噴砂(英文：sand blasting）是利用高速砂流的沖擊作用清理和粗化基體表面的過程。
其原理是在壓縮流體（空氣、液體）的作用下，形成高速噴射束將噴料（銅礦砂等）高速噴射到需要處理的物體表面，使物體表面獲得一定的清潔度、平整度和不同的粗糙度，改善物體表面機械性能，提高物體抗疲勞性等。
一位名叫本杰明切爾蒂爾曼的美國上尉，在軍中發現，沙漠中的沙子蝕刻了那些沒有保護、暴露在外的玻璃。受此啟發他于1870年獲得的第一個噴砂清理美國發明專利，之后在技術、材料、設備等上不斷發展，發展為全球最大的拋噴丸設備生產廠商，為世界拋噴丸表面清理、強化及成形行業的發展奠定了基礎。他創立的維爾貝萊特蒂爾曼公司至今該公司走已過了133年。在中國，干氣噴砂除銹工藝于80年代進入商業應用。
噴砂可以用干磨料(干噴砂)或是懸浮于液體中的磨料(濕噴砂)。
噴砂廣泛應用于工件涂鍍、工件粘接前處理、鑄造件毛面、熱處理后工件的清理與拋光、機加工件毛刺清理與表面美化、善零件的機械性能、光飾作用、各種修井作業等。
簡史
一位名叫本杰明切爾蒂爾曼（Benjamin Chew Tilghman）的美國上尉，在軍中仔細對比觀察那些蓋在防眩網下的玻璃時，發現大風刮起沙子沖擊玻璃窗的現象，在沙漠中，沙子蝕刻了那些沒有保護，暴露在外的玻璃。受此啟發他于1870年獲得的第一個噴砂清理美國發明專利。之后，他同他的弟弟Richard一起，游歷歐洲，參觀各國的實驗室和化工廠，并廣泛開展合作研究，逐漸改進高硬度急冷生鐵丸的生產工藝，并把鑄鐵丸產品用于石材的鋸切、鉆探等方面。他創立的維爾貝萊特蒂爾曼（Wheelabrator Tilghman）公司至今該公司走已過了133年。
1870年，本杰明切爾蒂爾曼獲得了利用空氣、水或其他氣體，推動石英砂、鑄鐵砂、細鋼絲切斷的顆粒進行噴砂處理第一個美國專利。從理論深度、完整性方面闡明了壓力、吸砂管負壓與噴射砂子的關系，在拋丸、噴丸及噴砂領域中具有劃時代的意義；還發明“真空加壓技術”，即利用一個容器裝砂子，在砂子在上面引入空氣，給砂子施壓；發明了一種利用磨料通過漏斗下落，被高速旋轉的葉片沖擊拋出的方法，即拋射和甩出技術。1872年，發明冷硬生鐵噴丸的制造方法，即將溶化的金屬液體倒在潮濕的鐵板上獲得急冷鑄鐵丸；后來，與他的弟弟理查德（Richard）成立蒂爾曼公司，生產急冷鑄鐵丸，用于石材加工行業，再后來，還將急冷鑄鐵丸用作噴砂磨料提高噴射效率。
1877年，馬修森（J.E. Mathewson） 發明刻蝕玻璃、石材、大理石、木頭、金屬及其他硬材料的設備。威拉德與范布倫特（Willard A., Van Brunt）獲得美國專利U.S. 252279 “Cut tivator tooth” ，即用噴砂方法生產刀的方法。
1879年，本杰明切爾蒂爾曼在倫敦成立蒂爾曼（Tilghman）噴砂公司，后又在謝菲爾德（Sheffield）設立噴砂公司，利用急冷鑄鐵丸磨料噴砂方法生產銼刀，替代從美國進口銼刀；在英國創立維爾貝萊特蒂爾曼（Wheelabrator-Tilghman）公司，后發展為全球最大的拋噴丸設備生產廠商，為世界拋噴丸表面清理、強化及成形行業的發展奠定了基礎。1885年，本杰明切爾蒂爾曼獲英國專利，即將磨料裝在漏斗中，靠重力送到噴嘴，以4.92kg/cm2的壓力噴砂。1887年托馬斯尼科爾森（Mr. Thomas E. Nicholson） 開始在英國生產鑄鐵丸。
1892年BMD（Badische Maschinenfabrik Durlach）公司獲得了德國Kaiserliches Patentamt拋丸設備專利。
1895年蘇格蘭人通過噴砂工藝翻新房屋。
1897年報道了在紐約、亞特蘭大，利用噴砂工藝來消除戰艦上的舊漆和銹蝕、公共事業部門利用噴砂工藝來清理高架橋及地鐵結構表面的銹蝕。
1920年，美國的約翰歐文（John F. Ervin）創立了歐文（Ervin）公司，從事鑄鋼丸、鑄鋼砂及鑄鐵丸等金屬磨料的研究、開發與生產，并獲得多項美國金屬磨料專利。
1932年原美國鑄造設備公司即路易斯派克Louis D. Peik公司，后被維爾貝萊特（Wheelabrator）公司收購，發明了履帶式噴砂設備。
1933年，路易斯派克（Louis D. Peik）公司利用離心式拋頭，發明了拋丸設備，并首次在世界博覽會上亮相，命名為“進步的世紀”。 同年奧特百福（Otto Pfaff）公司將首臺拋丸設備賣給了密歇根州的本頓海港壓延（Benton Harbour Malleable）公司。
1935年，維爾貝萊特（Wheelabrator）公司發明了葉片式拋丸設備。
1937年，喬治費舍爾（Georg Fischer）公司開始為美國鑄造設備公司（American Foundry Equipment Compan）生產拋丸設備，第二次世界大戰期間，美國成為設計和開發鑄造用拋丸設備的主要生產國。
1939年，歐文（ERVIN）獲得美國專利U.S. 2141757“Metallic abrasive material” 金屬磨料材料。
1941年，美國歐文（ERVIN）公司首次生產鑄鋼丸、鑄鋼砂及鑄鐵丸。
1943年，在短短的10年里，維爾貝萊特公司生產了2000多臺拋噴丸設備。
1946年，美國鑄造設備公司考慮到維爾貝萊特品牌的重要性，將其更名為美國維爾貝萊特設備公司（American Wheelabrator & Equipment Company）。
1950年，喬治費舍爾（George Fischer）公司引進盤條和鋼帶拋丸清理去氧化皮的設備。維爾貝萊特（Wheelabrator）公司在馬里諾尼（Marinoni）生產的拋丸設備用于鋼材涂裝前處理，即鋼材表面除銹與清理。
1951年，維爾貝萊特（Wheelabrator）成為全球最大的拋噴清理設備和金屬磨料制造商，為市場帶來了眾多創新之舉。
1952年，歐文公司（ERVIN）創立Amasteel品牌鑄鋼磨料，成為后來北美地區的鑄鋼丸、鑄鋼砂金屬磨料的最大生產商，并在英國、韓國等地開設了金屬磨料工廠，相繼研發出不銹鋼丸，對全球金屬磨料行業帶來了革命性的變革。之后，他又發明了ERVIN壽命試驗機，用于金屬磨料壽命、拋噴丸強度測試，并依此制訂了美國汽車工程師協會SAE-J445 METALLIC SHOT AND GRIT MECHANICAL TESTING金屬磨料測試標準。
在中國，為了解除人工錘擊除銹的繁重勞動,干氣噴砂除銹工藝于80年代進入商業應用。其原理是從空氣壓縮機為動力將有壓鋼質容器內的干砂輸送至砂噴槍,形成砂射流借以剝除銹層。應用表明,這一新技術收到很好除銹效果。
技術原理
噴砂是利用高速砂流的沖擊作用清理和粗化基體表面的過程。采用壓縮流體（空氣、液體）為動力，以形成高速噴射束將噴料（銅礦砂、石英砂、碳化硅、鐵砂、海南藏族自治州砂）高速噴射到需要處理的工件表面，使工件表面的外表面的外表或形狀發生變化，由于磨料對物體（工件等）表面的沖擊和切削作用，使物體（工件等）的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，使物體（工件等）表面的機械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲勞性；在涂增加了它和涂層之間的附著力，延長了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和裝飾。
設備及結構特點
成套的噴砂設備一般有五個基本組成部分:噴射裝置、噴砂室、分離室、磨料回收裝置和集塵器。
噴射裝置是噴砂設備的核心部分。依磨料噴射方法不同,常用的噴砂設備和方式可分為吸入式、壓力式和離心式三種主要類型。
吸入式噴砂
又稱為導入式噴砂,通常認為是最簡單的磨料噴砂方式。它是采用引射型噴嘴,由壓縮空氣引射造成負壓,從噴砂室的儲砂斗中吸入砂料,并通過軟管送到噴嘴口高速噴出。到噴嘴口高速噴出。這種噴砂方式的特點是設備簡單,但效率較低,且噴嘴上聯兩根軟管操作不便,較適用于小零件。整個吸入式噴砂室的簡圖,其尺寸為1220mm x915mm x840mm。這種噴砂室既可人工操作,也可以安裝上固定噴嘴或擺動噴嘴,并加上定時器和控閥裝置而構成自動化連續壓力容器。
壓力式噴砂
采用直射型噴砂。壓力式噴砂裝置磨料盛放于一個周期性壓力容器中,壓縮空氣通過一特制的噴嘴把磨料噴出并加速到超音速,落入工件表面從而使污物和膜層機械地剝離。一種典型的周期性壓力容器尺寸為610mm x610mm,排砂能力0.1m,使用壓縮空氣為690kPa;這種設備的生產能力是使直徑為6mm的噴嘴連續工作30.60min。切斷氣源之后,重力使充氣閥給壓力容器重新充氣;如壓力下降至無表壓,則磨料的重力就使充氣閥拉下,并使其保持開啟狀態。壓力式噴砂的特點是生產效率高,適用性廣,可大批量生產,但設備較復雜,常用于大、中型工件的噴砂。
離心式噴砂
這種方式不用壓縮空氣而以旋轉葉輪輸送磨料,利用離心力的作用使大量磨料高速流轉以清理金屬表面。這種離心式噴砂的主要優點是可把大量磨料噴射到較大的工作面上,拋砂能力可達50~900kg/min。但是，這種方式在工藝和設備上不夠靈活,故應用較少。
分離裝置
分離裝置則是把使用過的磨料在噴砂過程中混入的污垢、氧化皮、砂土、細小粒子和其他雜質分離除去,以利回用。常用的分離裝置是空氣清洗裝置(磨料通過一個薄板簾的空氣使較輕粒子折向而去除)及離心(旋轉)分離器,有時也用篩分分離。
集塵器
是噴砂設備中必不可少的環保設備,用于去除最小雜質和保持工作環境清潔。
噴砂方法
干濕法
除設備原理的區別外,還可分干法和濕法兩類：
干法
離心式噴砂、空氣噴砂都可以使用。
濕法
濕法噴砂是在磨料中加入少量液體(通常是水),這樣,可以減緩磨料對金屬工件的沖擊,減少去除金屬量,提高表面光潔度,而且粉塵少,勞動條件也更好。若在水中加入一定的化學藥劑,可防設備和工件被腐蝕,并提供輔助清洗作用。
在一些專業化去毛刺時,還有采用不含磨料的高壓水噴射的方法。
噴砂室形式
噴砂室有從簡單到復雜的多種形式：
在工具車間中常用的簡單噴砂室是帶橡膠手套的手工操作室。
改進的機械傳動形式是把工件放在連續回轉工作臺、分度轉臺或是傳送帶上穿過或滾過噴砂區間,以提高生產率和減輕手工操作。
自動化的噴砂室一般須另外設計,而對特大工件(如整艘輪船)分段噴砂時,則須用移動式密封噴砂室,以防止砂粒逸出。
工藝流程
噴砂工藝流程
⑵噴砂工藝階段：清洗、去油→噴砂→防銹。
具體步驟
(1)仔細檢查,清除粉末,飛濺物等附著物,并清洗表面油脂及可溶污物,對無用的支撐或連接物也應做妥善處理。
(2)先開照明燈,后開壓縮空氣閥門,將噴嘴空噴2~5min,使管道中的水分噴掉,以免使砂子潮濕,然后關嚴壓縮空氣閥門,將輸砂管插到砂中。
(3)將零件送入工作箱,關上箱門。
(4)啟動抽風設備,打開壓縮空氣閥門,進行噴砂。
(5)噴砂時,應傾斜噴頭30°~40°;均勻地旋轉或翻轉零件并緩慢地來回移動制件或噴嘴,使制件表面受到均勻噴射,直到制件表面全呈銀灰色為止。
使用原料
噴砂用磨料(介質)
常用的噴砂磨料是砂粒和金屬粒料。砂粒包括有石英砂、氧化鋁、碳化硅、鋯英砂等,金屬粒料多為鋼丸或冷硬鑄鐵丸和碎粒。此外,還有用玻璃球、塑料粒、碎果殼和玉米棒等。
磨料應根據工件的尺寸、形狀和硬度來選擇,選擇時須考慮的主要因素是磨料的硬度、密度、粒度和形狀,對鋼丸和砂粒,最常用的粒度范圍是0.5~1.4mm,一般都不超過3.5mm。表2-6是常用的噴砂磨料及其用途。通常,對葉輪拋砂機以鐵彈和砂粒為常用,而空氣噴砂設備則使用的磨料種類較多,而且可以用較細的粒度。玻璃球可以用于去污、輕度去毛刺、噴丸硬化及產生裝飾性的表面精整,故在空氣噴砂中使用也很廣泛。
磨料回收
把用過的磨料回收處理以重新使用。磨料回收(運輸)在空氣噴砂機中一般使用真空管道,而在葉輪拋砂機中則多用傳送帶,輸送到分離室(裝置)處理。
壓縮空氣
多數噴砂處理是用空氣噴砂設備,所用的壓縮空氣應經過油水分離器處理,以保證潔凈干燥,免沾污工件和造成設備的堵塞與生銹。壓縮空氣的壓力和消耗量視噴砂設備的類型和噴嘴直徑大小而不同,例如壓力式噴砂常用1~5kg/cm(表壓),工件越大,需要的壓力越高,壓縮空氣消耗量就越大。同樣,噴嘴直徑越大,消耗量也越大。
應用領域
噴砂因效率高、投資少，因此性價比比較高，被廣泛用于鑄造、清理設備，尤其是在對金屬工件進行除銹、去銹操作。
表面處理
（1）表面涂覆前預處理。工件涂鍍和粘接前處理噴砂，能清除工件表面的銹皮等一切污物，以在工件表面建立起十分重要的基礎圖式（即毛面）；通過調換不同粒度的磨料（如飛展磨料磨具的磨料），以達到相應的粗糙度，可大大提高工件與涂料、鍍料的結合力，有利于粘接件粘接更牢固。
（2）表面美化。機加工件毛刺清理與表面美化噴砂，能清理掉工件表面的微小毛刺，使工件表面更加平整，消除毛刺的危害，提高工件檔次。噴砂還能在工件表面交界處打出很小的圓角，從而使工件顯得更加美觀和精致。
（3）表面清理和拋光。鑄造件毛面和熱處理后工件的清理與拋光噴砂，能夠清理鑄鍛件和熱處理后工件表面上的氧化皮、油污等殘留物等一切污物，并將工件表面拋光提高其光潔度，達到工件均勻一致的金屬本色，使工件外表更美觀。
（4）改善零件的機械性能。經噴砂后的機械零部件，在其表面產生均勻細微的凹凸面，能使潤滑油得到存儲，從而改善潤滑條件，減少了噪聲并提高了機械使用壽命。
（5）表面光飾。對于某些特殊用途工件，噴砂可隨意實現不同的反光或亞光。如不銹鋼工件、塑膠的打磨，玉器的磨光，木制家具表面亞光化，毛玻璃表面的花紋圖案，以及布料表面的毛化加工等。
其他應用
牙科
運用噴砂技術，把空氣、水和砂粉混合后,以一定壓力噴至牙面，去除牙面上的菌斑和色素。此方式于1980年問世,近年來逐漸被廣泛應用于臨床"。
石油作業
高速流體射流切割技術最早是用于水力噴射清洗油層、用酸化水清除套管內壁水泥和地層表面。60年代，水力噴砂技術已廣泛應用于各種修井作業，如壓裂前的預處理;降低油氣比和含水量;清洗井身;鉆磨水泥塞;提高油井產油量和注水井的注水量等。近十幾年來，國內外更多地用水力噴砂(磨蝕)射孔來代替現用射孔方法。如在多層套管井中回采油層，利用水力噴砂射開目的層。它是利用液體運動能量和含砂液體磨蝕能量擊穿一層或多層套管，整個射孔過程是在保持套管水泥環不受損壞條件下進行。為了給油層出油創造條件，還可用此法清洗井底。
在國內外油田，應用水力噴砂技術取得了理想的效果。如在工程上，應用水力噴砂削弱致密結構的油層;切開裂縫入口;進行壓裂前的預處理或選擇性壓裂，在地質上，對低滲透致密層在進行改造措施前用水力噴砂預處理，明顯提高了改造效果。在修井工作中，水力噴射常用于復雜事故處理的輔助措施及雙層(或多層)套管射孔，效果很好。如水泥卡鉆時采用直嘴噴砂切割(噴鉆)、將被卡鉆其處的水泥環破壞而解卡;在套銑不進、打撈不上來的復雜打撈事故中，采用直噴嘴將魚頂雜亂物清除，使套銑打撈順利進行。
質量要求
表面銹蝕等級和處理等級
GB/T8923的本部分規定了一系列的鋼材表面銹蝕等級和處理等級。
銹蝕等級
鋼材表面的銹蝕程度分別以A、B、C和D四個銹蝕等級表示,文字描述如下:
A.大面積覆蓋著氧化皮而幾乎沒有鐵銹的鋼材表面;
B.已發生銹蝕,并且氧化皮已開始剝落的鋼材表面;
C.氧化皮已因銹蝕而剝落,或者可以刮除,并且在正常視力觀察下可見輕微點蝕的鋼材表面;
D.氧化皮已因銹蝕而剝落,并且在正常視力觀察下可見普遍發生點蝕的鋼材表面。
處理等級
通則
規定了表示不同表面處理方法和清潔程度的若干處理等級。處理等級通過描述處理后表面外觀狀況的文字來定義,見噴射清理,Sa。
每一處理等級用代表相應處理方法類型的字母“Sa”“St"或“FI”表示。字母后面的數字,表示清除氧化皮、鐵銹和原有涂層的程度。
注1:“外來雜質”可能包括水溶性鹽類和焊接殘留物。這些污染物采用干法噴射清理、手工和動力工具清理或火焰清理,不可能從表面完全清除,可采用濕法噴射清理或水噴射清理。
注2:若氧化皮、鐵銹或涂層可用鈍的鏟刀刮掉,則視為附著不牢。
噴射清理,Sa
對噴射清理的表面處理,用字母“Sa”表示。
噴射清理前,應鏟除全部厚銹層。可見的油、脂和污物也應清除掉。
噴射清理后,應清除表面的浮灰和碎屑。
噴砂機技術要求
1.噴砂機在滿足工作壓力和耗氣量的條件下，應能正常工作。
2.磨料流量調節裝置調節應靈敏、方便。
3.各運動機構不應有卡阻現象。
4.噴砂機的磨料流動應連續、無堆積、堵塞現象。磨料輸送系統應確保無明顯的漏砂現象。
5.回收型噴砂機應確保無磨料直接向外飛濺。
6.回收型噴砂機在噴砂作業時，應能直接目視觀察噴砂箱內的作業狀態。
7.除塵裝置運行有效，噴砂箱內呈負壓狀態，應無粉塵逸出。
8.噴砂機除塵裝置向大氣排放的粉塵濃度應小于150mg/m。
9.在規定的清理效率和使用合適的磨料條件下，按噴砂機使用目的的不同，其使用性能應滿足以下條款的一項或幾項規定。對于噴砂機的使用性能應在技術文件或協議中作出明確的規定。
操作規程
(1)應制定操作規程和安全應急預案，并放置在明顯處。在使用時，應按照噴砂機電氣控制和壓力容器操作規范操作;
(2)噴砂機應專管專用。操作和管理人員應參加由專業權威噴砂機供應商提供的噴砂崗位培訓，持合格證上崗操作，并定期參加年檢;
(3)在進行工作之前，操作人員應穿戴好防塵面具、防護服、防護手套竺各種防護裝備;
(4)噴砂機附近應張貼嚴禁煙、使用明火等警示，并嚴格執行；
(5)應按照規定對噴砂機做定期專業維護檢驗，以確保噴砂機運行安全；
(6)操作人員在作業時，應按照規定做到絕對屏蔽，以免磨料飛出造成安全事故；嚴禁噴槍對人噴射或玩耍，嚴禁向作業構件以外的物品噴射。
注意事項
一般注意事項
清潔干燥的空氣是必不可少，因為不易覺察到的油跡可以嚴重地影響結合。一個有效的試驗是把微量的METCO清理溶劑或其它的快干溶劑加于噴過砂的表面，若在溶劑干燥后顯示出一個特殊的深色圓環，它一般表明在空氣中有油。
噴砂角度應保持在與垂直面成10°~15°之間，在直接噴射表面有困難并且噴砂須從一個較傾斜的角度完成的地方，噴涂亦應該以近似的角度進行，如果從一個方向的某一角度噴完砂，卻又從另一方向的某一角度來噴涂的話，結合強度可能接近于零。
全面徹底的噴砂很重要，操作要一直進行到表面完全呈噴砂態--即直到進一步的噴砂不再使表面顏色發生變化為止，然后，迅速重復深入地又噴一次，直到合格。這就產生出上面講到過的凹凸部分。
施工過程注意事項
⑴儲氣罐、壓力表、安全閥要定期校驗。儲氣罐兩周排放一次灰塵，砂罐里的過濾器每月檢查一次；
⑵檢查通風管及噴砂機門是否密封。工作前五分鐘，須開動通風除塵設備，通風除塵設備失效時，禁止噴砂機工作；
⑶壓縮空氣閥要緩慢打開，氣壓不準超過0.8MPa，一般為0.2～0.6MPa；
⑷噴砂粒度應與工作要求相適應，一般在十至二十號之間適用，砂子應保持干燥；
⑸工作完后，通風除塵設備應繼續運轉五分鐘再關閉，以排出室內灰塵，保持場地清潔。
參考資料 >
金屬表面處理-噴沙工藝介紹.新浪看點.2023-12-17
拋丸、噴丸及噴砂清理的起源與發展史.參考網 .2023-12-23
噴砂機的安全操作規程.安全管理網.2023-12-14
金屬表面處理-噴沙工藝介紹.搜狐網.2023-12-18