2.3 喷砂
利用高速砂流的冲击作用清理和粗化基体表面的过程称为喷砂。喷砂采用压缩空气为动力，形成高速喷射束将喷料（铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海南砂）高速喷射到需要处理的工件表面，使工件表面的外观或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件表面的力学性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增大了它和涂层之间的附着力，延长了涂层的使用寿命，也有利于涂料的流平和装饰。
1.喷砂的主要应用范围
（1）工件涂镀、工件粘接预处理 喷砂能把工件表面的锈蚀等一切污物清除，并在工件表面建立起十分重要的基础涂饰（即通常所谓的毛面），而且可以通过更换不同粒度的磨料，达到不同程度的表面粗糙度，大大提高工件与涂料、镀料的结合力，或使粘接件粘接更牢固，质量更好。
（2）铸锻件毛面、热处理后工件的清理与抛光 喷砂能清理铸锻件、热处理后工件表面的一切污物（如氧化皮、油污等残留物），并将工件表面抛光提高工件的表面质量，能使工件露出均匀一致的金属本色，使工件更美观，达到美化装饰的作用。
（3）机械加工工件毛刺的清理与表面美化 喷砂能清理工件表面的微小毛刺，并使工件表面更加平整，消除毛刺的危害，提高工件的档次，并且喷砂能在工件表面交界处形成很小的圆角，使工件更加美观、更加精密。
（4）改善零件的力学性能 机械零件经过喷砂后，能在表面形成均匀细微的凹凸面，使润滑油得到储存，从而使润滑条件改善，并减少噪声，提高机械使用寿命。
（5）光饰 对于某些特殊用途工件，喷砂可实现不同的反光或亚光，如不锈钢工件、塑胶的打磨，玉器的磨光，木制家具表面亚光化，磨砂玻璃表面的花纹图案以及布料表面的毛化加工等。
（6）对切削工具进行湿喷砂可提高使用寿命 湿喷砂多用于较精密的加工。
（7）消除应力及表面强化 通过砂丸敲击工件表面，消除应力，提高工件表面的强度，如弹簧、机械加工刀具和飞机叶片等工件的表面处理。
2.喷砂的种类
喷砂有干喷砂、湿喷砂两种。
（1）干喷砂
1）磨料。干喷砂用的磨料可以是钢砂、氧化铝、石英砂、碳化硅等，国内应用最多的是石英砂，使用前需烘干。表2-57给出了几种喷砂用磨料的特性。
表2-57 几种喷砂用磨料的特性
根据零件材料、表面状态和加工要求，可选用不同的磨料，见表2-58。
表2-58 不同零件干喷砂工艺条件
干喷砂有机械喷砂与空气压力喷砂两种，每一种又分手工、非自动和连续自动多种方式，国内广泛使用的是手工空气压力喷砂机，它适用于各种复杂形状的大、中、小型零件。喷砂后工件应尽快进行后续表面处理，否则会很快氧化。可进行磷化或浸入50g·L-1的碳酸钠溶液中贮存数天。
2）喷砂方式。
①射吸式（图2-2）。压缩空气在A处产生负压，吸入砂子，由扩张口B喷出。这种喷砂方式的优点是小巧灵活，适用于小工件及实验室；缺点是效率低。
②压送式（图2-3）。压缩空气自A处进入后分两路：一路向上进入储砂筒，在筒内产生压力压进砂子；另一路进入喷砂枪，砂在自重及压力p的压送下向下落，由压缩空气沿喷砂枪向前喷送，从枪口B处喷出。可在喷砂室或现场作业。这种装置的特点是结构简单，效率高，但较笨重。需要大型空气压缩机（排气量在6m3·min-1以上）与之配套使用。
③抛射式（或称为离心抛砂法）。其原理是：砂子在压缩空气输送下，进入叶轮（即从叶轮中心吸入砂子），然后从叶尖由离心力抛出。此法多采用有回收磨料的循环抛射装置，这种喷砂方式的特点是效率高、耗电少，但不灵活，且不宜喷小工件。
图2-2 射吸式喷砂
图2-3 压送式喷砂
④无尘喷砂式。这是一种可回收磨料的喷砂方法。在对工件表面喷砂后，砂料与锈蚀物、废旧涂料等一起被吸入机器内部。经过分离，砂料可重复使用，废弃物被置于密闭箱内以待定期排出。这种喷砂机具有保护环境、安全便捷、性能稳定和节约砂料等突出优点。
（2）湿喷砂 湿喷砂所用磨料与干喷砂相同，可将磨料与水混合成砂浆，磨料一般占20%～35%（质量分数），并不断搅拌以防沉，用压缩空气将砂浆压入喷嘴喷向零件，也可以将磨料与水分别置入罐中，在流向喷嘴前混合后再喷向零件，为防止钢铁零件锈蚀，必须在水中加入亚硝酸钠等缓蚀剂。另外，砂子下次使用之前应进行烘干。
3.喷砂时应注意的事项
1）工作前必须穿戴好防护用品，不允许赤裸膀臂工作。工作时不得少于两人。
2）储气罐、压力表、安全阀要定期校验。储气罐两周排放一次灰尘，砂罐里的过滤器每月检查一次。
3）检查通风管及喷砂机门是否密封。工作前5min，必须开动通风除尘设备，通风除尘设备失效时，禁止喷砂机工作。
4）压缩空气阀要缓慢打开，气压不准超过0.8MPa。
5）喷砂粒度应与工作要求相适应，砂子应保持干燥。
6）喷砂机工作时，禁止无关人员接近。清扫和调整运转部位时，应停机进行。
7）不允许用压缩空气吹身上的灰尘。
8）工作完毕后，通风除尘设备应继续运转5min再关闭，以排出室内灰尘，保持场地清洁。
4.清理等级
清理等级可用清洁度表示，代表性国际标准有两种：第一种是美国1985年制定“SSPC-”；第二种是瑞典1976年制定的“Sa-”，它分为四个等级，分别为Sa1、Sa2、Sa2.5和Sa3，为国际通用标准，详细介绍如下。
Sa1级——相当于美国SSPC-SP7级。采用一般简单的手工刷除、砂布打磨方法，这是四种清洁度中最低的一级，对涂层的保护仅略好于未采用处理的工件。Sa1级处理的技术标准为：工件表面应不可见油污、油脂、残留氧化皮、锈斑和残留涂料等污物。Sa1级也称为手工刷除清理级（或清扫级）。
Sa2级——相当于美国SSPC-SP6级。采用喷砂清理方法，这是喷砂处理中最低的一级，即一般的要求，但对涂层的保护比手工刷除清理要提高许多。Sa2级处理的技术标准为：工件表面应不可见油腻、污垢、氧化皮、锈斑、涂料、氧化物、腐蚀物和其他外来物质（疵点除外），疵点限定为每平方米表面不超过33%，可包括轻微阴影，少量因疵点、锈蚀引起的轻微脱色，氧化皮及涂料疵点。如果工件原表面有凹痕，则轻微的锈蚀和涂料还会残留在凹痕底部。Sa2级也称为商品清理级（或工业级）。
Sa2.5级——工业上普遍使用的并可以作为验收技术要求及标准的级别。Sa2.5级也称为近白清理级（近白级或出白级）。Sa2.5级处理的技术标准为：同Sa2要求的前半部一样，但疵点限定为每平方米表面不超过5%，可包括轻微暗影，少量因疵点、锈蚀引起的轻微脱色，氧化皮及涂料疵点。
Sa3级——相当于美国SSPC-SP5级，是工业上的最高处理级别，也称为白色清理级（或白色级）。Sa3级处理的技术标准为：与Sa2.5级一样，但每平方米表面不超过5%的阴影、疵点、锈蚀等也都不得存在。