗的磨料。常用的有铜渣，煤渣和铝渣。这些磨料十分有效，因其迅速破碎变成灰尘，只用一次，不适合回收和再循环使用，通常称作“易耗磨料”。
陶瓷砂(氧化铝和碳化硅)
这种磨料虽然价格较高，但其特殊性质证实了其用途。
由于在使用中其粒子保留了锋利的切割边缘，使其切割作用特别有效，格外适用于那些冷铸铁砂不能有效地喷砂处理的坚硬底材。
除此之外，陶瓷砂在低于其他磨料常用的喷砂压力下，也具有有效的切割作用，特别适用于薄金属表面的喷砂处理，如果在常规压力下用冷铸铁砂处理这种表面将会出现“弯曲”或变形现象。
最后，由于陶瓷砂对常规腐蚀的影响基本是惰性的，所以可用于喷砂不锈钢或有色金属材料表面，而不会引起锈污染，变色或双金属腐蚀。
丸
圆形类喷砂磨料称作丸。在喷砂清理技术发展过程中，其普遍使用导致了术语“喷丸”的普遍误用。
用于喷砂清理的丸切割作用较小，因此可延长喷砂设备和机器的寿命(例如：磨轮和其他自动设备)。其缺点是由于切割作用小而产生较圆滑和粗糙度较小的表面，通常低于现今高性能涂料的附着要求，但仍然广泛用于装配前进行钢表面处理的喷砂机器。如果所用的预装配底漆要保留在钢表面上并成为涂料体系的一部分，那么必须仔细挑选，，必须与喷丸清理所产生的表面和以后所用的涂料相配。
除了喷砂清理外，喷丸可有用于通过冲击而‘硬化’金属表面，这是一个减少应力腐蚀致裂发生的过程。
铜渣磨料的化学分析
铜渣磨料的典型分析可显示其类似于下表中的化学含量：
SiO2 38.40% 氧化硅
Al2O3 3.35% 氧化铝
TiO2 0.35% 氧化钛
FeO 41.55% 氧化铁 (II)
Fe2O3 3.15% 氧化铁 (III)
MnO 0.27% 氧化锰
CaO 5.86% 氧化钙
MgO 2.15% 氧化镁
K2O 0.53% 氧化钾
Na2O 0.40% 氧化钠
CuO 0.47% 氧化铜
PbO 0.04% 氧化铅
ZnO 1.68% 氧化锌
S 0.96% 硫
总计 98.84%
应注意铜含量非常低，因为铜渣是铜提炼过程的副产品。同时还应注意多数含量为一种金属或另一种金属的氧化物。
磨料检查
检查者和操作者应保证：
• 所用磨料的尺寸和类型应符合规定。
• 遵循合适指定的再循环过程。
• 多数金属磨料，例如：铁丸，钢丸，铁砂，钢砂和昂贵磨料，例如：玻璃珠都可循环使用。
• 如果磨料要循环使用，污染物包括：灰尘，油漆和氧化皮必须从磨料上除去。
• 磨料必须清洁，无潮气。
• 磨料应离开地面储存，远离潮气和风雨。
磨料清洁度测试
磨料可通过简单的试验测试其清洁度，称作管形瓶试验。将一些磨料放入小瓶内已知pH的水中(最好是蒸馏水或去离子水，pH7)并摇动。典型的比例是一份磨料比二份水。检查水面是否有油脂膜或油膜。目测水的浑浊度(由于沉淀而浑浊)，这通常是由于存在过量的脏物，灰尘或磨料中的粘土。
用石蕊试纸或pH试纸测试管形瓶中的水可知道磨料是酸性还是碱性。pH试纸还可以表明酸度或碱度的实际值。如果磨料脏，呈酸性或碱性，涂装检查人员应记录这些结果并立即告知业主代表。
石蕊和pH试纸可指示化学盐类的存在，当其溶解于水中，形成了酸性或碱性溶液。(注意：石蕊试纸或pH试纸不能检测氯化物的存在)。如果红色石蕊试纸变成蓝色，溶液呈碱性。如果蓝色石蕊试纸变成红色，溶液呈酸性。如果石蕊试纸不变色，溶液则是中性的。即使溶液是中性，也并不表明不存在化学盐类，例如：氯化钠(普通海盐)，就形成中性溶液。
特殊试纸可指示可溶性化学盐类的存在。
磨料筛子分析
ASTM C 136 是用筛子分析粗细粒子的方法。
典型的做法是将1公斤磨料的代表性样品通过一系列筛网(例如12/40或16/40)，记录留在每层筛网上的粒子的百分比。该试验可使检查人员比较磨料供应商提供的磨料粒子的大小和分布。
每种磨料以不止一种尺寸提供。磨料是根据他们能通过的筛孔或筛网而不留一粒磨料在其上来划分等级的。
当怀疑所提供的磨料尺寸是否正确时，可进行筛孔或筛网试验。
试验需要的设备包括：
• 精确天平
• 一组 NBS 筛网
称重适量磨料(1,000克便于称重)，倒入套网的顶部。因筛网是成套的，孔最大的筛网放在顶部，往下分级，孔最小的筛网放在底部，例如：从顶部到底部依次为#8， # 15， # 16， #40， #50等等。
通过定位盘摇动筛网；磨料粒子所留在的筛网上，其网眼尺寸正好小于磨料粒子的尺寸。最细的粒子全部通过，被盘子接住。
下一步是称重各层筛网上留下的粒子并计算保留的百分比。
这就是为什么用1,000可磨料开始较为方便。例如：如果238克的磨料留在某一层上，我们就可知道23.8%的磨料留在那一层上，不需要做大量算术。
除了磨料的特定尺寸外，硬度也是一个重要因素。较硬的磨料具有较多的切割作用，但受冲击时也会散开，限制了其再循环使用的能力。较软的粒子切割作用较小，使用时会变园，但可再循环使用是这种材料的经济优点。硬度通常用洛氏硬度值(例如：金属冷铸铁砂，洛氏硬度值为50 -55)或莫氏硬度值(例如：铜渣磨料，莫氏硬度值为 6-7)来测定。这二种值可能互相关联，但制造商只标一种而不是二种。
本手册的表19 1展示了一般有下列类型的磨料可供应：
• 金属
• 硬性非金属(氧化物)
• 矿渣
• 游离硅含有物
• 农作物
磨料的种类
金属磨料
一些例子包括：
• 铸钢：这是一种硬性金属磨料用于除去氧化皮和其他硬性表面沉积物。
• 钢砂：是不规则形状的磨料。有效于切去表面积垢或缺陷。钢砂价格高，所以只在有再循环系统和不能获得便宜的磨料时才使用。
• 钢丸：钢丸是球形的，可以是偶然作为付产品生产出来，或有意识生产出来用于喷砂清理。钢丸用于厚脆的积垢较好。在封闭的区域里，钢丸由于回跳造成多重冲击。钢丸可能会引起轻型材料的伸展，将氧化皮和其他杂质击入表面。
• 铸铁：最硬的金属磨料，用于除去氧化皮和其他硬性表面积垢。硬度不应与韧度混淆，硬磨料由于其脆性，有时破碎率较高。这种磨料应使用于非腐蚀环境，它初次费用高，但可再循环使用。
• 韧性铁：一种较硬的金属磨料，用于除去氧化皮和其他硬性积垢。
这些磨料通常热处理至不同的硬度以增加寿命和清理速率。硬磨料，62HRC－65HRC(HRC=洛氏硬度“C”)，
常用于磷化表面，但其迅速损坏。软磨料，35HRC－40HRC，用于较易清理的工件。这些材料使用后会变园。
金属磨料的平均硬度为45HRC－50HRC作为空气喷砂磨料工作良好。
硬性非金属磨料( 氧化物，天然的或制造的 )
硬性非金属磨料在各种气候条件下都可用于室内和室外。硬性非金属磨料破碎率大于任何金属磨料。初期的低成本可能会被喷砂过程中的高损耗所抵销。
石榴石 (氧化物)：具有快速切割作用，使用寿命长，适用于舱室和喷砂房间，锋利并有角。
碳化硅 (氧化物)：这种磨料价格昂贵，具有快速切割作用，也用于砂轮。
氧化铝：钢玉矿是天然的氧化铝，金刚砂，红宝石和兰宝石则是其不纯的结晶物。可从铝土矿制得。具有快速切割作用，耐用，均匀，但价格昂贵。
回收对于碳化硅和氧化铝的经济使用是至关重要的。硬性非金属不含存在于硅质磨料中的有害硅。
矿渣 ( 或砾岩 ) 磨料
耐火渣：这种类型的炉渣是由燃烧煤，提炼铜和镍的付产品制得。具有快速切割作用，耐用程度中等。
矿渣：SSPC AB1“矿和矿渣磨料”是一种规格，规格定义了在涂装或其他目的中，选择喷砂清理钢板或其他表面所用的矿和矿渣的要求。该规格主要包括只用一次而不再循环使用的磨料；回收材料再使用前必须进行重新测试。
含有游离硅的磨料
硅质磨料，例如：合成物，可在各种气候条件下用于室内和室外。由于呼吸含有游离硅的灰尘有害于健康，释放游离硅的潜势使硅质磨料的使用受到限制。
由于硅质磨料大量破碎变成灰尘，在灰尘会对工人或机器设备造成伤害的地方，不应使用含有游离硅的磨料。所有在附近工作的人员，也包括油漆检查人员，都应根据OSHA规定，穿戴保护服，护目镜及呼吸设备。
沙：这是高强度工作，例如：清理有旧锈的表面最常用的磨料。用沙进行喷砂处理所产生的抛光程度取决于沙子的尺寸。沙可以有许多尺寸。各种沙子破碎率不同，但一般在第一次使用后即变得较细。
燧石/黑硅石： (有时称作黑硅石) 是天然硅或石英的结晶形式。颜色有烟灰，棕黑和暗黄。这些材料是硬岩石采矿的副产品，坚硬且破碎时形成非常锋利的边。
石英 (氧化硅)：锋利，具有切割作用，价格昂贵
由于沙子价格低廉，美国仍在使用。沙子的高破碎率抵销了其最初的低成本。通常，沙不再进行回收，但还是被认为是用于工业施工方面最经济的磨料(特别是在美国)。喷－沙表面最后需用空气进行清理以除去残留在表面的灰尘。
农作物磨料
除了我们已讨论的其他磨料外，在其他磨料所产生的灰尘可能对敏感设备有害时，常采用农作物磨料。当喷砂处理不锈钢或其他高纯度合金时，很重要的一点是磨料不能将金属粒子嵌入表面。碎胡桃木壳已用于喷砂清理航天飞机器件，以保护特殊合金材料的完整。
特殊磨料
这些磨料包括干冰，塑料珠，海绵，碳酸氢钠和冰。
图19.61 硅沙磨料
干冰 ( 二氧化碳 )
是冰冻的(固体)二氧化碳。可在现场通过冷却二氧化碳液体，将产生的薄片压缩进小球而制得。这种磨料也可通过研磨和筛选干冰块制得。
注意：干冰温度非常低，(沸点 -79°C, -110°F)，如果与裸露的皮肤接触，会立刻引起冻伤。
干冰已被成功地用于除去某种类型的表面污物或有机涂层。它不改变金属表面粗糙度，不产生或很少产生灰尘，喷砂后底材冷而干燥。干冰是一次性用途的磨料，因其使用后立即挥发。二氧化碳小球在靠近喷砂现场(几米之内)制成并立即使用。
冰 ( 水 )
由冷冻水在现场或现场外制得。将冰压碎并筛选制成磨料。用于除去某些类型的表面污物和现有的有机涂层。不会改变底材的粗糙度且不产生灰尘，但会在底材上留下水。冰是一种一次性用途的磨料。
塑料珠
这些小塑料珠(大约和塑料扣上的洞眼一样大小)用于除去涂层而改变底材粗糙度最小。塑料珠几乎总是用于回收 (再循环)系统。他们广泛用于飞机的条涂，产生的灰尘可能易燃。
对塑料珠喷砂者需进行大量培训，因为不同类型的涂料，对塑料珠的流动，工件至喷嘴的距离和喷砂空气的压力要求等都是不同的。这些变化通常都由喷砂操作者决定。这种磨料使用后，表面是干燥的，但满是灰尘。
碳酸氢钠 ( 烘烤碳酸钠 )
烘烤碳酸钠通常用于压缩空气驱动的水泥浆。有用于除去表面污物和现有油漆，而底材变化最小。产生少量灰尘或无灰尘产生，但作为最后一步，底材必须用淡水冲洗。操作者需要特殊培训。磨料不能回收。
海绵
海绵粒子(合成)用来除去表面污物，为复涂造成一个具有合适粗糙度的表面。海绵粒子由压缩空气推向表面，在与表面接触时发生膨胀并摩擦表面，通过吸收污物进入海绵粒子而清洁表面。结果产生一个经合适磨耗除去腐蚀物的非常清洁的表面，为工业涂料的施工提供了一个良好的锚链状外观。
海绵粒子可能在第一次使用后即丢弃，或重复使用以减少浪费和废物处置。海绵喷砂产生很少灰尘，极有利于工作，因为可以逐渐将磨料灌进海绵粒子，以达到各种所希望的表面光洁度。
其他磨料
这种等级的磨料，包括水浆磨料，硬度低并溶解于水。已有关于采用氯化钠(盐)和这种类型的其他产品的报告。
磨料选择
在选择磨料时，应考虑以下部分或所有项目：
• 待清理表面的种类
• 待清理物体的尺寸和形状
• 清理设施的种类：室外，室内喷砂柜或喷砂房
• 现有表面状况
• 清理后希望达到的状况
• 待施工涂料的类型，所希望的表面粗糙度以及磨料是否再循环使用
再循环使用
再循环通常用于价格昂贵的磨料，例如：高级金属磨料，以使他们可重复使用。如果考虑运输费用，再循环也可用于回收较价廉的磨料，例如：沙。
在离心喷砂中，回收(或再循环)是一种普通的操作。但在喷嘴操作中，因为不是密闭空间所以较为困难。在小喷砂柜和喷砂房中，再循环相当简单，但在大喷砂房中则较为复杂。
回收有四种主要方法：
• 筛选法：在这种方法中，磨料通过一系列筛子，在顶部，大筛除去过大尺寸的粒子，余下的磨料落在较小的筛孔上。灰尘和细粒子穿过筛子，仅留下有用的磨料。该方法可用手工和机器操作。
• 空气筛洗法：在该分离系统中，过大的磨料由机器除去；磨料分布在一倾斜的大盘中，向边上散去。下落时以预定的速度通过气流，有用的重粒子经过短距离落入斜槽。这种方法的精确度比筛选法差。
• 水洗法：该方法因使用水，所以只用于非腐蚀材料，决不可用于钢和铁。使用该方法时，磨料通过水洗，将灰尘和细末从粗粒子中分离出来。水的上升速度减慢，使得较重的磨料沉积在回收器的底部。留下的粒子在窑内烘干后再使用。水洗法价廉，有助于减少灰尘，但大量的水在排入下水道和河流前需经过滤和净化。
• 旋风分离法：在该分离法中，磨料通过软管抽入类似大功率真空扫除机的圆筒中。圆筒中快速移动的空气将灰尘和细末送出圆筒的顶部；较重的，可再使用的材料通过筛子下落到底部。
磨料测试概要
如发生下列情况磨料需进行测试：
• 磨料正在进行再循环
• 所使用的磨料为河沙或海滩沙
• 因某些原因怀疑磨料遭受污染或粒度分级不正确
• 粗糙深度变化很大
• 喷砂钢板出现不明原因的色差
表 19 1 一般类型的磨料
下表展示了五类主要磨料和每一类中的一些磨料：
金属磨料 非金属磨料
(氧化物) 硅质磨料 农作物磨料 矿渣或砾岩 其他磨料
冷铸铁 碳化硅 石英 椰子壳
耐火渣 干冰
铸钢 氧化铝
燧石 黑胡桃木 矿渣 冰
韧性铁 石榴石 沙 山核桃壳 塑料珠
碎钢 玻璃珠 硅石 桃核壳 碳酸钠
切割钢丝 榛子壳 海绵
樱桃核
杏仁壳
杏核壳
稻壳
磨碎玉米
糖
磨料应保证经过检查并无可溶性化学盐类，特别是用于湿喷砂操作的情况下。
安全注意事项：所有磨料都会危害健康，需使用合适的呼吸安全装置。
安全
操作者的服装及空气提供
为了操作者的安全和舒适，良好质量的工作服是必不可少的。比较典型的包括：
• 安全靴 (靴头插入钢板).
• 衣裤相连的工作服
• 牢固的皮手套
• 送气式喷砂头盔，配有可更换的帽舌和皮斗篷
很重要的一点是，向操作者提供清洁，新鲜的呼吸空气。做到这一点有两种方法：
• 从喷砂罐经过过滤器提供低压空气。这种方法有一个缺点，就是所提供的空气与喷砂所用的空气质量是一样的(通常质量较差)。
• 单独提供压力较低的空气，是从相隔很远的气动泵输送过来的，远离任何污染或充满灰尘的大气。
现场喷砂中操作者需注意的安全问题
高压下的喷砂清理是一项危险的操作。采取措施保护操作者及旁观者或其他在场人员是极其重要的。一些需要考虑的事项为：
• 除了操作者外，不允许其他人员靠近喷砂清理操作现场
• 设置警示牌
• 监视人员(或“侍者”)应时刻警觉
• 所有设备应进行检测以使安全操作
• 应安装并使用叉杆手柄切断装置。叉杆阀(遥控)应成为整套装置的一部分，它可使操作者在喷嘴处控制机器。检查人员应保证这项安全措施在喷砂操作时总是合用并总是在使用。
喷砂罐及附件
喷砂压力罐通常使用一些附件，包括：
• 磨料计量阀，计量磨料对气流和喷嘴尺寸的合适平衡
• 遥控阀(叉杆阀)
遥控阀(叉杆阀)必须保持关闭位置以加压并启动喷砂罐。当阀门打开，喷砂机则关闭，这样即可保护喷砂者。如果操作者生病，昏厥或绊倒并丢下软管，也不会被飞出的磨料或在工作区急速拍打的喷砂软管所击中。
叉杆阀是花费所值的装置，因为可省去喷砂罐看管人(或喷砂员的助手)。下面的照片展示了操作者将手放在叉杆阀下握住喷枪。
所有干磨料喷砂清理都需要过滤及调节空气供应的呼吸保护器。
不仅是操作者，而且是在污染区的所有人都必须佩戴经核准的呼吸器。
除此之外，所有设备必须接地，以防触电。
安全问题概要
所有表面处理过程的参与者，包括涂料检查人员，都应运用常识发觉潜在的危险。任何存在安全问题的照明设备，脚手架或设备故障都应报告给适当的人。有见识并负责的工人总是能在工作或检查中，使用脚手架，三角架，悬空支架等工具前进行检查，从而保证其安全性。
决不要走进磨料喷砂区的通道。磨料粒子能以450英里/小时的速度飞驰，具有机关枪的作用。
涂料检查人员必须遵守由安全工程师或合同中负责安全的人员制定的所有安全卫生规章制度。
涂料检查人员应熟悉并在适当的时候使用下列保护设备：
• 头罩
• 呼吸保护器
• 重型保护工作服和手套
可能要求操作者安置接地设备，也可能要求涂料检查人员证实设备适当接地。
现场安全制度必须符合合适的工人保护法规和规章。在美国，OSHA(职业安全卫生局)的规章提供了必要的指标。在其他国家，类似的政府机构也制定了必须遵守的类似规章制度。在本课程的安全教育单元中，将会提供更详细的关于合适的规章制度的评价。
遮盖
当进行喷砂时，通常有些区域因某些原因不应喷砂。典型的例子是：已经油漆的表面，或敏感设备，例如：阀门或仪器。这些留下未喷砂的表面可用合适的金属或橡胶或合适坚韧的遮盖胶布牢牢地盖住，保护起来，免受喷砂流的影响。
这些遮盖物应在邻近区域开始喷砂前固定在合适的地方。应进行定期检查以保证得以合适的保护并在喷砂及涂装操作完成时，仔细除去遮盖材料。
排污
为了除去残留的灰尘，喷砂结束时应清洁表面，除去灰尘和磨料的残留物。可用高压喷射清洁、干燥的空气，真空清理或用清洁的干刷子刷，直至表面无灰尘和砂子残留物的痕迹。这时的表面看上去应非常类似所指定的标准 (例如： NACE #2, Sa 2½ ，等)
当灰尘或砂子未完全除去时，经常藏身于裂缝或角落里。可能会受高压喷涂油漆时气流的影响而散布在漆膜中，造成油漆层较差的附着力或漆膜不完整性。
表面粗糙度
除了达到清洁的目的外，磨料喷砂还将底材或多或少光滑的表面变成了均匀的带有花纹的表面。花纹表面是由于尖的磨料粒子在高速下撞击表面并留下冲击弹坑或凹凸不平处的结果。这种花纹称作“表面粗糙度”或“锚链状外观”。
制定得好的涂料配套都有表面粗糙度深度范围，以密耳或微米表示。例如：配套要求表面粗糙度为1.5 密耳至3.5 密耳 (37 微米至 87 微米)。
表面粗糙度的重要性在于增加了表面面积和粗糙性(锚链齿)，而使涂料能附着于其上。
太浅的表面粗糙度，由于缺乏附着力，可能会导致涂料早期损坏，出现脱皮，起泡或分层。
太深的表面粗糙度，由于有峰点，不能合适遮盖，导致“锈疹”或锈斑。这种结果很可能出现在施工底漆暴露
(无面漆)一段时间后。良好的实践经验是，在喷砂清理的表面上应施工至少二道涂层以保证表面粗糙处得以合适的遮盖。
一般说来，表面粗糙度越大，涂料附着力越好。但无机硅酸锌底漆除外，当锚链状外观超过约2.5密耳(67微米)时，无机硅酸锌底漆出现开裂(失去粘结力)。这种现象可能部分是由于试图增加厚度以遮盖峰点而造成的。众所周知，无机硅酸锌底漆对过厚很敏感，应以涂料生产商提供的技术数据手册为准。
表面粗糙度的深度可用以下几种方法测试：
• 比测器和试样
• 复制品胶带
• 深度刻度盘测微计(纵断面测绘仪)
表面粗糙度试样
表面粗糙度的试样有从1/2密耳至3密耳(12微米至75微米)，增额为0.5密耳(12微米)。通过与试样比较决定表面粗糙度(ASTM D 4417 9 1，方法 A)。
