Trong phun hạt thủy tinh, cấp bạn đổ vào bình quyết định gần như mọi thứ phía sau: công việc chạy nhanh
thế nào, bề mặt trông ra sao, bạn đốt bao nhiêu vật liệu, và chi tiết ra lò là đẹp hay phế. Áp suất,
khoảng cách vòi và góc đều chỉnh được tại vòi. Cấp thì không — nó là quyết định mua hàng, và khi hạt đã
nạp vào máy thì đã muộn để đổi mà không dừng việc.
Hạt thủy tinh không cắt như cát hay hạt thép. Hạt tròn gõ: nó đập bề mặt bằng một va chạm có
kiểm soát, chồng lấp nhau và tạo bề mặt mờ satin mà không lấy đi vật liệu nền theo một hướng. Chính vì
thế quy trình bảo toàn dung sai, và cũng vì thế mà cấp sai sinh ra hoặc một bề mặt không thể sơn phủ,
hoặc một độ nhám không ai chỉ định.
Hướng dẫn này bao quát các đơn vị, các cấp, mỗi cấp làm gì và cách ghép cấp với công việc. Các con số về
kích thước và độ tròn được dẫn ở đây lấy từ đặc tả kỹ thuật quân sự Hoa Kỳ cho hạt thủy tinh dùng phun và
phun bi, MIL-PRF-9954B, vốn là tài liệu tham chiếu mà phần lớn người mua công nghiệp vẫn trích dẫn.
1. Mesh, micron và milimet: một bảng, ba đơn vị
Mesh là số lỗ trên mỗi inch chiều dài của sàng mà hạt đã lọt qua. Điều này làm nó ngược
với kích thước hạt: hạt 30 mesh là thô, hạt 200 mesh là mịn. Một sự thật đơn giản này gây ra nhiều lỗi đặt
hàng hơn bất cứ điều gì khác trong ngành.
Chỉ mỗi số mesh cũng mơ hồ, vì các dãy sàng ASTM, Tyler và nhiều dãy sàng quốc gia khác không trùng khít.
Đó là lý do người mua có kinh nghiệm chỉ định bằng micron, hoặc đưa cả hai. Bảng sau là tập quy đổi chúng
tôi dùng trong thực tế:
| Mesh | Micron (µm) | Milimet (mm) | Định khung điển hình |
|---|---|---|---|
| 18 | 1,000 | 1.00 | Cấp công nghiệp thô nhất |
| 20 | 850 | 0.850 | Rất thô |
| 30 | 600 | 0.600 | Thô |
| 40 | 425 | 0.425 | Thô-trung bình |
| 50 | 300 | 0.300 | Trung bình |
| 70 | 212 | 0.212 | Trung bình-mịn |
| 80 | 180 | 0.180 | Mịn |
| 100 | 150 | 0.150 | Mịn |
| 120 | 125 | 0.125 | Rất mịn |
Với việc mua theo một đặc tả, MIL-PRF-9954B Bảng I định nghĩa các dải kích thước cùng với một
độ tròn tối thiểu cho mỗi dải — độ tròn tăng khi hạt càng mịn. Hệ quả thực tế là các cấp mịn bị
giữ ở tiêu chuẩn hình dạng nghiêm ngặt hơn cấp thô, vì một hạt mịn vỡ sẽ lộ ngay trên bề mặt thẩm mỹ.
| Cấp MIL | Sàng US | Dải micron | Độ tròn tối thiểu |
|---|---|---|---|
| 3 | 20–30 | 850–600 | 65% |
| 4 | 30–40 | 600–425 | 70% |
| 5 | 40–50 | 425–300 | 70% |
| 6 | 50–70 | 300–212 | 80% |
| 7 | 60–80 | 250–180 | 80% |
| 8 | 70–100 | 212–150 | 80% |
| 9 | 80–120 | 180–125 | 80% |
| 10 | 100–170 | 150–90 | 90% |
| 11 | 120–200 | 125–75 | 90% |
| 12 | 140–230 | 106–63 | 90–95% |
| 13 | 170–325 | 90–45 | 95% |
Cấp MIL 8 (mắt lưới 70–100, 212–150 µm) là dải được dùng rộng rãi nhất trong công việc
công nghiệp nói chung, và là cấp xuất hiện nhiều nhất trên đơn mua hàng. Nếu bạn không chắc bắt đầu ở đâu,
nó thường là dải nên thử trước. Cách xử lý đầy đủ hơn về việc rèn và ý nghĩa các cột phần trăm trên báo
cáo phân loại nằm trong hướng dẫn của chúng tôi về bảng quy đổi mesh – micron.
2. Mỗi cấp thực sự làm gì cho bề mặt
Ba nhóm hành xử khác nhau đủ để xứng đáng xem xét riêng:
- Thô (mắt lưới 18–40 / 1.000–425 µm). Lấy đi vật liệu nhanh nhất mỗi
lượt và để lại profile sâu nhất. Dùng cho làm sạch nặng, tẩy gỉ nhẹ và vảy cán mỏng, và hạ vết gia công
nhanh. Cũng hung hãn nhất với chi tiết mỏng và hợp kim mềm — là cấp dễ làm cong vênh hay lõm một chi tiết
tinh tế nhất. - Trung bình (mắt lưới 50–80 / 300–180 µm). Dải đa dụng. Tẩy ba via,
hòa vết dao, tạo bề mặt mờ satin đều, và chuẩn bị một bề mặt sẽ nhận lớp phủ. Đây là nơi phần lớn việc phun
sản xuất nằm. - Mịn (mắt lưới 100–325 / 150–45 µm). Hoàn thiện thẩm mỹ và gần thẩm
mỹ. Tạo bề mặt mờ mềm, đồng đều. Chậm hơn, nhạy hơn với áp suất, và không lấy đi gì đáng kể — cấp mịn tinh
chỉnh bề mặt, chứ không làm sạch nó.
Một điểm khiến người mua mới ngạc nhiên: cấp mịn không đơn giản là «tốt hơn». Nếu bề mặt có gì đó cần
lấy đi, cấp mịn sẽ đánh bóng lớp bẩn thay vì loại bỏ nó. Cấp theo công việc, không phải ngược lại.
3. Chọn cấp theo ứng dụng
Bảng sau ánh xạ các mục tiêu phun phổ biến vào một cấp bắt đầu. Nó là điểm xuất phát cho một thử nghiệm
mẫu, không phải đặc tả — câu trả lời đúng luôn phụ thuộc vào nền vật liệu, tình trạng bề mặt và lớp hoàn
thiện mà bản vẽ yêu cầu.
| Mục tiêu | Cấp bắt đầu | Mesh | Micron |
|---|---|---|---|
| Gỉ dày, vảy dày, lớp phủ cũ | Vật liệu có cạnh trước | — | — |
| Gỉ nhẹ, vảy mỏng, làm sạch chung | Thô | 20–40 | 850–425 |
| Tẩy ba via, bỏ vết gia công | Trung bình | 50–80 | 300–180 |
| Bề mặt mờ / mờ trang trí | Trung bình–mịn | 70–120 | 212–125 |
| Chuẩn bị đánh bóng, hoàn thiện thẩm mỹ | Mịn | 100–325 | 150–45 |
Hàng đầu không phải là đề xuất cấp, mà là cảnh báo. Hạt thủy tinh không thể lấy đi gỉ dày, vảy cán nặng
hay lớp phủ cũ còn nguyên: hạt tròn gõ lên trên chúng. Khi đặc tả yêu cầu Sa 2.5 / SSPC-SP10, bề mặt phải
được cắt bằng vật liệu có cạnh (oxit nhôm, garnet hoặc hạt thép), và bước hạt thủy tinh theo sau để tinh
chỉnh. Cố làm bước cắt bằng hạt sẽ đốt vật liệu, thời gian và đôi khi cả chi tiết.
4. Cấp và độ nhám bề mặt bạn thực sự đạt được
Phun hạt thủy tinh thường tạo độ nhám bề mặt trong vùng khoảng Ra 0,8–3,2 µm,
với đầu thô của dải đến từ cấp thô và áp suất cao hơn, và đầu mịn từ cấp mịn ở áp suất thấp. Điểm thực tế
quan trọng là chỉ định trên bản vẽ một độ nhám quá chặt một cách không cần thiết là cách phổ biến để sinh
phế phẩm: nếu đặc tả đòi một profile mịn hơn khoảng 32 µin Ra, đạt được nó một cách tin cậy trở thành
bài toán phát triển quy trình thay vì bài toán vật liệu.
Độ nhám không chỉ do cấp quyết định. Áp suất, khoảng cách vòi, góc và tình trạng vật liệu đều làm nó thay
đổi. Chạy cùng một cấp ở 2 bar và ở 6 bar cho hai bề mặt khác biệt rõ. Nếu bề mặt trôi trong một ca, hãy
kiểm tra tình trạng vật liệu và khoảng cách vòi trước khi sửa bất cứ gì trên regulator.
5. Ghép cấp với áp suất và vòi
Hạt thủy tinh là vật liệu hoàn thiện và làm việc tốt nhất trong một dải áp suất khá hẹp — đại khái
3,5 đến 5 bar (khoảng 50 đến 73 psi), và nhiều xưởng bắt đầu một việc mới quanh 50 psi.
Trên khoảng 80 psi, hạt thôi nảy và bắt đầu vỡ.
Một hạt vỡ làm ba việc cùng lúc: nó lấy đi dạng cầu tạo ra bề mặt láng; nó sinh ra mảnh cạnh sắc có thể
xước hoặc cắm vào chi tiết; và nó tăng tải bụi trong buồng. Khi việc chạy quá chậm, câu trả lời thường là
cấp thô hơn thay vì thêm áp suất — tăng áp quá dải đổi tốc độ lấy đi lấy bằng giá của bề mặt và vật liệu.
Ghi chú của chúng tôi về hạt thủy tinh cần áp suất phun bao nhiêu giải thích kỹ
hơn.
Kỷ luật vòi quan trọng ngang với cấp. Khoảng cách vòi thường giữ ở 150–300 mm (6–12
in) và không đổi; lại gần thì khoét và gõ quá mức, xa hơn thì phủ không đều. Góc phun giữ gần
90°. Cấp mịn khoan dung kém hơn với cả hai, vì cùng áp suất êm với hạt 200 µm sẽ làm vỡ hạt 50
µm.
Khí nén chính nó là một phần của quyết định cấp. Độ ẩm làm hạt vón và cấp liệu giật cục, và không chỉnh
van nào sửa được vật liệu ướt. Điểm sương dưới khoảng −10 °C là mục tiêu làm việc thông dụng, và
vật liệu giữ trong bao kín cho đến khi nạp vào bình.
6. Cấp và tiêu thụ vật liệu
Cấp thô lấy vật liệu nhanh hơn mỗi lượt nhưng cũng vỡ nhanh hơn, nên tỷ lệ bổ sung cao hơn. Cấp mịn tồn
tại lâu hơn trong tuần hoàn nhưng dịch chuyển ít việc hơn mỗi giờ. Bức tranh chi phí vì thế không phải «thô
thì đắt» hay «mịn thì rẻ» — nó phụ thuộc vào lượng vật liệu phải thêm vào để giữ bề mặt bạn đã chỉ định.
Hai điểm vận hành chi phối tiêu thụ hơn cả việc chọn cấp:
- Cho bộ phân loại chạy. Mỗi va chạm làm hạt tròn hơn chút ít rồi cuối cùng làm nó vỡ.
Bộ phân loại liên tục kéo vật liệu vỡ nhỏ hơn cỡ ra khỏi khối đang dùng. Bỏ qua, mảnh sắc ở lại trong khối,
xước bề mặt và nhiễm bẩn thành phẩm. - Bổ sung theo tình trạng, không theo lịch. Một ngưỡng thực dụng là khi vật liệu vỡ và
có cạnh trong khối làm việc vượt quá khoảng 15–20%. Qua mức đó, khối là hỗn hợp hạt
và mảnh, và bề mặt phản ánh điều đó.
7. Tại sao logic cấp khác với vật liệu có cạnh
Với vật liệu mài mòn có cạnh, thô hơn thường nghĩa là profile neo sâu hơn, và profile chính là điểm —
lớp phủ cần chỗ bám. Với hạt thủy tinh, logic đảo ngược theo một cách quan trọng: hạt tròn không cắt
profile theo nghĩa răng neo. Nó tạo một bề mặt lõm, tôi cứng bề mặt, với nồng độ ứng suất thấp, và đó là
lý do phun hạt được dùng nơi một profile cắt sẽ có hại hoặc nơi bề mặt là sản phẩm hoàn thiện. Nếu bạn cũng
đang cân nhắc đổi vật liệu, bài so sánh hạt thủy tinh hay cát để phun của chúng
tôi trình bày thực sự cái gì thay đổi.
Quy tắc thực dụng theo sau: chọn vật liệu có cạnh thô nhất hoàn thành việc làm sạch, rồi chọn cấp hạt
thủy tinh tạo ra bề mặt bản vẽ yêu cầu. Đừng bắt hạt làm việc của vật liệu có cạnh.
Một ràng buộc thiết bị đáng nói rõ ở đây. Hạt thủy tinh và hạt/grit thép không nên chung buồng máy trừ
khi đã làm sạch kỹ giữa các vật liệu. Thép vết sẽ nhiễm bẩn thép không gỉ và nhôm, gây ăn mòn trễ hiện ra
vài tuần sau, lâu sau khi chi tiết đã giao.
8. Chạy thử nghiệm mẫu: phương pháp chọn ba bước
Chọn cấp giải quyết nhanh hơn bằng một thử nghiệm nhỏ thay vì một cuộc bàn đặc tả dài.
- Thu hẹp còn hai hoặc ba ứng viên. Chọn một cấp mỗi bên ước đoán tốt nhất — ví dụ mắt
lưới 50, 80 và 120 — thay vì thử năm cấp cùng lúc. - Phun các mẫu thử giống hệt nhau. Cùng nền, cùng áp suất, cùng khoảng cách vòi, cùng thời
gian. Đổi một biến mỗi lần, và ghi lại cái bạn đổi. - Phán xét theo yêu cầu thực. Bề mặt có nhận lớp phủ hay chất dính không, có khớp mẫu đã
duyệt không, và có qua kiểm tra mảnh cắm và biến dạng không? Cấp thô nhất mà qua được thường là kinh tế
nhất.
Khi theo sau là bước sơn phủ hoặc anod hóa, hãy phun và phủ các mẫu thử, vì một số lỗi bề mặt chỉ lộ sau
công đoạn tiếp theo.
9. Năm lỗi chọn cấp cứ lặp lại
- Co số mesh cao hơn là «tốt hơn». Số mesh cao hơn là hạt mịn hơn. Nó không phải nâng
cấp; nó là công cụ khác. - Chỉ định mesh không kèm micron. Các dãy sàng không trùng khít giữa tiêu chuẩn, nên chỉ
mesh để chỗ cho một lô hàng sai. - Dùng cấp mịn để làm sạch. Hạt mịn tinh chỉnh. Nếu có gỉ, vảy hay lớp phủ cần lấy đi,
chúng sẽ đánh bóng nó thay vì lấy đi. - Tăng áp để sửa việc chậm. Quá dải làm việc thì phân mảnh vật liệu và hỏng bề mặt. Đổi
cấp đi. - Chung buồng với vật liệu thép. Nhiễm bẩn vết thép gây ăn mòn trễ trên thép không gỉ và
nhôm.
Một vài lỗi này chồng lấp với danh sách rộng hơn các lỗi quy trình làm hỏng bề mặt phun, được trình bày
trong hướng dẫn của chúng tôi về bảy sai lầm làm hỏng bề mặt phun hạt thủy tinh.
10. Câu hỏi thường gặp
Mắt lưới 18 có thô hơn mắt lưới 100 không? Có. Mesh là số lỗ trên inch, nên 18 mesh
(1.000 µm) thô và 100 mesh (150 µm) mịn.
Tôi có thể tự đổi mesh sang micron không? Xấp xỉ thì có — xem bảng quy đổi ở trên. Với
đơn mua hàng, an toàn hơn là chỉ định cả hai, hoặc chỉ định một dải cấp chuẩn.
Hạt thủy tinh có tẩy được gỉ không? Gỉ nhẹ và vảy mỏng thì có. Gỉ dày, vảy cán nặng và
lớp phủ cũ còn nguyên cần vật liệu có cạnh trước; hạt rồi tinh chỉnh bề mặt.
Tôi nên dùng một cấp hay vài cấp? Nhiều xưởng chạy hai: một cấp trung bình cho làm sạch
và hòa trộn chung, và một cấp mịn cho việc thẩm mỹ. Thế bao phủ hầu hết các hỗn hợp sản xuất.
Làm sao biết khi nào đổi vật liệu? Thử khối làm việc xem hàm lượng vỡ và có cạnh. Qua
khoảng 15–20% thì khối ngừng hành xử như hạt.
11. Chọn cấp cho công việc của bạn
Nếu bạn mô tả được nền vật liệu, bề mặt hiện có gì, và lớp hoàn thiện cần, cấp thường theo rất nhanh.
Cho chúng tôi biết vật liệu, tình trạng bề mặt hiện tại và kết quả yêu cầu — và nếu có bước sơn phủ hay
anod hóa theo sau, hãy nhắc luôn, vì nó thay đổi câu trả lời. Chúng tôi cung cấp hạt thủy tinh trên toàn
dải từ mắt lưới 18 đến các cấp hoàn thiện mịn, và sẵn sàng bàn một điểm xuất phát cho thử nghiệm.
Chọn cấp chỉ là một nửa — kỷ luật vận hành xung quanh nó quyết định liệu cấp có duy trì tuần qua tuần.
Hướng dẫn của chúng tôi về các lưu ý phun hạt thủy tinh bao quát trần áp suất,
tình trạng vật liệu và các quy tắc nhiễm bẩn đứng sau một bề mặt lặp lại được.