IL PROCESSO DI SABBIATURA
IL PROCESSO DI SABBIATURA
La sabbiatura è un procedimento meccanico con il quale si erode la parte più superficiale di un materiale tramite l’abrasione dovuta ad un getto di sabbia ed aria.
In campo meccanico, la sabbiatura è un procedimento intermedio al ciclo di lavorazione del prodotto, e solo raramente, viene effettuato a conclusione del processo. Lo strato asportato può essere ossido, vernice, calcificazioni, oppure composto da rivestimenti galvanici o plastici.
Al termine dell’operazione il materiale sottostante allo strato rimosso risulta completamente scoperto e con rugosità dipendente dalla grandezza della graniglia utilizzata e dalla pressione del getto, ma comunque molto accentuata in confronto ai valori tipici delle lavorazioni meccaniche.
La sabbiatura risulta quindi uno dei procedimenti preferiti per preparare il pezzo alla successiva verniciatura.
La sabbiatura viene effettuata tipicamente su acciaio, ghisa, leghe metalliche in genere, legname, ceramiche, pietre e marmi, in ambito industriale e in edilizia.
Le lavorazioni che si possono ottenere tramite sabbiatura sono:
- Disossidazione.
- Sverniciatura.
- Pulitura.
- Satinatura.
- Sbavatura.
- Irruvidimento per ancoraggio di materiali o depositi.
- Indurimento.
- Normalizzazione di tensioni interne.
- Mascheratura difetti di lavorazione.
- Finitura (lucidatura, riduzione rugosità, eliminazione asperità, antiriflesso, opacizzazione, satinatura).
Classificazioni del processo di sabbiatura
La sabbiatura si divide in 3 classi di lavorazione, denominate Sa2, Sa21/2, Sa3:
Sa2 (spolverata): la superficie appare priva di residui estranei ma di colore scuro e non uniforme.
Sa21/2 (commerciale): la superficie si presenta perfettamente pulita di colore uniforme.
Sa3 (incisione): la superficie è perfettamente pulita e presenta molteplici incisioni di colore uniforme, che in alcuni materiali (ad esempio il ferro) risultano lucide.
Attrezzatura
La sabbiatura può essere eseguita sia in spazi aperti che in piccole vasche appositamente dedicate; queste ultime sono chiuse superiormente da una lastra di plexiglas o comunque di materiale trasparente, nelle quali l’operatore può inserire le braccia avvolte da guanti.
La sabbiatura in vasca è applicabile solo per i trattamenti meno invasivi e su pezzi di piccole dimensioni.
Il getto di sabbia e aria viene prodotto e convogliato tramite tre componenti fondamentali: il compressore, la sabbiatrice e l’ugello (o la pistola).
Compressore: comprime l’aria in un serbatoio dal quale si produce il getto d’aria, tramite apertura della valvola di sfogo. È composto principalmente da motore (elettrico se l’impianto è di piccole dimensioni, altrimenti a combustione interna), dal compressore (solitamente a vite o a pistoni) e dal serbatoio. Per la sabbiatura non è necessario produrre una forte pressione, ma è preferibile disporre di una portata elevata (per un impianto medio-grande si producono circa 7 bar e 1400 l/min).
Sabbiatrice: questa macchina permette la miscelazione della sabbia nel getto d’aria in uscita dal compressore, regolandone le proporzioni. La sabbiatrice è composta principalmente da:
Serbatoio: di forma cilindrica superiormente e conica inferiormente (simile ad alcune clessidre), al suo interno si trova la sabbia che viene miscelata nel getto d’aria, tramite una valvola che serve per dosare la giusta quantità.
Circuito di comando: generalmente pneumatico, consente all’operatore di aprire e chiudere la mandata di aria/sabbia in pressione. Talvolta consente anche di comandare un circuito (anch’esso pneumatico) destinato a liberare il condotto di miscelazione qualora questo si intasi.
Ugello-Pistola: è la parte terminale del tubo che convoglia la miscela aria/sabbia in arrivo dalla sabbiatrice. Consente all’operatore di direzionare il getto sulle zone da ripulire e di avviare/arrestare la fuoriuscita del getto dalla sabbiatrice. Data l’elevata abrasività della miscela, la sua parte terminale è costituita da un cilindro di carburo di tungsteno o di carburo di boro.
Ciclo di sabbiatura
Il singolo pezzo non ha bisogno di alcuna preparazione specifica prima di essere sottoposto al processo di sabbiatura, mentre i componenti già assemblati necessitano sovente di essere smontati per poter raggiungere tutte le superfici con il processo di sabbiatura. Il pezzo viene quindi fissato per evitare movimenti dovuti alla forza del getto, quindi sabbiato.
Direzionando il getto verso il pezzo e con passate uniformi, l’operatore ripulisce la superficie dalle impurità e dagli strati indesiderati, fino a conclusione dell’operazione.
Durante la sabbiatura, i granuli dell’abrasivo vengono proiettati ad alta velocità sulle superfici e, nonostante la pressione del getto d’aria non sia particolarmente elevata, le dimensioni particolarmente piccole dei granuli aumentano la pressione specifica sul punto d’impatto, staccando lo strato che si vuole rimuovere e riducendolo in polvere.
Terminata la sabbiatura il pezzo deve essere ripulito dalla polvere prima di essere ricoperto.
Per materiali metallici particolarmente sensibili all’ossidazione (come la ghisa) è opportuno provvedere al rivestimento superficiale prima possibile.
Produttività
La sabbiatura è un procedimento rapido, tuttavia la velocità di esecuzione è influenzata dalla durezza e dallo spessore dello strato da rimuovere e dalla durezza del materiale sottostante; questi fattori possono rallentare il processo di sabbiatura. Per aumentare la produttività si può intervenire sui seguenti parametri:
Dimensione dell’ugello:
un ugello più piccolo permette di concentrare il getto su una superficie più piccola, aumentando l’incisività della sabbiatura ma diminuendo la larghezza delle passate.
Gli ugelli più piccoli vengono impiegati per materiali duri (sia come strato da rimuovere che come materiale sottostante) e con elevati spessori dei pezzi da sabbiare.
Gli ugelli più grandi, invece, sono da preferire se il materiale da lavorare è molto tenero e verrebbe danneggiato da un getto concentrato (un caso tipico è dato dal legno di pioppo usato talvolta per i travetti dei solai).
Tipo di graniglia:
a differenza della pallinatura, con la quale si usano piccole sfere, nella sabbiatura il materiale abrasivo è di forma irregolare e spigolosa.
Come suggerisce il nome stesso, si usa principalmente sabbia silicea ma è possibile usare anche polvere di quarzite, bicarbonato di sodio, corindone o carburo di silicio.
Quanto più dura è la graniglia usata e tanto più la sabbiatura sarà incisiva su superfici dure.
Dimensione della graniglia: la dimensione tipica della sabbia per sabbiatura è variabile fra la 0/1 e la 0/3 (per cui i granelli hanno dimensione massima prossima, rispettivamente, a 1 mm e 0,250 mm.). Aumentando le dimensioni dei granelli aumenta la forza dell’impatto fra questo e l’oggetto sabbiato; si preferisce quindi una graniglia grossa quando si devono asportare strati teneri ancorati su materiali duri.
I materiali granulari abrasivi che possono essere usati nelle sabbiatrici hanno caratteristiche diverse e vengono scelti in base alle lavorazioni da effettuare.
I più noti sono:
- Corindoni.
- Microsfere di vetro.
- Microsfere di ceramica.
- Microsfere di cristallo.
- Granuli plastici.
- Granuli metallici.
- Sabbie al quarzo.
- Tutolo di mais.
- Sabbia ecologica.
- Granulato vegetale.
- Graniglia di plastica.
Applicazione degli abrasivi e delle graniglie
| Applicazione di sabbiatura | Microsfere vetro | Microsfere ceramiche | Corindoni | Graniglia plastica | Graniglia acciaio | Graniglia ghisa | Graniglia vegetale | Bicarbonato |
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