غالباً ما يشتري الناس الفولاذ المقاوم للصدأ المصنّع مسبقاً، مما يزيد من تعقيد المادة التي يجب على المشغلين مراعاتها.
كغيرها من المواد، يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ بالعديد من المزايا والعيوب. يُعتبر الفولاذ "فولاذًا مقاومًا للصدأ" إذا احتوت سبيكته على 10.5% على الأقل من الكروم، الذي يُشكّل طبقة أكسيد تجعله مقاومًا للأحماض والتآكل. ويمكن تحسين هذه المقاومة للتآكل بشكل أكبر عن طريق زيادة نسبة الكروم وإضافة عناصر أخرى.
إن خصائص "الفولاذ المقاوم للصدأ" للمادة، وانخفاض صيانتها، ومتانتها، وتشطيباتها السطحية المتنوعة تجعلها مناسبة للصناعات مثل البناء والأثاث والأغذية والمشروبات والطب والعديد من التطبيقات الأخرى التي تتطلب قوة الفولاذ ومقاومته للتآكل.
يميل الفولاذ المقاوم للصدأ إلى أن يكون أغلى من أنواع الفولاذ الأخرى. ومع ذلك، فإنه يتميز بنسبة قوة إلى وزن عالية، مما يسمح باستخدام سماكات أقل مقارنةً بالأنواع التقليدية، وهو ما قد يؤدي إلى توفير في التكاليف. ونظرًا لتكلفته الإجمالية، يجب على المتاجر التأكد من استخدام الأدوات المناسبة لتجنب الهدر المكلف وإعادة معالجة هذه المادة.
يُعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل عام صعب اللحام لأنه يبدد الحرارة بسرعة ويتطلب عناية فائقة في مراحل التشطيب والتلميع النهائية.
يتطلب العمل بالفولاذ المقاوم للصدأ عمومًا لحامًا أو مشغلًا أكثر خبرة من العمل بالفولاذ الكربوني، الذي يتميز بمقاومته العالية. وقد تقل مرونة الفولاذ المقاوم للصدأ عند تطبيق بعض المعايير، خاصة أثناء اللحام. ونظرًا لارتفاع تكلفة الفولاذ المقاوم للصدأ، يُنصح باستخدامه من قبل المشغلين الأكثر خبرة.
يقول جوناثان دوفيل، مدير أول للمنتجات في قسم البحث والتطوير الدولي في شركة والتر سيرفس تكنولوجيز في بوانت كلير، كيبيك: "عادةً ما يشتري الناس الفولاذ المقاوم للصدأ بسبب تشطيبه". "هذا يزيد من القيود التي يتعين على المشغلين مراعاتها".
سواءً كان التشطيب ذو ملمس خطي بحجم 4 أو تشطيب مرآة بحجم 8، يجب على المشغل التأكد من مراعاة المادة وعدم إتلاف التشطيب أثناء المناولة والمعالجة. قد يحد هذا أيضًا من خيارات التحضير والتنظيف، وهما أمران بالغا الأهمية لضمان جودة إنتاج القطع.
"عند العمل مع هذه المادة، فإن أول شيء يجب فعله هو التأكد من أنها نظيفة تمامًا،" قال ريك هاتلت، مدير شركة PFERD Ontario في أونتاريو، ميسيسوجا، أونتاريو. "من المهم جدًا التأكد من وجود بيئة نظيفة (خالية من الكربون)، وتنظيف الفولاذ المقاوم للصدأ لإزالة الشوائب التي قد تسبب الأكسدة (الصدأ) لاحقًا ولمنع إعادة بناء طبقة التخميل، مما يخلق طبقة واقية لتقليل الأكسدة."
عند استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ، يجب تنظيف المادة والبيئة المحيطة بها. يُعدّ إزالة الزيوت وبقايا البلاستيك من المواد خطوة أولى جيدة. يمكن أن تتسبب الملوثات الموجودة على الفولاذ المقاوم للصدأ في الأكسدة، كما يمكن أن تُسبب مشاكل أثناء اللحام وتُؤدي إلى عيوب. لذلك، من المهم تنظيف السطح قبل البدء باللحام.
لا تكون بيئات ورش العمل دائمًا في غاية النظافة، وقد يُمثل التلوث المتبادل مشكلة عند العمل بالفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني. غالبًا ما تُشغل المتاجر العديد من المراوح أو تستخدم مكيفات الهواء لتبريد العمال، مما قد يدفع الملوثات إلى الأرض أو يتسبب في تكثف الرطوبة وتراكمها على المواد الخام. ويُصبح هذا الأمر أكثر صعوبة عندما تتطاير جزيئات الفولاذ الكربوني على الفولاذ المقاوم للصدأ. لذا، فإن فصل هذه المواد والحفاظ عليها في بيئة نظيفة يُحدث فرقًا كبيرًا في فعالية عملية اللحام.
من المهم إزالة تغير اللون لضمان عدم تراكم الصدأ بمرور الوقت وإضعاف البنية العامة. كما يُنصح بإزالة اللون الأزرق لتوحيد لون السطح.
في كندا، ونظرًا للبرد القارس والطقس الشتوي القاسي، يُعدّ اختيار النوع المناسب من الفولاذ المقاوم للصدأ أمرًا بالغ الأهمية. أوضح دوفيل أن معظم المتاجر اختارت في البداية النوع 304 نظرًا لسعره. ولكن إذا كان المتجر سيستخدم هذا النوع في الخارج، فإنه ينصح بالتحول إلى النوع 316، على الرغم من أن سعره ضعف سعر النوع 316. فالنوع 304 عرضة للتآكل عند استخدامه أو تخزينه في الهواء الطلق. حتى لو تم تنظيف السطح وتكوّنت طبقة واقية، فإن الظروف الخارجية قد تؤثر على السطح، مما يؤدي إلى تآكل هذه الطبقة الواقية وظهور الصدأ مرة أخرى.
تقول غابي ميهوليكس، أخصائية تطوير التطبيقات في قسم أنظمة المواد الكاشطة بشركة 3M كندا، لندن، أونتاريو: "يُعدّ تحضير اللحام أمراً بالغ الأهمية لعدة أسباب جوهرية. فإزالة الصدأ والطلاء والحواف المشطوفة ضرورية لضمان لحام سليم. ويجب ألا يكون هناك أي تلوث على سطح اللحام قد يُضعف الرابطة."
ويضيف هاتلت أن تنظيف المنطقة أمر ضروري، ولكن يمكن أن يشمل التحضير قبل اللحام أيضًا شطف المادة لضمان الالتصاق والقوة المناسبين للحام.
في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ، من المهم اختيار معدن الحشو المناسب للنوع المستخدم. يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ بحساسيته العالية، ويتطلب لحام جميع الوصلات باستخدام نفس نوع المعدن. على سبيل المثال، يتطلب الفولاذ 316 معدن حشو من النوع 316. لا يمكن استخدام أي نوع من معادن الحشو، فلكل نوع من أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ نوع محدد من معادن الحشو لضمان اللحام السليم.
قال مايكل راديلي، مدير المنتجات في شركة نورتون | سان غوبان للمواد الكاشطة، ووستر، ماساتشوستس: "عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ، يجب على اللحام مراقبة درجة الحرارة بدقة. هناك العديد من الأجهزة المختلفة التي يمكن استخدامها لقياس درجة حرارة اللحام والجزء أثناء تسخين اللحام، لأنه إذا كان هناك شرخ في الفولاذ المقاوم للصدأ، فإن الجزء يتلف تمامًا."
وأضاف راديلي أن على اللحام التأكد من عدم البقاء في نفس المنطقة لفترة طويلة. يُعدّ اللحام متعدد الطبقات طريقة فعّالة لمنع ارتفاع درجة حرارة المادة الأساسية. قد يؤدي اللحام المطوّل للفولاذ المقاوم للصدأ الأساسي إلى ارتفاع درجة حرارته وتشقّقه.
قال راديلي: "إن اللحام بالفولاذ المقاوم للصدأ قد يستغرق وقتاً أطول، ولكنه أيضاً فن يتطلب أيادي خبيرة".
تعتمد عملية تحضير السطح بعد اللحام بشكل كبير على المنتج النهائي واستخدامه. في بعض الحالات، كما أوضح ميهوليكس، لا يكون اللحام مرئيًا، لذا لا يتطلب الأمر سوى تنظيف بسيط بعد اللحام، ويمكن إزالة أي تناثر ملحوظ بسرعة. أو قد يحتاج اللحام إلى تسوية أو تنظيف، ولكن لا يلزم تحضير سطحي محدد. أما إذا كان المطلوب سطحًا ناعمًا أو لامعًا كالمرآة، فقد يتطلب الأمر خطوات تلميع أكثر دقة. الأمر كله يعتمد على الاستخدام.
قال ميهوليكس: "المشكلة ليست في اللون. يشير تغير لون السطح هذا إلى أن خصائص المعدن قد تغيرت ويمكن أن يتأكسد/يصدأ الآن".
إن اختيار أداة تشطيب متغيرة السرعة سيوفر الوقت والمال ويسمح للمشغل بمطابقة التشطيب.
من المهم إزالة تغير اللون لضمان عدم تراكم الصدأ بمرور الوقت وإضعاف البنية العامة. كما يُنصح بإزالة اللون الأزرق لتوحيد لون السطح.
قد تتسبب عملية التنظيف في تلف الأسطح، خاصةً عند استخدام مواد كيميائية قاسية. كما أن التنظيف غير السليم قد يمنع تكوّن طبقة الحماية. لهذا السبب، يوصي العديد من الخبراء بالتنظيف اليدوي لهذه الأجزاء الملحومة.
قال دوفيل: "عند التنظيف اليدوي، إذا لم تسمح للأكسجين بالتفاعل مع السطح لمدة 24 أو 48 ساعة، فلن يتوفر الوقت الكافي لتكوين طبقة واقية". وأوضح أن السطح يحتاج إلى الأكسجين للتفاعل مع الكروم الموجود في السبيكة لتكوين طبقة واقية. تميل بعض المتاجر إلى تنظيف القطع وتغليفها وشحنها فورًا، مما يبطئ العملية ويزيد من خطر التآكل.
من الشائع أن يستخدم المصنّعون واللحامون مواد متعددة. مع ذلك، وكما ذُكر سابقاً، فإن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ يفرض بعض القيود. يُعدّ تنظيف القطعة خطوة أولى جيدة، لكن فعاليته تعتمد على جودة البيئة المحيطة بها.
قال هاتلت إنه يرى باستمرار مناطق عمل ملوثة. إن القضاء على وجود الكربون في بيئة العمل التي تُستخدم فيها الفولاذ المقاوم للصدأ أمر بالغ الأهمية. ليس من النادر أن تتحول ورش العمل التي تستخدم الفولاذ إلى استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ دون تهيئة بيئة العمل بشكل صحيح لهذه المادة. وهذا خطأ، خاصةً إذا لم يتمكنوا من فصل المادتين أو شراء مجموعة أدوات خاصة بهم.
قال راديلي: "إذا كنت تستخدم فرشاة سلكية لطحن أو تجهيز الفولاذ المقاوم للصدأ، وقمت باستخدامها على الفولاذ الكربوني، فلن تتمكن من استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ بعد ذلك. ستصبح الفرش ملوثة بالكربون وتصدأ. وبمجرد تلوث الفرش، لا يمكن تنظيفها".
قال هاتلت إنه ينبغي على المتاجر استخدام أدوات منفصلة لإعداد المواد، ولكن يجب عليها أيضًا وضع علامة "الفولاذ المقاوم للصدأ فقط" على الأدوات لتجنب التلوث غير الضروري.
ينبغي على المحلات التجارية مراعاة العديد من العوامل عند اختيار أدوات تحضير اللحام المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، بما في ذلك خيارات تبديد الحرارة ونوع المعدن والسرعة وحجم الحبيبات.
قال ميهوليكس: "يُعدّ اختيار مادة كاشطة ذات طبقة عازلة للحرارة بدايةً موفقة. فالفولاذ المقاوم للصدأ شديد الصلابة، ويُولّد حرارةً أكبر أثناء التجليخ مقارنةً بالفولاذ الطري. ولأنّ الحرارة لا بدّ لها من التصريف، فإنّ وجود طبقة عازلة يسمح لها بالانتقال إلى حافة القرص بدلاً من أن تبقى محصورةً في منطقة التجليخ. عند هذه النقطة، كان هذا هو الخيار الأمثل."
وتضيف أن اختيار المادة الكاشطة يعتمد أيضاً على الشكل النهائي المطلوب للسطح. فالأمر في النهاية مسألة ذوق شخصي. وتُعد معادن الألومينا في المواد الكاشطة النوع الأكثر شيوعاً في عمليات التشطيب. ولجعل الفولاذ المقاوم للصدأ يبدو أزرق اللون، يُنصح باستخدام معدن كربيد السيليكون، فهو أكثر حدة ويترك آثاراً أعمق تعكس الضوء بشكل مختلف، مما يُكسبه اللون الأزرق. وإذا كان المستخدم يبحث عن تشطيب سطحي محدد أو فريد، فمن الأفضل التواصل مع المورد.
قال هاتلت: "تُعدّ سرعة الدوران مشكلة كبيرة. فالأدوات المختلفة تتطلب سرعات دوران مختلفة، وغالبًا ما تعمل بسرعة زائدة. استخدام سرعة الدوران المناسبة يضمن أفضل النتائج، سواء من حيث سرعة إنجاز العمل أو جودته. اعرف نوع التشطيب الذي تريده وكيفية قياسه."
وأضاف دوفيل أن الاستثمار في أدوات التشطيب متغيرة السرعة يُعدّ أحد الحلول لمشاكل السرعة. يلجأ العديد من المشغلين إلى استخدام آلة تجليخ عادية للتشطيب، لكنها لا تتميز إلا بسرعة عالية للقطع، مما يتطلب إبطاء العملية لإتمامها. لذا، فإن اختيار أداة تشطيب متغيرة السرعة يوفر الوقت والمال، ويتيح للمشغل الحصول على التشطيب المطلوب بدقة.
كما أن درجة خشونة السطح مهمة عند اختيار مادة كاشطة. يجب على المشغل أن يبدأ بأفضل درجة خشونة مناسبة للتطبيق.
بدءًا من حبيبات 60 أو 80 (متوسطة)، يمكن للمشغل أن ينتقل على الفور تقريبًا إلى حبيبات 120 (ناعمة) ثم إلى حبيبات 220 (ناعمة جدًا)، مما سيعطي الفولاذ المقاوم للصدأ لمسة نهائية رقم 4.
قال راديلي: "قد يكون الأمر بسيطًا بثلاث خطوات فقط. ولكن، إذا كان العامل يتعامل مع لحام كبير، فلا يمكنه البدء بورق صنفرة ذي حبيبات 60 أو 80، وقد يلجأ إلى ورق صنفرة ذي حبيبات 24 (خشن جدًا) أو 36 (خشن). وهذا يضيف خطوة إضافية وقد يصعب إزالة الخدوش العميقة من المادة."
بالإضافة إلى ذلك، يُعدّ استخدام رذاذ أو جل مضاد للتناثر أداةً أساسيةً للحام، لكن غالبًا ما يتم إغفالها عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ، كما يقول دوفيل. فالأجزاء المتناثرة تحتاج إلى إزالة، مما قد يخدش السطح، ويتطلب خطوات تجليخ إضافية، ويهدر المزيد من الوقت. ويمكن الاستغناء عن هذه الخطوة بسهولة باستخدام نظام مضاد للتناثر.
تساهم ليندسي لومينوسو، المحررة المساعدة، في مجلة تصنيع المعادن في كندا ومجلة تصنيع ولحام المعادن في كندا. من عام 2014 إلى عام 2016، شغلت منصب المحررة المساعدة/محررة الموقع الإلكتروني في مجلة تصنيع المعادن في كندا، وكان آخر منصب شغلته هو المحررة المساعدة لقسم هندسة التصميم.
يحمل لومينوسو شهادة بكالوريوس في الآداب من جامعة كارلتون، وشهادة بكالوريوس في التربية من جامعة أوتاوا، وشهادة دراسات عليا في الكتب والمجلات والنشر الرقمي من كلية سينتينيال.
ابقَ على اطلاع دائم بآخر الأخبار والفعاليات والتقنيات المتعلقة بجميع المعادن من خلال نشرتينا الإخبارية الشهرية المكتوبة حصرياً للمصنعين الكنديين!
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من مجلة Canadian Metalworking، أصبح الوصول سهلاً إلى موارد الصناعة القيّمة.
الآن مع إمكانية الوصول الكامل إلى النسخة الرقمية من مجلة Made in Canada and Welding، أصبح الوصول سهلاً إلى موارد الصناعة القيّمة.
يشارك راندي ماكدونالد، مدير المنتجات المتقاعد في شركة أوفرتون، نصائح وإرشادات من خبرته التي تمتد لأربعين عامًا. باستخدام آلة التلميع FEIN WPO 14-25E ذات السرعة المتغيرة وملحقات التشطيب والتلميع من مجموعة ملحقات التلميع الواسعة لشركة FEIN Canada، يشرح لنا راندي العملية خطوة بخطوة.