サンドブラストとは何ですか?
サンドブラストは、高速の研磨剤流の衝撃を利用して基板表面を洗浄し、粗面化するプロセスです。圧縮空気を動力源として高速ジェットを発生させ、銅スラグ、石英砂、酸化アルミニウムなどの研磨材をワークピースの表面に噴射します。この作用により、ワークピースの表面仕上げや形状が変化します。
研磨材がワークピース表面に衝突し、切削作用を与えることで、所定の清浄度と所定の表面粗さが得られます。このプロセスにより、表面の機械的特性が向上し、ワークピースの耐疲労性が向上し、ワークピースと後続のコーティング層との密着性が向上します。その結果、塗膜の耐久性が向上し、より優れた塗膜と美観が得られます。
サンドブラスト加工
前処理段階は、保護コーティングやめっきを施す前に、ワークピースの表面を準備する段階です。このサンドブラスト前処理の質は、コーティングの密着性、外観、耐湿性、耐腐食性に大きく影響します。前処理が不十分だと、コーティングの下で腐食が広がり続け、大規模な剥離につながります。比較暴露試験では、丁寧に洗浄された表面は、単純な洗浄のみを行った表面よりも4～5倍も長寿命であることが示されています。
サンドブラスト工程では、圧縮空気を利用して高速ジェットを発生させ、研磨材をワーク表面に噴射することで、表面仕上げを変化させます。研磨材の衝撃と切削作用により、所定の清浄度レベルと様々な粗さプロファイルが達成され、ワーク表面の機械的特性が向上します。
サンドブラスト装置の種類
サンドブラスト機は一般的に、ドライブラスト機とウェットブラスト機（液体ブラスト機）の2つの主要なカテゴリーに分けられます。ドライブラスト機はさらに、吸引式と加圧式に分類されます。
（1）吸引ブラスト機
吸引式ドライブラスト機は、通常、キャビネット／構造、媒体動力システム、配管システム、集塵システム、制御システム、および補助システムの6つのシステムで構成されています。吸引供給システムは、圧縮空気を動力源として使用します。高速気流がブラストガン内に負圧を発生させ、研磨媒体を供給ホースからガン内に引き込みます。その後、媒体は加速され、ノズルからワーク表面に噴射され、所望の加工効果が得られます。このタイプの機械では、圧縮空気が媒体供給動力とジェット加速動力の両方として機能します。
（２）圧力ブラスト機
完全な加圧式ドライブラスト装置は、通常、圧力ポット/タンク、媒体動力システム、配管システム、制御システムの4つの主要システムで構成されています。加圧システムは、圧縮空気を利用して圧力ポット内に作動圧力を発生させます。この圧力により、研磨媒体が計量バルブを通ってブラストホースに送り込まれ、ノズルから排出されます。研磨媒体はワークピース表面に噴射され、所望の加工結果が得られます。このシステムでは、圧縮空気が媒体供給動力とジェット加速動力の両方として機能します。
（3）ウェットブラスト機
液体ブラスト機が乾式ブラスト機に対して持つ最も大きな利点は、ブラスト工程中の粉塵汚染を効果的に抑制し、作業者の作業環境を改善することです。液体ブラスト機は通常、キャビネット/構造、スラリー動力システム、配管システム、制御システム、補助システムの5つのシステムで構成されています。液体ブラスト機は、スラリーポンプを使用して研磨材混合物を供給します。スラリーポンプは、均一に混合されたスラリーをブラストガンに送ります。圧縮空気は加速力として使用され、エアラインを通ってガンに入ります。ガン内では、圧縮空気が流入するスラリーを加速し、ノズルからワーク表面に噴射して、意図した加工目的を達成します。このシステムでは、スラリーポンプが供給力を、圧縮空気が加速力を提供します。
サンドブラスト清浄度等級
サンドブラスト後の表面清浄度に関する代表的な国際規格としては、1985年に制定された米国のSSPC規格と、1976年に制定されたスウェーデンのSa規格の2つがあります。国際的に認められた共通規格であるSa規格は、Sa1、Sa2、Sa2.5、Sa3の4段階に分かれています。詳細は以下のとおりです。
（1）Sa1グレード
米国SSPC-SP7に相当します。この等級は、ワイヤーブラシやサンドペーパーなどの簡単な手作業で達成されます。4つの清浄度等級の中で最も低く、未処理のワークピースと比較してわずかに優れたコーティング保護性能を示します。ワークピース表面には、目に見える油、グリース、残留ミルスケール、錆、残留塗料などがない必要があります。Sa1は、ブラシオフブラストとも呼ばれます。
（2）Sa2グレード
米国SSPC-SP6に相当します。このグレードは、研磨ブラスト（またはショットブラスト）によって達成されます。これは実際の研磨ブラストにおける最低グレードであり、一般的な要件ですが、手作業による洗浄よりもはるかに優れたコーティング保護を提供します。ワークピースの表面には、シミ（傷）を除き、目に見える油、グリース、汚れ、ミルスケール、錆、塗料、酸化物、腐食生成物、その他の異物があってはなりません。ただし、これらの傷は表面積の3%以下に制限され、わずかな影、傷／ピット／錆による軽微な変色、軽いミルスケールまたは塗料の傷が含まれる場合があります。元の表面にピットがあった場合、ピットの底に錆や塗料の痕跡がわずかに残ることがあります。Sa2は、コマーシャルブラストとも呼ばれます。
（3）Sa2.5グレード
これは業界で最も多く使用されているグレードであり、多くの場合、受入技術要件および規格として使用されます。Sa2.5は、ニアホワイトブラストとも呼ばれます。要件はSa2規格の前半と同じですが、欠陥は表面積の5%以下に制限され、わずかな影、欠陥／ピット／錆による軽微な変色、軽いミルスケールまたは塗装欠陥が含まれる場合があります。
（4）Sa3グレード
米国SSPC-SP5に相当します。これは業界最高水準の処理グレードであり、ホワイトメタルブラスト洗浄とも呼ばれます。要求事項はSa2.5と同じですが、影、傷、錆などに対する5%の許容範囲は認められません。
サンドブラストの応用例
サンドブラストは、ワークピースの表面から錆やスケールなどの汚染物質をすべて除去し、アンカーパターンまたは「歯」と呼ばれる重要な表面形状を形成します。研磨粒子のサイズを調整することで、さまざまな粗さのレベルを実現でき、ワークピースと塗布されたコーティング層との接着強度を向上させます。 陽極酸化 またはめっき層を形成します。また、接合部品のより強固で高品質な接着を保証します。
洗浄と研磨
サンドブラストは、鋳造・鍛造部品や熱処理後の部品の表面から、ミルスケール、油脂、その他の残留物といったあらゆる汚染物質を効果的に除去します。表面を研磨することで表面仕上げが向上し、金属本来の均一で安定した色彩が引き出され、より美しい外観を実現します。
バリ取りと表面仕上げ
サンドブラストは、表面から微細なバリを取り除くことができます。 CNC機械加工部品より平坦で滑らかな表面が得られます。これによりバリによる悪影響が排除され、ワークピース全体の品質が向上します。さらに、ブラスト加工により表面の交差部に小さく正確なR面を形成することができ、部品の外観がより洗練され、精密になります。
機械的性質の改善
サンドブラスト処理により、均一で細粒度の表面テクスチャが形成され、潤滑油の保持力が向上します。これにより、潤滑状態が改善され、騒音が低減され、機械部品の寿命が延びます。
装飾仕上げ
サンドブラストは、特定の特殊なワークピースに対して、必要に応じて反射仕上げやマット仕上げを施すことができます。例えば、ステンレス鋼部品のサテン／マット仕上げ、プラスチックの研磨、翡翠の研磨、木製家具の表面のマット仕上げ、すりガラスへの模様付け、布地の表面の粗面化などが挙げられます。
サンドブラストに関する考慮事項
作業を開始する前に、必ずすべての保護具を着用してください。素手での作業は禁止されています。
- 作業は2人以上で行わなければなりません。
- 空気貯蔵タンク、圧力計、安全弁は定期的に点検・校正する必要があります。空気タンクは2週間ごとに蓄積した埃や水分を排出し、研磨ポット内のフィルターは毎月点検する必要があります。
- 換気ダクトとサンドブラスト機のドアが適切に密閉されていることを確認します。
- ブラスト作業開始の少なくとも5分前に換気・集塵装置を作動させてください。換気・集塵装置が故障している場合は、サンドブラスト作業は禁止されています。
- 圧縮空気バルブはゆっくり開き、空気圧は 0.8 MPa (約 116 psi) を超えないようにしてください。
- 研磨粒子のサイズは作業要件に適したものでなければならず、通常は 10 ～ 20 メッシュの範囲内でなければなりません。また、研磨媒体は乾燥した状態に保たれなければなりません。
- サンドブラスト機の稼働中は、関係者以外の立ち入りは禁止されています。可動部品の清掃や調整を行う前に、必ず機械を停止してください。
- 圧縮空気は、身体のほこりを吹き飛ばしたり、いたずらをするために使用しないでください。
- 作業が完了したら、残留粉塵を排出して作業エリアを清潔に保つために、換気および集塵装置をさらに 5 分間稼働させてから停止する必要があります。
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