Wat is glasparelstralen of micropeenen?

Glasparelstralen of micropeenen een oppervlaktebewerkingstechniek. Doormiddel van glasparelstralen wordt het oppervlakte van een materiaal afgewerkt. Gedurende het glasparelstralen straalt men met glazen parels op een werkstuk. Niet elk materiaal is geschikt om doormiddel van glazen kogeltjes (glasparels) te worden bewerkt. Over het algemeen past men het glasparelstralen toe op relatief zachte materialen. Doormiddel van glasparelstralen worden de mechanische eigenschappen van het materiaal verbeterd.

Geen gebroken glaskorrels gebruiken
Als men gebruik maakt van gebroken glaskorrels dan wordt het oppervlak van het materiaal ruw in plaats van glad. Gebroken glaskorrels worden gebruikt om een oppervlak te ontdoen van verontreinigingen en corrosie. Het effect van gebroken glaskorrels bij het glasparelstralen lijkt op het effect dat men krijgt als men gaat zandstralen of gritstralen. Bij gritstralen maakt men gebruik van grit, dit zijn scherpe steentjes die stukjes wegslijpen of wegschuren van het materiaal waar ze op worden geschoten. Gritstralen wordt ook wel zandstralen genoemd al zijn de korrels die men voor dit straalproces gebruikt vaak wel groter dan zandkorrels. Bij parelen of glasparelstralen wil men juist geen ruw effect veroorzaken daarom moet men geen gebroken glaskorrels gebruiken. Omdat aan het materiaal voor het stralen hogere eisen worden gesteld is glasparelstralen over het algemeen een kostbaarder proces dan gritstralen.

Verbeteren van eigenschappen van het materiaal
Zoals eerder vermeld wordt glasparelstralen gedaan om de kwaliteit van een werkstuk te verbeteren. Het werkstuk moet daarvoor eerst worden ontdaan van corrosie, stof en andere vormen van vervuiling. Daarna worden met behulp van perslucht een grote hoeveelheid glazen kogeltjes op het oppervlak geschoten. De kogeltjes hebben een  afmeting van 500 – 5.000 µm. Doordat het glas van de glazen korrels zeer hard is wordt het materiaal waar deze korreltjes tegenaan worden geschoten een klein beetje in elkaar gedrukt. Hierdoor ontstaat kouddeformatie oftewel versteviging. Het oppervlak van het materiaal wordt door parelstralen harder, dichter en ook gladder. Parelstralen zorgt er ook voor dat et materiaal beter beschermd wordt tegen verschillende vormen van corrosie. De weerstand tegen bijvoorbeeld spanningscorroie en corrosievermoeiing neemt toe. Dit gebeurd in een laagdikte van100 – 200 µm.

Wat is zandstralen of gritstralen?

Zandstralen is een proces waarbij men grit met behulp van een compressor en perslucht tegen voorwerpen aan blaast. Omdat men gebruik maakt van grit wordt zandstralen ook wel gritstralen genoemd. Eigenlijk is gritstralen een benaming die meer op zijn plaats is omdat men grit gebruikt en geen zand. Zand is te fijn en te licht om doormiddel van lucht goed te kunnen afvuren op een object. Grit is zwaarder en grover waardoor het materiaal makkelijker met perslucht afgeschoten kan worden op een object.

Waar wordt gritstralen voor gebruikt?
Gritstralen wordt gebruikt om materialen te bewerken. Vanwege de schurende werking van het grit worden kleine deeltjes van het werkstuk weggenomen. Men kan gritstralen bijvoorbeeld gebruiken voor:

  • Het ontroesten van ijzer of staal.
  • Het verwijderen van verf of verontreinigingen van metaal.
  • Het ruw maken van brons nadat het gegoten is. Het opruwen van brons is soms gewenst voor het patineren.
  • Glas kan men ook door gritstralen bewerken. Hierdoor kan het gladde oppervlak van het glas mat worden gemaakt.
  • Glas wordt dus minder doorzichtig als men gaat zandstralen/ gritstralen.
  • Doormiddel van gritstralen kan men hout ontdoen van verflagen, vernis of verontreinigingen.

Welke straalmiddelen worden toegepast in straalprocessen?

Stralen is een proces in de techniek welke wordt toegepast om de oppervlakte van werkstukken en producten te bewerken. Doormiddel van het stralen worden kleine deeltjes materiaal (zoals grit) door perslucht met een grote snelheid op de oppervlakte van het materiaal of werkstuk geblazen. Deze kleine deeltjes worden ook wel abrasief genoemd. Als abrastief kan men bijvoorbeeld grit gebruiken. In dat geval spreekt men ook wel van gritstralen. Soms wordt het woord zandstralen ook nog gebruikt maar meestal is het steengruis dat men gebruikt in dit proces groter dan zandkorrels. Er zijn naast grit nog verschillende andere straalmiddelen. In de volgende alinea lees je hier meer over.

Verschillende straalmiddelen
Een straler kan verschillende staalmiddelen gebruiken. Een straalmiddel is in feite het middel dat wordt gebruikt om tijdens het stralen tegen de oppervlakte van het werkstuk te blazen. Men kan op een aantal manieren onderscheid maken tussen de straalmiddelen. Zo kan men bijvoorbeeld onderscheid maken tussen de grootte van de korrels van  het abrasief waarmee wordt gestraald.

Naast de grote van de korrel kan men ook verschillende materialen gebruiken. De materialen worden in twee verschillende hoofdgroepen ingedeeld: de metallische straalmiddelen en de non-metallische straalmiddelen.

Metallische straalmiddelen bevatten metalen, dit zijn bijvoorbeeld de stalen kogeltjes die men gebruikt bij staalstralen. De non-metallische straalmiddelen bevatten geen metalen. Bij non-metallische straaltechniek maakt men gebruik van bijvoorbeeld gemalen kokosnootschaal, carborundum (sliciumcarbide), droogijs, keramische kogels of glasparels. Als men glasparels gebruikt maakt noemt men het straalproces ook wel parelen of glasparelstralen. Bij de toepassing van keramische kogels spreekt men wel van keramisch parelen.

Veiligheidsmaatregelen voor gritstralen en zandstralen

Gritstralen wordt ook wel zandstralen genoemd. Dit is een proces waarbij men kleine steentjes doormiddel van perslucht tegen een voorwerp of werkstuk aanblaast. De kleine scherpe steentjes worden ook wel abrasief genoemd en zorgen er voor dat de buitenkant van het werkstuk geschuurd wordt. Daardoor kunnen werkstukken worden ontroest of van verf ontdaan. Glas kan men bijvoorbeeld door zandstralen ook minder doorzichtig maken. Er ontstaat dan matglas.

Straalcabine
Gritstralen is niet zonder gevaar. De kleine scherpe steentjes (grit) worden met grote kracht en snelheid geblazen op een werkstuk. Er bestaat een risico dat omliggende objecten en mensen geraakt worden door het grit. Daarom moet men tijdens het stralen de deeltjes richten op het object. Mensen die niet voor het straalproces nodig zijn moeten uit de buurt blijven als er gestraald wordt. Over het algemeen wordt gritstralen uitgevoerd in een speciale straalcabine. De vloer van de straalcabine is voorzien van een beschermende rubberen laag. Een afzuiginstallatie zorgt er voor dat het stof dat afkomstig is van het grit wordt weggezogen.

Persoonlijke beschermingsmiddelen
De gritstraler moet ook beschermd worden tegen grit dat rond vliegt en terugschiet vanaf het werkstuk. Daarom moet de gritstraler persoonlijke beschermingsmiddelen dragen. Dit is een straalpak dat het lichaam van de straler beschermd tegen inwerking van het grit.

De gritstraler draagt naast een straalpak ook laarzen en handschoenen die er voor zorgen dat ook die delen van het lichaam beschermd zijn. Een overdrukhelm met een doorzichtig vizier zorgt er voor dat het gelaat van de straler is beschermd. Iemand die straalt moet deze persoonlijke beschermingsmiddelen gebruiken en controleren of deze beschermingsmiddelen heel zijn en veilig gebruikt kunnen worden.

Waar wordt grit voor gebruikt in de techniek?

Grit is een algemene benaming voor kleine steentjes. Grit wordt in de techniek gebruikt als schuurmiddel. Grit is goedkoop en makkelijk te verkrijgen en dat maakt het materiaal interessant. Daarnaast is het materiaal scherp waardoor je er makkelijk mee kan snijden en schuren.

Niet elke steensoort of materiaalsoort is geschikt om als schuurmiddel te dienen. Grit dat gemaakt is van siliciumcarbide wordt in de techniek bijvoorbeeld wel gebruikt. Dit grit wordt gebruikt voor zandstralen. Om die reden wordt grit van siliciumcarbide ook wel straalgrit genoemd. Naast steen kan men ook gebroken glas en gebroken stalen korreltjes gebruiken ter vervanging van steengrit. Dit materiaal heeft ongeveer dezelfde werking als grit omdat het ruw en hard is. De keuze voor een bepaalde soort grit of abrasief is afhankelijk van het object dat gestraald moet worden en de kwaliteitseisen die men heeft.

Abrasief
Grit kan ook worden gebruikt als abrasief. Dit is een schuurmiddel dat men toevoegt aan het water van een waternijdmachine. Het grit vormt vermengd met het water en 3800 bar druk een harde scherpe straal waarmee men door veel harde materialen kan snijden. Stralen met grit is een voorbewerking die men uitvoert om bijvoorbeeld metaal van corrosie te ontdoen. Ook kan men abrasief stralen toepassen als men een bepaald oppervlak ruw wil maken.

Wat is abrasiefsnijden en waar wordt deze snijdmethode voor gebruikt?

Er zijn verschillende methodes en machines die kunnen worden gebruikt om harde en slijtvaste materialen te snijden. Één van de methodes die kan worden gebruikt is abrasiefsnijden. Het abrasiefsnijden wordt gedaan doormiddel van een watersnijmachine waarbij aan het water abrasief wordt toegevoegd. Abrasief is een schuurmiddel dat door de druk van het water een sterk schurende werking heeft. Meestal wordt zand of grit gebruikt als abrasief. Dit is goedkoop, hard en scherp.

Het abrasief zorgt er in combinatie met de waterstraal voor dat men met een watersnijmachine materialen kan bewerken. Doormiddel van een spuitkop kan men de straal water zeer nauwkeurig op kleine delen van het werkstuk richten. De spuitkop is ter bescherming aan de buitenkant belegd met robijn, saffier of kunstdiamant. Omdat men voor een watersnijdproces gebruik maakt van abrasief wordt dit proces ook wel abrasiefsnijden genoemd.

Hoe werkt een abrasiefsnijmachine?
Een abrasiefsnijmachine maakt gebruik van water en abrasief. Alleen water en abrasief is echter niet voldoende om figuren uit te snijden. Daarom moet het water gestuurd worden en op druk worden gebracht. De druk van een abrasiefsnijmachine is ongeveer 3800 bar. Met deze druk wordt het water tezamen met het abrasief uit een spuitkop gespoten op een werkstuk. Het abrasiefwater spuit door een smalle spuitkop waarvan de opening is gemaakt van saffier met een snelheid van 762 meter per seconde. Deze snelheid is ongeveer 2,5 keer de snelheid van het geluid. Er zijn ook abrasiefsnijmachines ontwikkelt die tot 6000 bar druk kunnen uitoefenen met behulp van hogedrukpompen. Deze abrasiefsnijmachines zorgen nauwelijks voor een hogere snijsnelheid. De gebruikte hogedrukpompen zorgen namelijk voor een lager watervolume.

Hoe werkt een abrasiefsnijmachine?
Een abrasiefsnijmachine bevat een mengkamer waar het water wordt vermengd met het abrasief. De mengkamer heeft onderdruk. Deze onderdruk zorgt er voor dat het abrasief wordt aangezogen. Het abrasief mengt zich met water in de mengpijp of nozzle.

Als de hoeveelheid water naar de mengkamer toeneemt wordt ook de onderdruk groter. Daardoor wordt er ook meer abrasief aangezogen. Hierdoor blijft de mengverhouding in stand. Een grotere hoeveelheid water en abrasief kan resulteren in een hogere snijsnelheid.

Het abrasiefsnijden
De staal abrasief spuit tesamen met het water door het materiaal. Hierbij ontstaan centrifugaalkrachten die zorgen er voor dat er deeltjes van het werkstuk worden weggesneden. De snijbeweging wordt doormiddel van een computer aangestuurd. In deze computer worden de vormen aangegeven die uit het plaatmateriaal moeten worden gesneden. Speciale programma’s zorgen er voor dat er zo effectief mogelijk met het materiaal wordt omgegaan. De vormen kunnen door een computerprogramma zo over het plaatmateriaal worden verdeeld dat er weinig materiaal verloren gaat.

De kwaliteit van abrasiefsnijden
Met abrasiefsnijden kan men zeer nauwkeurig vormen uitsnijden. Het resultaat is nauwkeuriger dan slijpen met een massieve slijpsteen of slijpschijf. De exacte kwaliteit is afhankelijk van een aantal factoren:

  • de druk van het water dat gespoten wordt uit de snijkop/ spuitkop.
  • de hoeveelheid water die door de (kunst)diamant wordt gespoten.
  • de kwaliteit van het schuurmiddel/ abrasief.
  • de korrelgrote van het abrasief. Deze loopt op van 50 tot 220 mesh.
  • de kwaliteit van de aansturende software op de computer die aangesloten is op de snijmachine.
  • de te snijden vorm of contour. Complexe vormen zijn mogelijk.

Wat zijn de voordelen en nadelen van watersnijstralen en watersnijden?

Als men vormen uit plaatmateriaal wil snijden kan men daarvoor verschillende machines gebruiken. Bekende machines zijn de lasersnijder en plasmasnijder. Een andere machine is de watersnijder. Deze laatste machine gebruikt een krachtige waterstraal gecombineerd met abrasief (schuurmiddel) om vormen uit te snijden in metalen platen, kunststof platen enz.

De watersnijder kan eventueel ook zonder abrasief in het water gebruikt worden. Omdat het abrasief voor extra snijkracht zorgt is een watersnijder zonder abrasief alleen geschikt voor dun en zacht materiaal zoals dun kunststof en textiel. Een watersnijder heeft een aantal voordelen ten opzichte van andere snijmachines. Deze voordelen zijn hieronder benoemd. De nadelen van snijden watersnijmachines staan in de alinea daaronder.

Voordelen van waterstraalsnijden
Snijden met een watersnijmachine heeft de volgende voordelen:

  • Snijden met een watersnijder geeft een vrijwel braamloze snede. Er hoeft dus nauwelijks nabewerking plaats te vinden en dat scheelt tijd en inspanning.
  • De snede van een watersnijder is van constante en hoogwaardige kwaliteit.
  • Watersnijden gebeurd doormiddel van een koel proces. Er is dus geen sprake van warmte inbreng. Daardoor kunnen materialen met een laag smeltpunt zoals composieten en plastics ook doormiddel van een watersnijder gesneden worden.
  • Doordat er geen sprake is van warmte inbreng blijven de kwaliteiten en eigenschappen van het materiaal constant.
  • Watersnijden zorgt voor geen verkleuring.
  • Watersnijden levert geen vervorming op van het materiaal.
  • Watersnijden is een proces dat niet chemisch is. Tijdens het snijden met een watersnijder ontstaan geen giftige dampen dit in tegenstelling tot snijden met een lasersnijder.

Nadelen van watersnijden
Een watersnijder snijd doormiddel van waterkracht vormen uit plaatmateriaal. Niet elk materiaal is geschikt om doormiddel van water bewerkt te worden. Sommige materialen nemen bijvoorbeeld vocht op zoals papier, karton en zacht hout. Deze materialen zijn hygroscopisch en de kwaliteit van het materiaal wordt negatief beïnvloed door water. Zo kan karton en hout kromtrekken door de inwerking van water en kan papier veranderen in een soort pap.

Daardoor kunnen hygroscopische materialen beter niet gesneden worden met watersnijder. Ook fluorescerende kunststoffen kunnen reageren met water. Als men deze kunststoffen gaat snijden met een watersnijder kan een bepaalde rookontwikkeling ontstaan. Dit is niet gewenst en kan voor onverwachte situaties zorgen.

Wat is watersnijden of waterstraalsnijden?

Watersnijden of waterstraalsnijden is een bewerktingstechniek waarbij men vormen uit verschillende soorten plaatmateriaal snijd door gebruik te maken van een waterstraal. Hiervoor wordt water door een straalbuis met een druk van ongeveer 3800 bar uit een spuitkop geperst. Deze spuitkop is belegd met robijn of kunstdiamant. Een straalbuis heeft over het algemeen een diameter van 0,1 – 0,3 mm. Een waterstraal kan een snelheid bereiken van twee keer de geluidssnelheid.

Water in combinatie met schuurmiddel
Er wordt echter niet alleen water uit de spuitkoop gestraald. In het water bevindt zich meestal ook een abrasief. Dit is een slijpmiddel of schuurmiddel dat door de waterdruk met hoge snelheid door het plaatmateriaal heen straalt. De kombinatie tussen het abrasief en de snelheid en kracht van het water zorgt er voor dat met een watersnijder bijna elk plaatmateriaal gesneden kan worden.

Waterstraalsnijden zonder abrasief
Het is echter ook mogelijk dat men zonder abrasief, dus zonder schuurmiddel gaat watersnijden. Door geen gebruik te maken van abrasief is de kracht van de watersnijder minder groot. Niet elk materiaal kan men zonder abrasief watersnijden. Over het algemeen wordt een watersnijder zonder abrasief gebruikt voor dunne kunststoffen, textiel en bevroren voedsel.