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(共39张PPT)
3D打印产品后处理
项目四 3D 打印产品的喷砂处理
学习目标
1.了解喷砂机的工作原理和结构。
2.了解喷砂机的介质分类和工艺特点。
3.掌握喷砂处理的应用场合和工艺流程。
4.掌握喷砂处理的操作步骤和注意事项。
5.能熟练使用喷砂机完成模型的喷砂处理。
6.能独立完成喷砂后模型的质量检验与缺陷修复工作。
任务描述
喷砂处理是3D打印后处理中较常用的加工方法，是采用压缩空气为动力，将砂料高速喷射到被加工零件表面，使零件表面或形状发生变化的加工方式。喷砂处理操作简单，加工效率高，可清理零件表面的微小毛刺，使零件表面更加光滑、平整，如图所示。
喷砂前与喷砂后的对比
a）喷砂前 b）喷砂后
任务描述
本任务采用喷砂机完成3D打印产品的喷砂处理工作，使产品表面呈现均匀的亚光效果。如图所示为3D打印成形的待喷砂的电子产品零件，该零件 经前处理后得到符合图样要求的尺寸和表面质量，该零件经过SLA工艺及上色处理，其表面光滑、反光。
待喷砂的电子产品零件
一、喷砂处理的工作原理、设备分类及工艺特点
1.喷砂处理的工作原理
如图所示，喷砂处理采用压缩空气为动力，将砂料（如铜矿砂、石英砂、金刚 砂 、铁砂等）高速喷射到需要处理的零件表面，使零件的表面或形状发生变化，由于砂料对零件表面的冲击和切削作用，使零件表面获得一定的清洁度和不同的表面粗糙度，其表面的力学性能也得到改善，因此提高了零件的抗疲劳性。
喷砂处理
2.喷砂设备的分类
喷砂设备根据设备结构不同一般有吸入式干喷砂设备、压入式干喷砂设备、液体喷砂设备、滚筒式自动喷砂设备、输入式自动喷砂设备、全自动连续转台式喷砂设备等，如图所示。
喷砂设备
一、喷砂处理的工作原理、设备分类及工艺特点
2.喷砂设备的分类
（1）吸入式干喷砂设备
采用吸射型喷枪，通过气流高速运动在喷枪内形成负压，将砂料通过输砂管吸入喷枪，并经喷嘴高速喷射到零件表面，达到预期加工目的。压缩空气既是供料动力，又是喷射的加速动力。
一、喷砂处理的工作原理、设备分类及工艺特点
2.喷砂设备的分类
（2）压入式干喷砂设备
采用直射型喷枪，砂料和压缩空气先在混合室内混合，通过压缩空气在压力罐内建立的工作压力，将砂料通过出砂阀压入输砂管并经喷嘴高速喷射到零件表面，达到预期加工目的。压缩空气既是供料动力，又是喷射的加速动力。
一、喷砂处理的工作原理、设备分类及工艺特点
2.喷砂设备的分类
（3）液体喷砂设备
如图所示，液体喷砂设备以磨液泵作为磨液的供料动力，通过磨液泵将搅拌均匀的磨液（砂料和水的混合液）输送到喷枪内。压缩空气作为磨液的加速动力，通过输气管进入喷枪，在喷枪内，压缩空气对进入喷枪的磨液加速，并经喷嘴射出，喷射到零件表面达到预期的加工目的。在液体喷砂设备中，磨液泵提供供料动力，压缩空气为加速动力。
液体喷砂设备
一、喷砂处理的工作原理、设备分类及工艺特点
2.喷砂设备的分类
（4）滚筒式自动喷砂设备
如图所示，滚筒式自动喷砂设备适用于不怕碰撞的批量小零件的喷砂，如螺钉、 钻头、五金件、刀具、纽扣等。滚筒采用变频调速，喷枪采用摆动机构，以加大砂料覆盖范 围及喷砂效率，能满足不同的加工需要。
滚筒式自动喷砂设备
一、喷砂处理的工作原理、设备分类及工艺特点
2.喷砂设备的分类
（5）输入式自动喷砂设备
输入式自动喷砂设备如所示，适用于平面零件或者板材的喷砂。喷砂时零件从进口端由传送带输入，在工作室内部，喷砂枪可以自动变频摆动，对处于输送过程中的零件可从各角度进行均匀的喷砂处理。
输入式自动喷砂设备
一、喷砂处理的工作原理、设备分类及工艺特点
2.喷砂设备的分类
（6）全自动连续转台式喷砂设备
全自动连续转台式喷砂设备如图所示，适用于圆形、盘类零件的喷砂，其喷砂室内有一套转台系统，大转台在电极的带动下转动，可调速，大转台上有多个喷砂小工位，可同时放置多个零件。
全自动连续转台式喷砂设备
一、喷砂处理的工作原理、设备分类及工艺特点
3.喷砂处理的工艺特点
（1）加工速度快，生产效率高 喷砂是成熟的工业上处理物体表面的工艺，处理速度非常快，几分钟就能处理很大的表面积。
（2）生产污染小，对环境友好 喷砂机有密闭的喷砂工作空间，能完全控制砂粒的工作环境，保持环境干净。
（3）被加工范围广泛 喷砂工艺不仅可以喷体积较小的 3D 打印产品，还可以喷体积较大的 3D 打印产品。喷砂对象可以是树脂产品，也可以是金属产品。
（4）工艺灵活 喷砂工艺可以得到不同的表面粗糙度。
一、喷砂处理的工作原理、设备分类及工艺特点
二、喷砂处理的介质分类
喷砂处理的介质有很多种，如图所示。同一种喷砂砂料又有不同目数的粒度，在相同喷砂条件下会产生不同的表面粗糙度，从而使产品获得不同的效果。
a）白刚玉　b）玻璃砂　c）玻璃珠　d）不锈钢丸　 e）钢砂　f）钢丸　g）黑刚玉　h）黑碳化硅　 i）硅塑料砂　j）陶瓷砂　k）棕刚玉
三、喷砂处理的应用场合
1.表面美化加工
表面美化加工主要包括金属产品机加工后的毛刺处理及表面美化，如锌铝压铸件的毛边 修整、电镀品的消光及柔光雾面处理；非金属产品（如亚克力、水晶玻璃等）表面雾化处理。
2.表面清除加工
可清除金属表面的锈蚀物、氧化层、热处理的黑皮等，以达到装饰的目的。
3.光蚀加工
通过光蚀加工可使零件达到光滑且不反光的效果。
4.刻蚀加工
可对黄金饰品、宝石、玻璃等表面进行刻蚀处理。
5.零件涂镀前处理
在零件电镀、喷漆等之前进行喷砂处理可以增加其表面的附着力。
6.零件消除应力加工
可对航空产品中太大的工业零件进行清洁及消除应力加工。
7.模具加工
可进行模具咬花及雾面处理。
8.玻璃加工 可进行玻璃雾面处理。
三、喷砂处理的应用场合
四、喷砂处理的操作流程
1.检查砂料
根据喷砂部位与花纹规格准备喷砂砂料、工具和设备。喷玻璃砂时需检查砂料是否受潮，若有结块应将其揉碎，玻璃砂吸湿性强，放置时间太长会影响其亮度，如图所示。
玻璃砂
2.检查及调节喷砂设备
（1）通过调整进砂调节器进气管的位置，使进砂间隙为 6 ～ 7 mm，从而控制砂料进入输砂管的数量。
（2）调节调压阀，控制进入喷枪的压缩空气压力，使工作压力为 5 bar 左右。
四、喷砂处理的操作流程
3.喷砂前工序
一般情况下，产品喷砂前都要进行抛光处理，例如，喷 150 目的金刚砂或玻璃砂前， 需要用 600 目的砂纸抛光产品。
4.包扎及检查产品
产品同一侧有很多面，根据产品要求，有些面需要喷砂，有些面不需要喷砂。因此没有喷砂要求的面需要用胶纸包扎，进行保护处理。同时，产品边缘与尖角的地方要特别注意进行包扎，如图所示。
四、喷砂处理的操作流程
喷砂产品的包扎
5.喷砂
喷枪与产品被喷表面的距离应为 5 ～ 10 cm，要注意控制喷枪进砂量及喷枪移动速度。喷第一道砂时，通过砂粒型号和气压控制整个花纹的深度，砂粒要均匀地喷射于产品表面。喷砂时间不可太长；否则，就会使已喷出的花纹模糊，特别是在喷玻璃砂时，要避免出现材 料表面纹路不均匀的现象，如图所示。
产品喷砂
四、喷砂处理的操作流程
6.产品表面检查
喷砂后要检查产品表面花纹和光泽是否一致，表面有无油印、黑点、砂眼等缺陷。喷砂面是否完全盖住抛光线条。将喷砂面倾斜 30°～ 70°并左右摇摆进行观察，看其有无阴阳面和材料表面纹路不均匀现象，如图所示。
7.喷砂后处理
有些金属产品喷砂后需要用压缩空气吹掉零件表面的砂料，去毛刺，进行防锈处理。
喷砂后的产品
四、喷砂处理的操作流程
五、喷砂处理的注意事项
喷砂机一般分为干式喷砂机和湿式喷砂机两大类。湿式喷砂机与干式喷砂机相比，最大 的特点就是很好地控制了喷砂加工过程中的粉尘污染，改善了喷砂的工作环境。喷砂处理的注意事项如下:
1.气源
喷砂机接入的气源不应含有水、油、砂粒等。喷砂机使用一段时间后，要定期校验储气罐、压力表、安全阀。应及时清理过滤器中的污物。储气罐每两周排放一次灰尘，砂罐里的过滤器每月检查一次。操作时，压缩空气阀要缓慢打开，其气压不准超过设备额定值。
2.砂料
因其他颜色的石英砂可能会污染模型，所以喷砂砂料以白刚玉、白色石英砂为主。砂料应保持干燥。喷砂机中的石英砂使用一段时间后，因切削力降低，导致能效比降低，应及时更换石英砂。
五、喷砂处理的注意事项
3.人身安全
作业人员在操作喷砂机时，应注意穿戴好个人防护用品，包括喷砂手套、护目镜、耳 塞、口罩等必要的安全护具。
4.环保
检查通风管和喷砂机门是否密封。工作前 5 min，须启动通风除尘设备，若通风除尘设备失效，禁止喷砂机工作。工作完成后，通风除尘设备应继续运转5min再关闭，以排出室内的灰尘，保持场地清洁。必要时可在喷砂机排气口加装二级过滤器，以避免环境污染。
五、喷砂处理的注意事项
六、喷砂处理的缺陷分析及喷砂机常见故障的产生原因和排除方法
1.缺陷分析
产品喷砂后局部明显变黑是喷砂新手经常遇到的问题，这是因为在同一位置喷砂时间太久，产品受到的砂料喷射压力大。喷枪离产品的距离应在 5 ～ 10 cm 之间，要注意掌控喷枪进砂量及喷枪移动速度，砂料要均匀地喷射于产品表面。
2.影响喷砂处理效果的主要因素
（1）砂料种类和砂料粒度 砂料的种类不同，喷砂后的表面效果也不同。用球形砂料喷砂后产品表面较光滑，用菱形砂料喷砂得到的表面较粗糙。同一种砂料又有粗细之分，国内一般按照筛网数目划分砂料的粗细程度，称为砂料的号数，号数越高，砂料颗粒度越小，喷砂后得到的表面越光滑。
（2）喷射距离和喷射角度 喷射距离和喷射角度是手工喷砂技术的关键，喷射距离一般为 5 ～ 10 cm，喷枪离零件越远，喷射流的效率就越低，零件表面越光滑。喷枪与零件的夹角越小，喷射流的效率就越低，零件表面越光滑。
六、喷砂处理的缺陷分析及喷砂机常见故障的产生原因和排除方法
2.影响喷砂处理效果的主要因素
（3）喷射时间
喷射时间越长，零件表面越粗糙。
（4）压缩空气压力
喷射压力越大，喷射流的速度越快，喷砂效率越高，零件表面越粗糙；反之，零件表面越光滑。
六、喷砂处理的缺陷分析及喷砂机常见故障的产生原因和排除方法
3.喷砂机常见故障的产生原因和排除方法
喷砂机常见故障的产生原因和排除方法见表。
六、喷砂处理的缺陷分析及喷砂机常见故障的产生原因和排除方法
喷砂机常见故障的产生原因和排除方法
任务实施
一、任务准备
产品特点：SLA 打印成形的产品，产品表面要求有均匀的亚光效果。
前序工艺：清洗→打磨及抛光→上色处理。
本次工艺：喷砂处理。
根据任务要求提前准备相应的设备、工具、材料和劳动保护用品等，见表。
设备、工具、材料和劳动保护用品清单
任务实施
二、制定喷砂工艺
根据模型的任务要求，因模型比较小，形状简单，喷砂前不需要进行其他处理。模型喷 砂工艺为喷砂准备→调试设备→操作设备→喷砂操作。
任务实施
三、喷砂操作
穿戴好个人防护用品，按照所列的操作步骤完成零件的喷砂处理工作。操作时需注意个人防护和环境保护。
1.喷砂准备
280目玻璃砂料
根据加工需要将3 kg的砂料装入旋风分离器下部的储存箱内。
2.设备调试
喷砂机
1.通过调整进砂调节器进气管的位置，使进砂间隙为6 ～ 7 mm，从而控制砂料进入输砂管的数量
2.调节调压阀，控制进入喷枪的压缩空气压力，工作压力 为5bar左右
任务实施
3.设备操作
（1）开启设备
开启电源总闸，指示灯亮；开启电源开关，舱内照明灯亮。
任务实施
3.设备操作
（2）放置零件
打开工作舱门，将待加工零件放在网孔板上，关上工作舱门说明：零件体积较小时，也可通过工作手套处放入设备中。
任务实施
4.喷砂操作
（1）喷砂
双手插入工作手套，一手拿喷枪，一手抓住零件，使喷枪嘴对准待喷零件表面，距离为 5 ～ 10 cm
注意：手抓零件侧壁，使整个零件上表面露出
踩脚踏开关，压缩空气开通后进入喷枪，砂料在压缩空气作用下高速喷射到被加工零件表面。
注意：喷砂过程中，一方面要保持喷枪与零件之间适当的喷射距离和角度，另一方面要使喷枪与零件之间在长边方向相对移动，使零件表面均匀地受到砂料的喷射加工，喷砂1 min 即可。
任务实施
4.喷砂操作
（2）松开脚踏开关
加工完毕，脚必须从脚踏开关处移开，喷枪停止喷射砂料后才可以打开工作舱门，取出零件。
任务实施
4.喷砂操作
（3）断开电源
零件喷砂完毕，设备即可停止工作，断开电源总闸。
任务实施
任务实施
四、质量检验
按照产品要求，经过喷砂，应使产品表面呈亚光效果，遮盖抛光纹，如图所示。
喷砂后的产品
任务测评
按所列评分标准进行测评，并做好记录。
实训评分标准

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