=½mv² и влиянието му върху почистването и реставрацията

и влиянието му върху почистването и реставрацията

Ek = ½mv² - това е начинът, по който се определя кинетичната енергия, но как може този закон да засяга абразивното почистване и реставрацията, особено при положение, че обработваната повърхност не трябва да бъде повреждана?

Както много открития, произлезли от естествен феномен, „бластирането (с пясък)” било развито от явление, първо забелязано в Югозападните прерии на Америка. Пясъчните бури довели до полиране или матиране на прозорците на сградите, така че върху стъклото останал перфектен отпечатък на мрежеста преграда или параван.

С първия патент за „песъкоструйна” машина, базирана върху това наблюдение, се сдобил г-н Б.Ц. Тайлман през 1870. В документа се казва, че струя пясък, движеща се с висока скорост, се използва за рязане на камъни и други материали, и с по-ниска скорост на струята – за стържене и правене на орнаменти по стъкло.

Процесът, също като всички по-нататъшни процеси по бластиране, е базиран на горе споменатия закон: всяка гранула от абразива генерира порция кинетична енергия при допира до повърхността. Тази енергия може да бъде пресметната с дадения закон като трансфер на енергия. Кинетичната енергия (Ек) е равна на половината от произведението на масата по скоростта на квадрат.
Как това засяга реставрацията?

Сфинксът в Египет е почти изцяло покрит с пясък от пустинята. Вратът на Сфинкса е отчасти нарязан напречно, и това не е резултат от нормалното метеорологично време, а от разяждащото действие на финия пясък, духан от вятъра срещу него. В тези случаи природата ни дава съвет, който е предимство в нашата професия на почистване и реставрация.

Ако това, че вратът на Египетския Сфинкс е частично напречно нарязан, се дължи на постоянния трансфер на кинетична енергия, ние трябва да знаем как да го контролираме в наша полза, т.е. за нашите цели. С други думи ние трябва да почистваме сгради, фасади, скулптури и всички други видове деликатни повърхности без да ги повреждаме.

При сега използваните системи всичко се свежда до знанието за горе споменатото и как да прилагаме избрания процес по правилния начин.

Според дадения закон средствата, с които работим, са масата и налягането (когато използваме системи, задвижвани от компресиран въздух) и скоростта. Те са отговорни за генерираната кинетична енергия, трансферирана на повърхността.

Докато нормалния пясък вече почти не се използва като абразив заради опасността от силикози, също и понятието песъкоструене е позабравено. То е заменено от много други като „абразивно почистване” или „бластиране” и „бластиране с компресиран въздух”. Също се използват и понятия като ‘grit blasting’ и ‘shot blasting’.

Почти всички тези наименования на процеса са насочени в голяма степен към агресивността като нормално почистване на стомана и постройки (здания, съоръжения) и важи правилото „колкото по-бързо, толкова по-добре”. Това е така, защото разходите за труд са най-много като част от общите разходи за завършен квадратен метър от даден обект, следвани от разходите за абразив, компресиран въздух и поддръжка. Не обсъждаме амортизация, печалба и т.н.

Почистването на деликатни повърхности е съвсем различна работа. Затова ние, преди доста години, въведохме MicroStrip™ технологията. Въпреки че е базирана на същия принцип, тази технология се осъществява с така наречените фини микро абразиви и много ниско налягане. Под ниско налягане имаме предвид от 0,3 бара (4,5 атмосфери) до 4 бара (58 атмосфери) като нормално работно налягане. При MicroStrip™ технологията ние наричаме всичко над 4 бара „високо” налягане.

От десетилетия бластирането с компресиран въздух беше свързвано с мазен компресор, кварцов пясък и работно налягане от 6-7 бара (87-101 атмосфери), за предпочитане дори по-високо, защото – както споменахме – основното правило е „колкото по-бързо, толкова по-добре”. Когато предприемачите в тази индустрия, използвайки горе споменатите обстоятелства, започнали да чистят сгради, фасади и други зидарии, те причинили много повреди и дали на бластирането като процес лоша репутация, от която често страдаме и до днес.

Въпреки повредите, третираните обекти ставали много чисти и много от предприемачите осъзнали, че бластирането е много ефективен метод на почистване. Обаче все пак било необхоимо да се почиства без да се поврежда повърхността.

Веднъж те свалили работното налягане и започнали да работят над проблема за използването на по-малък по размер абразив, с по-малка твърдост и сменяне на ъгъла на бластиране, така те почти успявали да чистят без да нанасят повреди!

Тези предпазни мерки всъщност наистина повлияли на трансфера на кинетична енергия по закона Ек = ½mv² в следната последователност по важност:

• Налягане

При машините за бластиране с „директно налягане”, работното налягане създава изходна скорост на абразива, за да напусне дюзата. Крайната скорост на напускане, в зависимост от налягането на съда, може да бъде 743 км/ч при 7,5 бара (110 атносфери) и 305км/ч при 4,8 бара (70 атмосфери). Тъй като скоростта в закона е част от квадрат, е ясно, че понижаването на работното налягане ще резултира в по-ниска изходна скорост, което означава по-нисък трансфер на кинетична енергия към повърхността.

Често се казва, че и разстоянието е от значение, което е напълно вярно. Колкото по-далеч е дюзата от повърхността, толкова по-ниска ще бъде скоростта на удара с повърхността. Това става заради загубата на скорост на абразива при придвижването му от дюзата до повърхността, затова ние не взимаме разстоянието като параметър, тъй като разстоянието в този случай е равно на скоростта.

• Големина на гранулите абразив

За всеки вид и форма използван абразив, големината на гранулата представя масата в закона Ek = ½mv². Големината на гранулите и теглото, т.е. масата, имат силна връзка. По тази причина използването на по-малки гранули ще повлияе на финалната кинетична енергия, трансферирана към повърхността. Друго, което е дори и по-важно при големината на гранулите, е т.нар. „норма на покритие”, на което ще се върнем по-късно.

• Твърдост

Определението за твърдост е устойчивостта на един материал срещу проникването на по-твърд материал. Когато удрят повърхността, частиците твърд абразив ще се деформират по-малко отколкото частиците мек абразив и затова трансферират повече кинетична енергия при сблъсъка с повърхността. Твърди частици са от полза за самото почистване, но те повреждат повърхността и са неблагоприятни и неизгодни.

• Ъгъл на бластиране

Ъгълът на бластиране също играе някаква роля, ъгъл от 90° ще има ефекта на удари с чук, което може да повреди сериозно повърхността. При ъгъл от 45° и по-малък, режещият ефект на абразивните частици се използва за изстъргване на мръсотията от повърхността. Влиянието на ъгъла на бластиране е пропорционално на синуса на ъгъла - колкото по-голяма е стойността на синуса, толкова по-голям ще е ефекта на удари с чук.

Това са четирите параметъра, които ни дават възможност да влияем на кинетичната енергия и те винаги са в директна връзка помежду си.

Всички системи, функциониращи върху директно налягане са обект на закона Ek = ½mv², с или без вода, с или без така наречените високо продуктивни дюзи, с или без дозираща система за абразива и всички други типове характеристики. В крайна сметка всички използват горе споменатите параметри, за да влияят на резултатите.

Има само един възможен отговор на този въпрос. Правилният размер на гранулите за всички видове абразиви, които могат да се използват за всякакви цели, е “най-малкия възможен размер гранули”.

Забележка: не възможно най-малкия размер налични гранули, а “най-малкия размер възможни”.

Какво имаме предвид с този отговор?

Имаме предвид най-малкия възможен размер на гранулите, които все още създават достатъчно кинетична енергия, за да отстранят нечистотиите и мръсотиите без да повредят повърхността.

На практика това означава, че когато гранула от 0,5 мм генерира достатъчно кинетична енергия, за да свърши работата, ние не би трябвало да използваме гранули от 1мм.

Защо не?

Защото с гранули с размер от 0,5мм ние можем да изстреляме 20 по 20 = 400 гранули върху 1 кв. см., докато с гранули с размер от 1 мм ние можем да изстреляме само 10 по 10 = 100 гранули на 1 кв. см.

Така наречената “норма на покритие” с гранули от 0,5 мм, поради фактът, че те създават достатъчно кинетична енергия за изискваното почистване, е четири пъти по-висока отколкото с гранули от 1 мм, т.е. 400 гранули за 1 кв.см. вместо само 100 гранули за 1 кв.см.

Това не само означава, че ще има по-малко рискове при увреждането на повърхността, а също и четири пъти по-бързо почистване с по-малка консумация на абразив. След като веднъж сме избрали правилния размер абразив, скоростта на почистване с желания резултат, вървят ръка за ръка с консумацията на абразив.

• Норма на покритие

Разбирайки важността на закона с Ek = ½mv² в комбинация с нормата на покритие са всъщност основите на работата с технологията на бластирането. Въпреки че има и други много важни неща, свързани с абразива, оборудването, икономиката, аксесоарите, безопасността и т.н., тези две теми са ключа и основния аспект на технологията и ни позволяват да извършваме ефективно почистване без да повреждаме повърхността.

По-детайлна информация за бластирането, MicroStrip™ технологията и всичко, което Ви интересува, можете да получите от:

“ЕН - ИМПЕКС” ООД

Гр. София

Ул. Манастирска 21А

Tel.: +35929719598

Fax: +35929719627

Лице за контакт: Иво Атанасов