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金属加工サンドブラストについて

 
サンドブラストとは。
 
研磨剤(アルミナ)の写真   サンドブラストの概要
アルミナ研磨剤は、鋭利な粒子形状で硬いため研削力が非常に高いのでガラスや石などに多く使われています。    
  サンドブラストとは、研磨材(粒子)をコンプレッサーの圧縮空気に混ぜて吹き付けて表面を加工する方法で、当初は錆び取り(サビ取り)用の工業向けにアメリカで開発されたものです。
ショットブラストとも呼ばれることもあります。

サンドブラストは、工業用以外でもガラスにオリジナル模様(デザイン)を描いたり、ステンドグラスとともに利用されつようになっています。
難しい技術の取得や経験は必要ないのが一般へ普及した理由の一つでもあります。

このように個人での需要も増加したことから比較的に小型なサンドブラストも開発され入手できるようになってきました。

サンドブラストに接続するコンプレッサーはDIYセンター(ホームセンター)などに小型のものが出回っていますので入手に困ることはないと思います。

構造的には直圧式と吸上式があります。(詳しくは下記参照)
仕組みも複雑なものではないので初めての人でも比較的簡単に取り組めると思います。

中には樹脂ボックスや木枠を使ってサンドブラストを自作する人もいるくらいです。
 
どんな用途に使えるの。
 
  サンドブラストの用途の一例としては、
■金属部品や筐体などの錆び取り(サビ取り)
■塗装剥がし及び塗装前の下地処理
■汚れ落し(磨き)
■エッチング加工(ガラス工芸)
■名入れ彫刻(表札、記念品、粗品など)
■工業用品のバリ取り
などがあります。

よく見かけるのはガラスコップの表面に文字や絵柄をすりガラス的に描いたものの殆どはサンドブラスト加工されたものです。
図柄が施されたマスキングテープをガラスコップ表面に貼り付けてサンドブラスト機で研磨材を吹き付けるとその図柄模様がすりガラスとして浮かびあがるのです。
この他に近年では電子部品・電気部品の配線加工にも使われています。
 
どんな仕組みなの。
サンドブラストを方式で分けると「直圧式」と「吸上式」の2通りあります。
直圧式サンドブラスト

【仕組み】
研磨剤を貯めた容器の上部から圧力がかけられるようにし、下部から研磨剤をエアの通り道に押し出され吹き付けられる構造なので比較的簡単な仕組みです。
コンプレッサーのエア量をバルブで調節して砂の吹き付けを調節します。
また研磨剤容器にもバルブを設け研磨剤の量を調節することもあります。
錆(サビ)び取りなどの用途ではエア量と研磨剤の量を多めにして研削力を高くすることで作業効率を良くできます。
逆にエッチングなどの細かい線を描く場合などでは粒子の細かい研磨剤を使ってエア量と研磨剤の量を少なめにして行うことでより繊細な作業が行えます。
比較的細かい作業をされる場合はこの直圧式の方が微調整がしやすいという点で使いやすいと思います。
  吸上式サンドブラスト
【仕組み】
エアの通り道に研磨材タンクを接続するとエアの流量によって研磨剤タンクに負圧が生じ研磨剤はエア側に引っ張られてエアと研磨剤が合流して吹き付けられるというものです。
研磨剤タンク接続部は効率よく研磨剤を吸い上げられるような特殊な構造部品が設置されています。
右のブラスターガンの写真の場合は、中央部分の研磨剤を接続する金具部分にその機構部品を内蔵しています。
ホースで研磨剤タンクに接続すればブラスターガンの先端からエアとともに研磨剤が吹き出されます。
ブラスターガンの構造とエア量(圧)との関係で研磨剤の吸い上げ量が変わってきます。
一定量のエア量(圧)がないと研磨剤の吸い上げができませんので、常にそのエア量を吹き付けることになります。
直圧式のように低いエア圧で吹くのは難しいと思います。
 
どんな研磨材を使うの。
研磨剤は、その作業内容、用途によって選定します。
研磨剤には、粒子(結晶)の大きさによって番手があり、その番手の数字が小さいものが粒子が大きく(粗く)、数字が大きいものが細かい粒子となります。
紙ヤスリでも同じような番手表示が使われています。
単に、錆(サビ)び取り・汚れ落しなどで仕上げの粗さを問題としないのなら、粒子の大きい(番手の小さい)研磨剤を選べば早く効率よく作業ができます。
このような場合では、上でも紹介しましたアルミナ研磨剤の番手#60~番手#80を使用すれば良い結果が得られると思います。
また、加工品がガラス、石、金属など比較的に表面が硬いものにもアルミナ研磨剤は有効なので一番使われている研磨剤といえます。
この他には、ガラスビーズ・樹脂系研磨剤(ポリカーボネート・ナイロンなど)・くるみ粉などがよく使われています。
上の例とは逆に精密部品などで表面を研削されたくない場合や梨地処理を施したいといった場合はビーズ(球状)研磨剤を使います。ビーズにも番手があります。
また、表面の仕上がり具合は研磨剤の番手違いだけでなく、吹き付けエア圧によっても変わってきますので、エア圧を調節してやる方法もあります。
 
どんなコンプレッサーなの。
サンドブラストに使用するコンプレッサーは、ブラスターガンのエア消費量にも左右されますが、0.5kW(1/2馬力)~0.75kW(1馬力)程度のもので、できるだけタンク容量が大きくて静かなコンプレッサーを選定したいです。
小型のコンプレッサーはエアタンクも小さく作業内容によっては連続作業ができなくなる場合があります。
  直圧式サンドブラストで低圧作業するならともかく、吸上式サンドブラストの場合はエア消費量がある程度あるので効率よく作業するためにも一定条件を備えたコンプレッサーを選びます。
家庭で使用する場合は騒音が問題となりますので、静音型を選ぶのことも重要になってきます。
静音型はコンプレッサー本体を箱状に密閉されています。
エアフィルターの写真
除去された水分が下部の透明タンクに溜まります。
  注意点としてコンプレッサーは大気エアを圧縮する構造のため、エア中の水分がコンプレッサータンク内に溜まり、時に研磨剤と一緒に吹き出される現象が起こります。これにより研磨剤自体が湿り気を帯び吸い上げしにくくなったり、吹き付けにムラがでたりします。
一般的な対処法としてコンプレッサーのエア出口側にエアフィルター(エアドライヤーともいう)という水分除去装置を取り付けサンドブラストの手前でエア内の水分を除去します。
また、コンプレッサータンクに溜まった水は放置せずこまめにドレン(タンク下部にあるバルブ)から水抜きを行います。
 
家庭でもできるサンドブラスト。
  一般家庭でできるサンドブラストとなると大方コンパクトでないといろんな制約がでてくると思います。
また、コンプレッサーの設置場所も必要で防音対策なども頭に入れておく必要があります。
右の写真のサンドブラストは、コンパクトで上下動ができ移動も比較的簡単にできるタイプのものです。
サンドブラスト内部には蛍光灯照明が内蔵されていて、家庭用掃除機を接続して内部の粉塵を除去します。
内部はすり鉢状になっているので研磨剤は下部のタンクに回収されそれを再度吸い上げて吹き付けるサイクルを繰り返す仕組みです。
  このサンドブラストに適当なコンプレッサー(1/2馬力~1馬力程度)を接続します。
研磨剤の研削力が落ちてきたり汚れてきたら新しい研磨剤に交換します。
全体のサンドブラストのシステムは下のイラストのようになります。
思ったよりシンプルなので初めてサンドブラストを始めようという方でも比較的入りやすいと思います。
このサンドブラストの詳しい仕様は、こちらで確認ください。
 
 
     

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