Традиция или новые технологии? Сравниваем способы обработки металла дробью и лазером

Прежде чем отправиться в производство и стать частью конструкции, металл проходит через ряд подготовительных этапов. Один из них — это очистка поверхности перед покраской, наиболее известная индустриальному миру как дробеструйная или дробемётная обработка.

Её используют, когда нужно удалить остатки старой краски и ржавчины и придать металлу шероховатость для дальнейшего покрытия. Однако этот способ во время пика развития лазерных технологий кажется несколько устаревшим. В чём преимущества очистки дробью перед лазерной? Почему она по-прежнему популярна среди предприятий?

Обработка металлической дробью довольно распространена и часто является незаменимой в отраслях машиностроения, судостроения и автомобилестроения. По словам практика в сфере промышленного и гражданского строительства Алексея Старкова, её используютв качестве подготовительного этапа подготовки к производству металлоконструкций из чёрных и цветных металлов. Этот шаг считают необходимым для того, чтобы обеспечить наилучшее состояние поверхности перед сваркой или окраской лакокрасочными материалами либо чтобы нанести на изделие определённую текстуру, например матовую.

Взаимозаменяемы ли способы?

Когда речь заходит о предварительной обработке металла, на ум приходят сразу две технологии: дробемётная и дробеструйная.

Как рассказал генеральный директор ООО «СтройПромСнаб» Юрий Бацко, во время боя на металле разрушаются прокатная окалина, коррозия, старое лакокрасочное покрытие и другие загрязнения. Генеральный директор ООО «Технологии Промышленного Сервиса» Денис Торопов также отметил, что дробь позволяет снять напряжение с металла, а это не менее необходимо для дальнейшей работы.

Немаловажный фактор, на который опираются предприятия, отдавая предпочтение бою, — скорость обработки. В первую очередь важно отметить, что две перечисленные выше технологии можно применять только в виде стационарных линий. А это значит, что в расчёт времени от начала процесса до его окончания закладывается и период транспортировки изделия до камеры.

Сколько времени занимает сама очистка? Юрий Бацко отметил, что здесь между технологиями есть весомая разница — это способ разгона стальной дроби, а соответственно, и скорость обработки. Например, дробемётные установки, которые использует предприятие «Венталл» в своих производственных циклах, ускоряют материал с помощью турбины.

Очистка поверхности происходит за счёт ударов металлических частиц, подаваемых лопастями установки со скоростью 50-100 м/с, по стальной поверхности обрабатываемого изделия. А дробеструйные установки работают пневматическим способом, за счёт сжатого воздуха. Скорость подачи материала в этом случае начинается от 60 м/с.

При таком способе скорость обработки 1 м2 стальной поверхности до степени очистки Sa-21/2 будет составлять от 3 до 10 минут. По словам спикера, этот метод более мобильный, чем турбинный, так как сжатый воздух подаётся по шлангам, и за счёт их протяжённости можно перемещаться как по длине изделия, так и в высоту. Также эксперты подчеркнули, что дробеструй в основном используют на небольших производствах и для локальных задач очистки.

Каких стоит затрат

По словам г-на Торопова, основным преимуществом обеих технологий является возможность за один подход убить двух зайцев.

«Нельзя красить голый металл, нужно обязательно нанести риску. Для этого необходимо использовать специальные абразивные материалы. Например, пассажирский вагон сначала нужно помыть, обезжирить, а следом ещё и нанести риску. Дробемёт и дробеструй же одновременно счищают загрязнение и создают слой риски.
За счёт большой скорости потока стальных частиц на металле остаются царапины, которые, в свою очередь, позволяют впоследствии сразу наносить грунт, шпатлёвку и краску. Из-за этого качества в промышленности и любят обработку боем», — добавил Денис Торопов.

Для большего понимания достаточно сравнить затраты времени в первом и во втором случае. Так, процесс подготовки вагона, состоящий из отдельной очистки, обезжиривания и нанесения риски, займёт 12 часов, а включающий только дробемётную обработку — 6 часов. Иван Кожемяко привёл в пример менее масштабное изделие — металлическую балку длиной 12 м и высотой 2 м. Конвейерным способом на её обработку уходит всего 5-7 минут.

Следующий, часто вытекающий из первого фактор — финансы. Так, высокая стоимость стального боя подразумевает многократное использование дроби, а соответственно, и покупку оборудования для её автоматического сбора и отделения от продуктов очистки. Дальше затраты на обработку зависят от масштабов работы. Так, например, по словам Дениса Торопова, очистка одного железнодорожного вагона стоит около 2,5 млн рублей.

При этом по времени она занимает всего 6-8 часов при ручной обработке и 5-6 — при автоматизированной. Несмотря на то, что эта услуга дорогостоящая, она является более предпочтительной по сравнению с другими способами. Спикер утверждает, что у владельцев габаритных изделий попросту нет других вариантов. Те же вагоны перед введением в эксплуатацию необходимо тщательно и качественно подготовить, притом что стоят они от 25 до 35 млн рублей, а гарантия на них должна составлять не менее 10 лет.

Спикеры приводят разные данные о стоимости обработки. Так, например, согласно словам г-на Старкова, в мае 2023 года в Пермском крае услуги по дробеструйной очистке 1 м2 металла
в камере оценивались в 300 руб. При этом г-н Бацко привёл пример, когда обработка стального листа со стандартным размером 1.5/6,0 м2 с двух сторон могла стоить от 80 до 240 рублей в зависимости от степени загрязнения металла и необходимой очистки.

Другие варианты

Альтернатива у предприятий, конечно же, всегда есть. Ещё более массовый способ очистки с одновременным нанесением риски — абразивоструйный. В отличие от дробеструйного, в данном методе зачастую используются два самых распространённых вида абразива: купершлак и никельшлак. Юрий Бацко утверждает, что эти материалы более хрупкие, чем стальной бой. Такой абразив допускает всего один-два раза рекуперации.

Кроме того, из-за раскалывания абразива при ударе о стальную поверхность в процессе обработки он образует гораздо больше пыли, нежели предыдущие способы. Есть у этого способа и ограничения — нельзя использовать кварцевый песок. Этот материал опасен для операторов, так как провоцирует возникновение силикоза — онкологического заболевания лёгких.

В целом перечисленные абразивы дешевле стальной дроби.

Лазеры не всегда в топе

Среди альтернатив есть и менее безопасный и «грязный» способ удаления краски и ржавчины. Что насчёт лазерной технологии? Источники становятся более мощными, а следовательно, более популярными в разных отраслях промышленности. Почему при такой весомой конкуренции по-прежнему остаётся актуальной дробемётная обработка?

Как отметил генеральный директор ООО «СтройПромСнаб», лазеры хороши тем, что имеют большую скорость очистки, а в процессе работы не производят пыли и практически не оставляют отходов по сравнению с традиционными методами. Однако метод лазерной очистки хорош только тогда, когда обрабатываемая стальная поверхность имеет незначительные повреждения коррозией. В случае с рыхлой и глубокой коррозией эта технология малоэффективна: она не сможет очистить глубокие повреждения.

Г-н Торопов же убеждён, что размеры лазерных аппаратов для очистки не подходят для выполнения большего количества задач по предварительной обработке металла. Другими словами, они слишком маленькие. Например, чтобы очистить металл, предприятию понадобится неделя и несколько миллионов рублей. Конечно, когда производители лазерных систем будут выпускать большие установки, очистка габаритных изделий станет быстрее. Однако тогда такая обработка будет требовать серьёзных энергозатрат.

Преимуществом перед дробеструйной технологией могла бы стать незначительная подготовка цеха к установке оборудования. Например, существуют мобильные системы очистки, для работы с которыми не требуется специальных условий. Но если лазерные системы будут иметь промышленные масштабы, без предварительной организации не обойтись. Как минимум в помещении, где будут проходить работы, компания должна установить вытяжки.

Во время касания металла лучом образуется нагар, который загрязняет воздух и опасен для дыхания сотрудников. Кроме того, стационарные установки с большим весом будут требовать соответствующей подготовки инженерных систем и фундаментов. Впрочем, тяжеловесных габаритных систем очистки пока не существует, и говорить о том, насколько выгодно было бы их установить в сравнении с дробеструйным оборудованием, спикер пока не решается.

По словам Дениса Торопова, лазерные системы очистки в российской промышленности пока не распространены. Как правило, предприятия используют дробеструйную или абразивную обработку.

Иван Кожемяко и вовсе уверен, что эти способы очистки сравнивать не стоит, поскольку они предназначены для разных технологических циклов и задач.

Причины популярности дроби

Уже из приведённых выше комментариев экспертов-практиков становятся ясны причины особой привязанности к обработке дробью. Однако спикеры выделили и другие факторы. Алексей Старков считает, что в первую очередь популярность метода обоснована его традиционностью и понятными операторам технологическими этапами.

Кроме того, по окончании обработки специалисты могут невооруженным глазом оценить состояние итоговой поверхности на соответствие требуемым стандартам. Второй причиной приверженности способу он отметил низкую осведомлённость практиков и менеджмента заводов о технологии лазерной очистки.

Кроме того, предприятия, по словам г-на Старкова, не хотят нести затраты на обучение персонала работе с лазером и не понимают процессов эксплуатации и замены комплектующих этого оборудования.

Немаловажный барьер в переходе с одной на другую технологию — дороговизна. Например, стоимость изготовления дробеструйной камеры может составлять до 5-6 млн руб., пневматической установки — 1-2 млн руб. При этом фактический срок эксплуатации может достигать 15-20 лет. Таким образом, переключиться с дроби на лазеры очень сложно как в физическом, так и финансовом отношении.

Как долго будет главенствовать дробь

Российский рынок дробемётного и дробеструйного оборудования в связи с высоким спросом со стороны потребителей в санкционных условиях не опустел. Г-н Бацко подчеркнул, что в основном всё высококлассное оборудование производится в Европе и США, однако в 2022-2023 годах из-за ограничений среди предложений чаще можно встретить решения из России и Китая.

Таким образом, можно отметить, что технология не ушла на второй план. Алексей Старков считает, что постепенный отказ от дробеструйной обработки произойдёт в течение 10-20 лет и только при следующих условиях:

увеличении осведомленности целевой аудитории о технологии;
наглядной демонстрации результатов;
снижении цены аппарата лазерной очистки до $1000 за изделие.

Юрий Бацко, в свою очередь, уверен, что, если производители установок лазерной очистки смогут решить проблему по удалению глубокой и рыхлой коррозии, этот метод, безусловно, станет лидером в области обработки стальных поверхностей.

А пока эта проблема не решена, лучшей альтернативы дробемётным и абразивоструйным методам нет.

Иван Кожемяко, начальник производства холдинга «Венталл»

«Лазерная и дробеструйная, или дробемётная, технологии имеют совершенно разные сегменты и области применения. Вторая, например, необходима для обеспечения необходимой шероховатости поверхности и выигрышна с точки зрения технологии: она быстрее, чем лазер, позволяет с четырех сторон обрабатывать крупные детали сложной конструкции, фасонные изделия».