钢结构金属表面机械喷射处理工艺与设备改进策略分析

龚华明

（湖北三江航天涂装设备工程有限公司，湖北武汉 430000）

伴随着建筑领域的不断发展，防腐涂料是目前应用极为普遍的一种材料，可以将该项材料当成涂层材料应用于钢结构中，以此增强钢结构的抗腐蚀性能，避免外界因素对其产生不良影响。在钢结构应用过程中，对于底漆提出了十分严格的要求，不同类型的底漆对于钢结构提出的清洁度要求是不一样的，应用涂层材料加以保护，有利于提升隔离效果，避免受到污染。氧化皮和锈剂等属于钢结构中的腐蚀物质，直接影响到钢结构性能体现。基于此，从钢结构中采取涂层材料展开保护是未来钢结构应用的一项重要环节，但是外界各项因素对于钢结构涂层寿命有着直接性的影响，采取性能良好的处理技术，可以保持钢结构的表面整洁性，延伸钢结构的使用性能。机械喷射处理作为市场中应用十分普遍的一种处理技术，可以减少钢结构表面的腐蚀程度，增强钢结构的清洁性。其中，喷砂除锈和抛丸除锈是经常使用的喷射处理工艺。文章中专门论述了这两项工艺的应用情况。

1 钢结构加工过程中的设备改进及工艺改进问题

第一，应当正确认识到设备改进和工艺创新方面的作用。在钢结构加工过程中，规范性的开展施工操作作业。施工人员正确认识到设备改进和工艺提升的必然性，从而对设备改进和工艺提升做出相应的行动，及时探究设备和加工工艺存在的各项问题，制定出完善的改进策略。因为钢结构加工工程建设过程中，对于钢结构加工工艺流程的实施和机械设备的操作都需要专业性的技术人员执行。所以务必加大技术人员从设备改进和工艺方面的宣传教育力度。第二，制定奖惩策略。强化技术人员的责任意识，激发技术人员的自身潜能，让技术工作人员和技术工人发展为钢结构加工设备改进和工艺提升的主要人员，从而解决钢结构加工期间的成本、质量和安全问题，最终实现工程建设可持续发展目标。

2 钢结构金属表面机械喷射处理工艺

喷砂除锈指的是磨料在压缩空气的作用下逐渐被吸入到管道内，经过气流作用持续加速，一直到喷枪喷出磨料流为止。如此一来，磨料粒对底材表面产生了一定的冲击效果，能够达到除锈的目的，调整钢材表面的粗糙度。喷丸除锈则是表现为钢质磨料经过不断旋转的叶轮以合理的角度喷射到工件表面，进而对工件表面产生一定的冲击效果，从而消除应力，调整钢材表面的粗糙度。其中，钢结构金属表面机械喷射处理工艺的具体应用如下所示。

2.1 喷砂除锈

喷砂除锈指的是把具体的磨料放置于管道设备中，借助流通空气保持磨料加速运行形成高速喷射束冲击和切割钢结构的表面，保持工件表面的清洁度以及不同的粗糙度，进一步改善工件表面的机械性能，以此达到良好的除锈效果。通过分析来看，空气压力和喷嘴是影响喷砂除锈的基本因素，空气压力与清洁效率呈现出正比关系。相关研究人员经过计算来看，如果空气压力是0.7 MPa 左右时产生的喷砂除锈效果将会更高，一旦空气压力升高，设备的喷射距离和较多的空气将会影响到喷射除锈整体效果的体现，同时还会发生磨料受损现象。在空气压力比较低的状态下，喷砂的力度和摩擦力随之减少，整体除锈效果不佳。基于此，应当加大空气压力的控制力度，使其符合标准要求。喷水的影响因素表现为喷嘴的口径、内部孔的结构和喷嘴的材质，喷嘴口径和清理效率呈正比，口径越大的情况下，清理效率也会随之提升。不过需要认识到的一方面是，口径不可以超出14 mm，不然将不利于除锈质量的提高，按照空压机的流量选择符合要求的口径喷嘴。在喷嘴磨损程度增大以后必须及时更换。喷砂距离通常控制在100～300 mm 之间。喷嘴材质包含了铸铁、合金和陶瓷。其中，合金材料的应用效率极高，本身有着制作成本非常低而且喷洒效果良好的优势，喷嘴材料包含了碳化硅、碳化硼等。既有着独特的优势，也有着相应的缺陷。一般情况下，碳化物材料应用在特定磨料时，损耗程度将会增多。比如氧化铝和硅元素磨料，碳化钨喷嘴对于磨料提出的要求非常高，碳化硅喷嘴强度高，可以展开长时间的高强度作业，整体喷嘴质量特别轻，是市场中应用极为普遍的喷嘴材料，而碳化硼材料无论是强度还是耐磨性都是特别高的，整体效果极佳，适合在市场环境中的所有模料中应用，但是成本非常高。应当按照喷嘴的规格、空压设备的容量以及喷砂作业现场的环境选择喷嘴材质，不同口径的喷嘴所对应的参数也是不相同的。相关人员必须结合喷嘴的具体情况调整基本要点，明确各项参数。喷嘴的内孔结构非常多，其中就属高速型喷嘴的除锈效果良好。

2.2 抛丸除锈

抛丸除锈指的是抛丸叶轮基于高速旋转过程中形成的离心力和风力。当钢砂流进叶轮时，被高速运转的抛丸叶轮基于离心力作用下连续抛出，形成扇形流速，对钢材表面产生了冲击，起到了消除氧化皮和铁锈的作用。使用抛丸除锈的方式预处理钢材表面主要的工作要点是将钢材表面的油污、氧化皮等多方面清理干净。本身有着效率高、效果好的特征，不过一旦钢铁表面腐蚀现象十分严重，通常在抛丸除锈之前，使用动力工具将除锈过程中的电动刷进行除锈，然后进行抛丸处理，进而符合工件的工艺要求。抛丸除锈的特征表现为清理效率特别高，可以达到机械化操作的目的，应用专门的抛丸设备，不需要专门对大功率的空压站加以设置。可是灵活性比较差，普遍受到场地因素的约束。在清理工件过程中，容易出现死角，设备结构整体操作十分复杂，容易受损的构件特别多，面临着较高的维修费用。通常来讲，是由钢板预处理流水线自动完成工件表面预处理工作，运行过程中，需要添加相应比例的高差，动态性的监督和控制，抛丸的电机电流情况按照电流的变化加以调整和控制。预处理质量的高低与材料表面的砂量和时间有关。在钢材预处理的过程中，包含了三大要素。第一项要素，钢砂作用于钢板表面的时间。主要是通过调整打砂的速度加以控制，但速度较慢，密度增大，相反的情况下则是变小。第二，抛丸量。单位时间内喷抛的砂量决定了打砂质量的提升，可以通过设备中的砂量调节阀加以控制。每一个抛砂叶轮每分钟的抛砂量为300～350 kg。第三，选择合理的磨料。磨料的选择决定了钢材预处理清洁度，粗糙度和密度的提升，可以按照实际情况组合应用钢管和钢丝头。现阶段，市场中十分完善的流水线组成结构为电气控制装置、烘干系统、除尘设备等多方面。特征是连续性的抛丸处理、连续自动喷漆和烘干，生产效率特别高。并且抛丸可以上下对称分布，作用力均匀，产生的清除效果极高，可以避免发生变形状态。

3 金属表面机械喷射处理设备的应用

喷砂设备和抛丸设备的应用原理不一样。在具体操作过程中，采取的设备和系统也存在着明显的差别。文章中主要分析了两项喷射处理设备在具体应用过程中包含的各项设备。

3.1 喷砂设备的改进

喷砂机、喷砂系统、空压设备、油水分离器等相关设备相互组合形成了喷压设备、喷压机。在钢结构加工过程中，主要是以压缩式喷砂机为主，有着较高的喷砂质量和效率。按照操作类型将压缩式喷砂机划分为遥控式和人工式两方面，开放式喷砂系统是常见的喷砂系统。开放式喷砂系统有着明显的特征优势，表现为成本非常低，对于环境方面提出的要求低，整体效果良好，适合在大型钢结构处理工作中有效应用。不过也具备相应的缺陷，比如磨料的回收利用率不高，对环境有着一定的污染。空压设备在喷砂系统中的作用是采取压缩空气影响喷砂效果，空压设备的压缩能力决定了喷砂处理效果。油水分离器是喷砂系统中不可缺少的一项设备，能够抑制油水对空气质量产生的影响，避免环境污染。在应用喷砂设备过程中，普遍存在着故障隐患，比如喷砂机喷砂过程中不具备均匀性。对于该种现象，就需要合理的调整喷砂角度和喷砂距离，重点选择性能良好的喷砂材料，禁止使用直径大于喷嘴口径1/3 的磨料。喷砂材料包含了多种类型，为了减少成本输出，可以选择成本十分合理的铁砂材料。气压稳定性、喷砂速度、操作距离直接影响到了喷砂效率的提高，可以应用阳极氧化的方式对喷砂效果有效控制，提升生产效率。在喷砂除锈操作过程中，按照我国标准要求规范性操作，禁止应用我国明确禁止使用的磨料材料，依照设备的基本要求开展加工作业，避免因为操作不到位而发生安全隐患。

3.2 抛丸流水线结构设备

该项设备的操作原理是按照提前调整的速度经分丸装置进入抛丸器的钢丸，在叶轮作用下形成高速度，对材料表面展开除锈处理，经过抛丸以及吹丸除尘以后再进入喷漆房进行自动喷漆，然后进入烘房烘干。抛丸加速循环输送装置、室体等多项部件组合形成了抛丸设备。提升机、螺旋输送机属于抛丸处理以及循环输送系统，能够为抛丸器提供合格的钢管以及合适的输送量，从根本上提升钢板的处理效果。除了以上论述的几种部件之外，抛丸设备还包含了丸料净化装置和工件运载装置。上下料装置则是由电气控制系统、上料装置和下料装置组合形成，与前输送辊道以及下料输送辊道相互组合形成一项完善的整体，进而提升上下料速度，达到生产效率全面提高的目的。

4 工艺和设备改进过程中的注意事项

钢结构既可以使项目施工符合建筑标准的高度要求，同时还可以拓展建筑使用面积，强化建筑的安全性和耐久性。高层建筑钢结构施工有着一定的系统性特征，机械喷射处理工艺和设备改进过程中需要明确注意的几项要点如下。

4.1 认识到工艺改进的作用

金属表面机械喷射处理工艺和设备改进过程中，相关人员务必加大对工艺和设备的重视程度。工艺是产品生产的一项基本依据，科学合理的工艺应当经过不断实验和设计加以确定，以此起到提升生产质量和生产效益的效果。只有操作人员和技术人员加大重视程度，才能够让操作人员和技术人员集中精力参与到设备和工艺改进方面，探究钢结构加工设备以及工艺技术方面存在的各项问题，从而发挥出钢结构机械设备和工艺的作用，避免不规范操作对钢结构加工造成的不良影响，及时解决存在的问题，将钢结构加工成本控制在合理范围中，以此实现可持续发展目标。

4.2 工艺改进需要处于整个钢结构加工阶段

设备和工艺改进作业，必须处于钢结构加工整个阶段中，对设备和工艺的改进不止受限于钢结构的加工过程，而是从生产前期阶段到生产完成之后的整个生产环节。从磨料材料生产设备的选择、加工方案的制定以及工艺的选定等多方面都必须加以完善，确保钢结构加工过程中设备和工艺的改进与科学技术水平要求相符合。伴随着科学技术的创新和改进，各种各样的新型材料和设备被应用到了生产环节中，相关人员务必加大先进技术和设备的应用力度，体现出先进技术和设备的优势。在具体生产过程中，因为各项设备的作用和效果不一样，因此对于使用技术提出的要求也是不相同的，加工各个环节的连接性有利于提升生产效率。任何一方面机械设备的改进都决定了整个系统生产质量和生产效果的体现，设计人员不可以将钢结构加工的改进集中于某个出现问题的阶段，而是把工艺改进策略落实于钢结构加工各个环节中，全面控制生产中的各项工序，实现控制协调统一的目的。钢结构加工技术涉及到了切割和刨削加工技术、焊接和矫正技术等，每一项技术都有着标准的制作流程和控制方式。各项技术的全面应用能够达到高效率生产钢结构的目的。所以对设备和工艺的改进处于钢结构加工整个过程是改进的一项基本要求。

4.3 依照技术规范改进设备

当前阶段，应当按照设计规范进行钢结构加工作业，钢结构加工与工程使用质量提升有着密切的联系，同时也决定了人民群众的生命安全。设计人员务必全面重视钢结构加工工作，按照相关的技术规范展开操作作业。

4.4 制定健全的安全施工措施

在高层结构施工期间，一般需要设置规范性的安全操作系统，目的是为了维护施工人员自身安全。安全操作系统一般可以避免技术人员发生操作不到位的现象，以此规避安全隐患的出现，而借助临时措施能够应对施工期间的突发性事件，以此从一定程度上推动高层建筑钢结构施工作业的良好开展，确保整体安全性。

4.5 应对不良天气状况的措施

因为高层建筑施工期间经常受到气候因素的影响，而且高层建筑施工期间面临着较长的周期，基于层数较高的关系，普遍受到雷电因素的影响，这就需要提前制定出应对天气状况的方式和策略，施工单位提前和气象站加以沟通，让他们提供关于施工场地周围的空气湿度和风力等资料，结合获取质量评估预防方式。

5 结语

从以上论述来看，钢结构机械喷射处理能够提升材料表面涂层质量，相关人员务必加强喷砂除锈技术和抛丸除锈技术要点的掌握程度，全面改进和完善技术以及操作工艺，提升钢结构加工效率，为我国钢结构加工行业开展奠定坚实的基础。文章中全面分析和探究了钢结构加工喷射处理工艺的具体应用情况，论述了需要注意的事项，进而为作业开展提供良好的参考依据。