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石材喷砂加工工艺流程介绍
来源:|发布时间:2017/10/31|浏览:1594次

一、引子
在介绍此项工艺技术前,请业界的同仁们欣赏下面的几幅图。感受如何?
1. 苏秦驾车

图1 用洞石喷砂工艺制作的苏秦驾车装饰壁图
这幅作品是去年我公司为河北博物馆设计创作的石材喷砂艺术品的样品,见图1。这幅作品粗犷、奔放、古朴、苍劲,廖廖数笔将苏秦为连衡奔波的形象勾勒出来了,加之使用洞石制作,使这幅作品的历史意义更显深远,具有很高的艺术欣赏价值。
2. 书法篆刻

图2 用喷砂工艺制作的石材篆刻
篆刻在中国作为一种古老的书法艺术历经5000多年依然闪烁着中华文明的光彩。但是,现在把篆刻刻在石材上已不多见了。这幅篆刻作品是去年我公司为河北博物馆设计创作的喷砂艺术品样品,具有返璞归真的艺术之效果,这是其他材质所创的书法篆刻难以企及的,见图2。
3. 人间仙镜

图3 石材喷砂作品——人间仙镜
这是一幅由金年华石材公司创作的被称为“人间仙境”的喷砂工艺品,是为海南三亚某五星级酒店背景墙制作的。高耸、峻俏的山间飘浮的淡淡的祥云,亦幻亦梦,似人间仙境,似绝世佳景,令人浮想联翩,美不胜收,见图3。
4. 喷砂水墨画——南海风光

图4 石材喷砂作品——南海风光
此幅南海风光喷砂图,如不看到真实产品的话,仅凭上面的图很难判断这是采用什么样的艺术手法创作的,绝大多数的人一定会以为这是某个山水画大师创作的山水画作品。其实这是一幅用石材喷砂工艺技术创作的喷砂工艺品,具有黑白视觉艺术效果,又有水墨山水画艺术效果,见图4。
5. 狂草书法——春江花月夜
书法中的草书为书法中的精粹,历来为书法爱好者所追捧。图5这幅《春江花夜月》的狂草书法作品为我公司去年为白云机场贵宾厅背景墙创作的喷砂艺术作品,这幅作品为此工程装饰的点精之作,使用高档雅士白石材为喷砂基材。创作过程中,此工程的项目负责人及设计师专程到厂指导、监造,要求极其严格。此作品创作完毕后,受到了创作者高度的评价。

图5 狂草书法——春江花月夜
6. 高浮雕喷砂——国色天香

图6 喷砂工艺制造的牡丹
独特的喷砂工艺只要运用得当,可以创造出如图6的高浮雕式的喷砂工艺品。这幅国色天香的牡丹喷砂浮雕为我公司为一高档私家别墅创作的,获得了客户和高度评价。

二、石材喷砂制品种类
当一种工艺技术与文化相结合时,它所创造的价值及艺术魅力是无法想象的。石材加工中的喷砂加工工艺技术它所体现的艺术魅力正是如此。它是石材深加工技术的一种特殊而有特定艺术价值的工艺技术,它使工艺加工技术与文化内涵有机地结合起来,使古老的艺术与现代的艺术闪烁出另一种夺目的光芒,为文化艺术新添了一支奇葩。
通常喷砂产品类型分为
1. 按喷砂表面的立体效果划分
(1)平面喷砂雕刻。喷砂雕刻表面的深度一致,被喷砂处皆为平面。
(2)浮雕型喷砂刻。喷砂雕刻表面的深浅不一致,被喷砂处皆为曲面形,具有浮雕艺术效果。 
2. 按作品反映的题材划分
(1)风景山水画喷砂作品。以风景山水图案为主的喷砂产品。
(2)人物喷砂作品。以人物图案为主的喷砂作品。
(3)书法喷砂作品。以书法为主的喷砂作品。
(4)花卉、禽鸟喷砂作品。以花卉、禽鸟图案为主的喷砂作品。
(5)各种几何装饰图案喷砂作品。以各种几何图案组合为主的喷砂作品。
3. 按作品安装的空间位置划分
(1)背景墙。在酒店、宾馆、机场等重要场所的大堂、正门入口处放置一幅高水准的喷砂艺术作品,能使建筑物蓬荜生辉,光彩夺目。同样;家庭装修也可以使用喷砂艺术作品提高家庭装修的档次。
(2)屏风。用喷砂艺术作品来装饰屏风,在休闲、品茶等活动之时,欣赏艺术作品,提高艺术修养。
(3)门套。在门套的门楣上,喷上美丽的图案,提高装修的档次。图7为土库曼斯坦总统府酒店总统套房的喷砂门套。

图7 土库曼斯坦总统府酒店总统套房石材门套
(4)服务台。给服务台的正面装饰板上喷上艺术图案,能使顾客在办理登记手续的时候,得到高雅的艺术欣赏,消除旅途所带来的疲倦。
(5)楼梯踏步。许多楼梯踏步的防滑槽就是用喷砂工艺加工的。有些防滑槽为了美观,还喷上了各种图案。
4. 按喷砂表面的类型划分
(1)喷砂面。表面的效果表现为喷砂的粗面效果,喷砂完成后,被喷砂处未做任何处理。
(2)仿古面。表面的效果表现为喷砂的仿古面效果,喷砂完成后,被喷砂处用研磨刷处理,体现出一种仿古面的效果。
(3)酸洗面。表面的效果表现为酸洗的仿古面效果,喷砂完成后,被喷砂处用仿古水或酸处理,体现出一种酸洗仿古面的效果
(4)镀金面。表面的效果表现为镀金的装饰效果,喷砂完成后,被喷砂处喷上金粉或贴上金簿,表现出一种具有金属光泽的效果。
(5)油漆面。表面的效果表现为油漆面效果,喷砂完成后,被喷砂处刷上一层油漆,呈现出油画般的效果。
5. 按石材产品类别划分
(1)壁炉喷砂产品。对壁炉的某些重要部件进行喷砂处理。
(2)墓碑喷砂产品。石材喷砂加工工艺在墓碑产品中应用非常广泛,尤其用于墓碑产品的刻字最广。
(3) 板材、线条、圆柱喷砂产品。在这些产品中应用非常广。
(4)小工艺品。在小工艺品上喷上各种风景图案、小动物图、卡通图片,可以增加生活情趣。

三、喷砂工艺介绍
喷砂作为一种常规的磨料射流技术,经过不断的发展、提高及完善,以其独特的加工机理和广泛的加工范围,使其在当今的表面处理行业中越来越受青睐,已经广泛应用于机械制造、仪器、仪表、医疗器械、电子电器、纺织机械、印染机械、化工机械、食品机械工具、刀具、量具、模具、玻璃、陶瓷、工艺品、机械修理等众多领域。
磨料射流是指磨料在某种外动力的作用下,高速运动的磨料形成的射流。对于干式喷砂而言,外动力是压缩空气;对于液体喷砂而言外动力是空气压缩气和磨液泵的混合作用。
磨料是指在射流加工过程中所采用的介质。可以是河砂、海砂、石英砂、刚玉砂、树脂砂、钢砂、玻璃丸、陶瓷丸、钢丸、不锈钢丸、核桃丸、玉米芯等不同材料。依据不同的喷砂工艺原理及喷砂的效果选择磨料。石材喷砂主要选择金刚砂(又称石榴砂)。
喷砂原理:用高压空气通过喷嘴的细孔时所产生的高速气流,夹带着细粒石英砂或金刚砂吹到材料的表面,使材料的表面组织不断受到砂粒的冲击破坏,形成毛面。
材料内部的组织结构及硬度决定了气流的速度、砂砾硬度,尤其是砂粒的形状和大小。细砂粒使表面形成微组织,而粗砂砾能够增加喷砂面被侵蚀的速度。
喷砂与传统的人工处理、机械处理、化学处理相比,不但成本低、质量高、艺术欣赏性高,更是一种绿色加工工艺,不会对环境造成污染,对操作人员健康造成危害,是一种特别值得推广的加工工艺技术,而且还能实现许多工艺加工方法无法达到的艺术效果。
1. 干式喷砂介绍
干燥的磨料在压缩空气的作用下,从喷枪高速喷出,实现清理,加工的目的。干式喷砂工作原理分为吸入式(也称普压式)和压入式(高压式和压送式)两类。
吸入式的工作原理:以压缩空气为动力,通过气流的高速运动在喷枪内形成负压,将磨料通过输砂管吸入喷枪并从喷枪嘴中射出。喷射到加工表面,从而达到加工目的。
压入式的工作原理:以压缩空气为动力,通过压缩空气压力罐内建立的工作压力将磨料经调砂阀压入喷砂胶管,从喷嘴高速射出。喷到加工表面,从而达到预期的加工目的。
在干式喷砂中,压缩空气既是供料动力又是射流的加速动力。由于在压入式干式喷砂中,磨料经压缩空气加速的时间和行程远大于吸入式干式喷砂(只在喷嘴处对磨料进行加速),因此压入式比吸入式有着更高的效率。
2. 喷砂机介绍
喷砂机是指使用各种磨料借助空气压力或机械动力进行高速喷射从而达到对产品表面进行加工处理的一种方法。喷砂作为一种常规的磨料射流技术经过不断的发展、提高和完善,以其独特的加工机理和广泛的应用范围,使其在当今的表面处理行业中越来越受到青睐。
(1)喷砂机组成
图8为石材喷砂机。由喷砂工作室、抽气扇、节能灯、喷砂管、砂斗、传送滚轮、支架组成。主要作用有:
喷砂工作室:为喷砂工作提供工作空间;
抽气风扇:抽出工作室内的灰尘;
节能灯:提供工作时的光源;
喷砂管:提供砂流;
砂斗:贮存金刚砂,使金刚砂不断循环利用;
传送滚轮:输送加工件;
支架组成:支撑加工件。

图8 石材喷砂机组成示意图
(2)选择喷砂机和钢砂,技术指标如下。
电机:220V,88kW,50Hz;
真空吸量:2400kg/min;
过滤面积:6m2;
喷枪气压量:600?800/min; 
气压:8×105Pa;
吸喷嘴直径:3.5mm;
装砂量:50kg ;
钢砂直径:0.5?0.7mm;
钢砂材质:碳化硅。
(3)喷砂加工工艺所需主要设备、工具、材料有:
喷砂机、空气压缩机、金刚砂(石英砂)、不干胶纸、刻字机、电脑、喷嘴、喷枪、美工刀等,见图9。

图9 石材喷砂所需主要设备及工具
(4)喷砂常用工艺参数
压缩空气对喷射流的加速作用的主要因素有(对喷砂压力大小的调节)P:磨料的类型(S)、喷枪的距离(H)、角度(θ)
a 压力大小的调节对表面结果的影响,在S、H、θ三个量设定后,P值越大,喷射流的速度越高,喷砂效率亦越高,被加工件表面越粗糙,反之,表面由相对较光滑。
b 喷枪的距离H、角度θ的变化对表面结果的影响在P、S值设定后,此项为手工喷砂技术的关键,喷枪与加工工件的距离一般为 50?150mm之间,喷枪距工件越远,喷射流的效率越低,工件表面亦越光滑;喷枪与工件的夹角越小,喷射流的效率亦越低,工件表面也越光滑。
c 磨料类型对表面结果的影响。磨料按颗粒状态分为球形,菱形两类,喷砂通常采用的金刚砂(白钢玉、棕刚玉)为菱形磨料。玻璃珠为球形磨料。在P、H、θ三值设定后,球形磨料喷砂得到的表面结果较光滑,菱形磨料得到的表面则相对较粗糙,而同一种磨料又有粗细之分,国内按筛网数目划分磨料的粗细度,一般称为多少号,号数越高,颗粒度越小。在P、H、θ值设定后,同一种磨料喷砂号数越高,得到的表面结果越光滑。
四、喷砂加工工艺流程
图形处理→刻纸→贴纸→刻版→拼接检查→喷砂→揭纸→表面处理及清洁→细节处理→检查、交货。
喷砂加工工艺流程的第一件工作就是对图形进行处理,把图形转化为喷砂作业所能接受的图形。 图形处理技术有以下几种方法:
1. Autocad制图技术
用Autocad制图将客户提供的图片或图纸绘制cad图,然后将cad图导入到文泰软件内,利用文泰软件将图形用大型刻字机打印出来。
2. 描图技术
用人工将客户提供的无法用Autocad绘制出来的图形用复写纸先复写下来,再将复写下来的图贴在广告纸上,把图形刻下来,见图10。

(a)被复写的图 (b) 描图
图10 用复写的方法获得图形
3. 徒手绘画技术
用人工将Autocad无法绘出的图纸或图片用手工绘图在广告纸上并绘制出来。具体步骤有:
(1)刻纸
用国产紫罗兰等刻字机在广告纸上把图刻出来,刻图的深度要易于将喷砂处的图形抠出来。
(2)贴纸
将已刻过图形的广告纸正确地贴在石材表面。对于有色差,排过板已编号的石材,贴纸时要特别注意图形的方向要与所编号方向一致。贴纸要求平整、不能鼓起。多张纸拼接成大幅图案时,要求拼接口处基本吻合,不能出现1mm以上的错位。
(3)刻版
所谓的刻版就是将被喷处的图形抠去广告纸,使高压砂流能冲击石材表面,产生粗面效果;同时,刻版的过程也是对刻出的图形进行修正的过程,使图形连续、流畅,避免出现断线、折线。见图11。

图11 刻版
(4)拼接检查
对多件拼接加工的已刻好版待喷砂的石材进行检查,在喷砂之前,要进行试拼接,避免喷砂完成后,拼接口处错位。
(5)喷砂操作步骤
依据所加工产品喷砂表面要求加工的效果,按要求挑选粗细适当的金刚砂,放在喷砂机砂斗内。选用的金刚砂要求干净、无泥沙、其他杂质;
调试所需要的空气压力和金刚射流;
检查喷砂机的各部件和附属件是否工作正常;
将石材沿喷砂机的侧面入口从滚轮传送带上运输到喷砂工作室内;
将需要喷砂的部位送入喷砂机内,对准喷砂机出砂口,打开气压阀门,金刚砂通过空气压力喷在加工件件上,喷到符合要求为止。金刚砂射流的位置、角度在加工过程中要求尽量保持基本一致,以使喷砂面的效果深浅均匀,一致;
喷砂工作过程中要检查石材表面的广告纸是否有喷坏的现象,防止不喷砂处的表面被金刚砂射流伤坏表面而影响表面的质量;
检查喷砂面是否符合质量要求。
(6) 浮雕喷砂工艺
先喷凹面处,喷砂过程中要不断顺着曲面变化处调整喷枪角度;
当凹面处喷好后,揭去广告纸,对凸曲面处进行喷砂,喷砂过程中要不断顺着曲面变化处调整喷枪角度,并通过工作室的窗玻璃观察;
(7)揭纸
揭去已喷好的产品上的广告纸。揭纸的过程中要依据石材的软硬程度用力,材料软,表面易损伤的料用力要轻。硬度高的材料,表面不易损伤的料可用力大点,快速撕去上面的广告纸。
(8)表面处理及清洁
被喷过的石材表面在金刚砂射流的作用下,会被金刚砂污染,因此,在完成产品交货之前,要用高压水流对加工之处进行清洁。对于有些需要用仿古刷再进行仿古处理的,把研磨刷安装在手扶磨上进行仿古处理。
(9) 细节处理
将加工好的产品拼接检查,对未加工好的或有点瑕疵之处进行细微处理,使产品更加完美、逼真。
(10)检查、交货、编号
对产品按加工质量要求进行检查、修补、编号。



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