Les soldadures longitudinals de les barres d'acer inoxidable es desbarben electroquímicament per garantir una passivació adequada. Imatge cortesia de Walter Surface Technologies
Imagineu que un fabricant signa un contracte per fabricar un producte clau d'acer inoxidable. Les seccions de xapa i canonada es tallen, dobleguen i solden abans de ser enviades a l'estació d'acabat. La peça consisteix en plaques soldades verticalment a la canonada. Les soldadures tenen bon aspecte, però no és el preu ideal que busca un comprador. Com a resultat, la rectificadora passa temps eliminant més metall de soldadura del que és habitual. Aleshores, malauradament, va aparèixer un blau clar a la superfície, un signe clar de massa entrada de calor. En aquest cas, això significa que la peça no complirà els requisits del client.
Sovint fet a mà, el poliment i l'acabat requereixen destresa i artesania. Els errors en l'acabat poden ser molt costosos tenint en compte tot el valor que s'ha donat a la peça. L'addició de materials sensibles a la calor cars, com l'acer inoxidable, els costos de reelaboració i instal·lació de ferralla poden ser més elevats. Combinat amb complicacions com la contaminació i les fallades de passivació, una operació d'acer inoxidable que abans era rendible pot esdevenir no rendible o fins i tot perjudicial per a la reputació.
Com eviten els fabricants tot això? Poden començar ampliant els seus coneixements sobre rectificat i acabat, comprenent les funcions que tenen i com afecten les peces d'acer inoxidable.
No són sinònims. De fet, tothom té objectius fonamentalment diferents. El polit elimina materials com ara rebaves i l'excés de metall soldat, mentre que l'acabat proporciona un acabat fi a la superfície metàl·lica. La confusió és comprensible, ja que aquells que polixen amb moles grans eliminen molt de metall molt ràpidament, i poden quedar ratllades molt profundes en el procés. Però en polir, les ratllades només són una conseqüència, l'objectiu és eliminar ràpidament el material, sobretot quan es treballa amb metalls sensibles a la calor com l'acer inoxidable.
L'acabat es fa per etapes, ja que l'operador comença amb un gra més gruixut i progressa a moles més fines, abrasius no teixits i possiblement tela de feltre i pasta de polir per aconseguir un acabat de mirall. L'objectiu és aconseguir un cert acabat final (patró de ratllades). Cada pas (gra més fi) elimina les ratllades més profundes del pas anterior i les substitueix per ratllades més petites.
Com que el rectificat i l'acabat tenen finalitats diferents, sovint no es complementen i poden jugar en contra si s'utilitza una estratègia de consumibles incorrecta. Per eliminar l'excés de metall de soldadura, l'operador fa ratllades molt profundes amb una mola i després passa la peça al rectificador, que ara ha de dedicar molt de temps a eliminar aquestes ratllades profundes. Aquesta seqüència des del rectificat fins a l'acabat encara pot ser la manera més eficient de satisfer els requisits d'acabat del client. Però, de nou, no es tracta de processos addicionals.
Les superfícies de les peces dissenyades per a la seva treballabilitat generalment no requereixen esmolat ni acabat. Les peces que es polixen només ho fan perquè el poliment és la manera més ràpida d'eliminar soldadures o altres materials, i les ratllades profundes que deixa la mola són exactament el que volia el client. Les peces que només requereixen acabat es fabriquen de manera que no cal una eliminació excessiva de material. Un exemple típic és una peça d'acer inoxidable amb una bonica soldadura protegida per un elèctrode de tungstè que simplement cal barrejar i adaptar al patró d'acabat del substrat.
Les rectificadores amb discs de baixa eliminació de material poden plantejar problemes greus quan es treballa amb acer inoxidable. De la mateixa manera, el sobreescalfament pot causar un envermelliment i canvis en les propietats del material. L'objectiu és mantenir l'acer inoxidable tan fred com sigui possible durant tot el procés.
Per això, ajuda seleccionar la mola amb la velocitat d'eliminació més ràpida per a l'aplicació i el pressupost. Les moles de zirconi molen més ràpid que les d'alúmina, però les moles ceràmiques funcionen millor en la majoria dels casos.
Les partícules ceràmiques, extremadament fortes i afilades, es desgasten d'una manera única. A mesura que es desintegren gradualment, no es tornen planes, sinó que conserven una vora afilada. Això significa que poden eliminar material molt ràpidament, sovint diverses vegades més ràpid que altres moles. En general, això fa que les moles ceràmiques valguin la pena. Són ideals per mecanitzar acer inoxidable, ja que eliminen ràpidament encenalls grans i generen menys calor i deformació.
Independentment de la mola que triï un fabricant, cal tenir en compte la possible contaminació. La majoria de fabricants saben que no poden utilitzar la mateixa mola per a acer al carboni i acer inoxidable. Molta gent separa físicament les operacions de mòlta d'acer al carboni i d'acer inoxidable. Fins i tot petites espurnes d'acer al carboni que cauen sobre peces d'acer inoxidable poden causar problemes de contaminació. Moltes indústries, com ara la farmacèutica i la nuclear, exigeixen que els consumibles siguin classificats com a no contaminants. Això significa que les moles d'acer inoxidable han d'estar pràcticament lliures (menys del 0,1%) de ferro, sofre i clor.
Les moles no es molen soles, necessiten una eina elèctrica. Qualsevol pot anunciar els beneficis de les moles o les eines elèctriques, però la realitat és que les eines elèctriques i les seves moles funcionen com un sistema. Les moles ceràmiques estan dissenyades per a esmoladores angulars amb una certa potència i parell. Mentre que algunes esmoladores pneumàtiques tenen les especificacions requerides, en la majoria dels casos el rectificat de moles ceràmiques es fa amb eines elèctriques.
Les esmoladores amb una potència i un parell insuficients poden causar problemes greus fins i tot amb els abrasius més moderns. La manca de potència i parell pot fer que l'eina disminueixi significativament sota pressió, cosa que essencialment impedeix que les partícules ceràmiques de la mola facin el que estan dissenyades per fer: eliminar ràpidament grans trossos de metall, reduint així la quantitat de material tèrmic que entra a la mola.
Això exacerba el cercle viciós: les polidores veuen que no s'està eliminant cap material, de manera que instintivament pressionen més fort, cosa que al seu torn crea un excés de calor i un envernissament. Acaben pressionant tan fort que esvidren les rodes, cosa que les obliga a treballar més i generar més calor abans d'adonar-se que cal canviar les rodes. Si treballeu d'aquesta manera amb tubs o làmines primes, acaben travessant el material.
Per descomptat, si els operadors no estan degudament formats, fins i tot amb les millors eines, es pot produir aquest cercle viciós, sobretot pel que fa a la pressió que exerceixen sobre la peça. La millor pràctica és apropar-se el màxim possible al corrent nominal de la rectificadora. Si l'operador utilitza una rectificadora de 10 amperes, ha de prémer tan fort que la rectificadora consumeixi uns 10 amperes.
L'ús d'un amperímetre pot ajudar a estandarditzar les operacions de rectificat si un fabricant processa una gran quantitat d'acer inoxidable car. Per descomptat, poques operacions utilitzen un amperímetre de manera regular, per la qual cosa és millor escoltar atentament. Si l'operador sent i sent que les RPM baixen ràpidament, potser està pressionant massa fort.
Escoltar tocs massa lleus (és a dir, massa poca pressió) pot ser difícil, per la qual cosa prestar atenció al flux de les espurnes pot ajudar en aquest cas. El poliment de l'acer inoxidable produeix espurnes més fosques que l'acer al carboni, però encara haurien de ser visibles i sobresortir uniformement de la zona de treball. Si l'operador de sobte veu menys espurnes, pot ser degut a que no s'ha aplicat prou força o a que no s'ha glaçat la mola.
Els operadors també han de mantenir un angle de treball constant. Si s'acosten a la peça gairebé en angle recte (gairebé paral·lel a la peça), poden provocar un sobreescalfament important; si s'acosten en un angle massa gran (gairebé vertical), corren el risc d'impactar la vora de la roda contra el metall. Si utilitzen una roda tipus 27, han d'acostar la peça en un angle de 20 a 30 graus. Si tenen rodes tipus 29, el seu angle de treball ha de ser d'uns 10 graus.
Les moles de tipus 28 (còniques) s'utilitzen normalment per rectificar superfícies planes per eliminar material en camins de rectificat més amples. Aquestes moles còniques també funcionen millor en angles de rectificat més baixos (al voltant de 5 graus), de manera que ajuden a reduir la fatiga de l'operador.
Això introdueix un altre factor important: triar el tipus de mola adequat. La mola tipus 27 té un punt de contacte de superfície metàl·lica, la mola tipus 28 té una línia de contacte a causa de la seva forma cònica i la mola tipus 29 té una superfície de contacte.
Les moles tipus 27 més comunes d'avui dia poden fer la feina en moltes àrees, però la seva forma dificulta el treball amb peces perfilades profundes i corbes, com ara conjunts de tubs d'acer inoxidable soldats. La forma del perfil de la mola tipus 29 facilita la feina dels operadors que necessiten rectificar superfícies corbes i planes combinades. La mola tipus 29 ho fa augmentant l'àrea de contacte superficial, cosa que significa que l'operador no ha de passar molt de temps rectificant a cada ubicació, una bona estratègia per reduir l'acumulació de calor.
De fet, això s'aplica a qualsevol mola. Quan es rectifica, l'operador no ha de romandre al mateix lloc durant molt de temps. Suposem que un operador està traient metall d'un filet de diversos peus de llarg. Pot fer que la mola faci moviments curts amunt i avall, però això pot fer que la peça es sobreescalfi, ja que manté la mola en una àrea petita durant un llarg període de temps. Per reduir l'aportació de calor, l'operador pot fer funcionar tota la soldadura en una direcció per un nas, després aixecar l'eina (permetent que la peça es refredi) i passar la peça en la mateixa direcció per l'altre nas. Altres mètodes funcionen, però tots tenen una cosa en comú: eviten el sobreescalfament mantenint la mola en moviment.
Això també s'aconsegueix amb mètodes de "pentinat" àmpliament utilitzats. Suposem que l'operador està rectificant una soldadura a topall en una posició plana. Per reduir l'estrès tèrmic i l'excavació excessiva, ha evitat empènyer la rectificadora al llarg de la junta. En canvi, comença pel final i fa passar la rectificadora al llarg de la junta. Això també evita que la mola s'enfonsi massa en el material.
Per descomptat, qualsevol tècnica pot sobreescalfar el metall si l'operador treballa massa lentament. Si es treballa massa lentament, l'operador sobreescalfarà la peça; si es mou massa ràpid, el poliment pot trigar molt de temps. Trobar el punt òptim per a la velocitat d'avanç normalment requereix experiència. Però si l'operador no està familiaritzat amb la feina, pot rectificar la ferralla per "sentir" la velocitat d'avanç adequada per a la peça.
L'estratègia d'acabat depèn de l'estat de la superfície del material a mesura que entra i surt del departament d'acabat. Determineu un punt d'inici (estat de la superfície obtingut) i un punt final (acabat requerit) i, a continuació, feu un pla per trobar el millor camí entre aquests dos punts.
Sovint el millor camí no comença amb un abrasiu altament agressiu. Això pot semblar contraintuïtiu. Al cap i a la fi, per què no començar amb sorra gruixuda per obtenir una superfície rugosa i després passar a sorra més fina? No seria molt ineficient començar amb un gra més fi?
No necessàriament, això té a veure amb la naturalesa de la comparació. A mesura que s'aconsegueix una gra més fina a cada pas, el condicionador substitueix les ratllades més profundes per altres de més fines. Si comencen amb paper de vidre de gra 40 o una pala abatible, deixaran ratllades profundes al metall. Seria fantàstic que aquestes ratllades acostessin la superfície a l'acabat desitjat, per això hi ha materials d'acabat de gra 40 disponibles. Tanmateix, si un client sol·licita un acabat número 4 (livat direccional), les ratllades profundes que deixa el gra número 40 triguen molt a eliminar-se. Els artesans o bé utilitzen diverses mides de gra o bé dediquen molt de temps a utilitzar abrasius de gra fi per eliminar aquestes ratllades grans i substituir-les per de més petites. Tot això no només és ineficient, sinó que també escalfa massa la peça de treball.
Per descomptat, l'ús d'abrasius de gra fi en superfícies rugoses pot ser lent i, combinat amb una mala tècnica, provoca massa calor. Els discs dos en un o esglaonats poden ajudar amb això. Aquests discs inclouen teles abrasives combinades amb materials de tractament de superfícies. Permeten a l'artesà utilitzar abrasius per eliminar material i deixar un acabat més suau.
El següent pas en l'acabat pot incloure l'ús de teixits no teixits, cosa que il·lustra una altra característica única d'acabat: el procés funciona millor amb eines elèctriques de velocitat variable. Una esmoladora angular que funciona a 10.000 rpm pot gestionar alguns materials abrasius, però fondrà completament alguns materials no teixits. Per aquest motiu, els acabats redueixen la velocitat a 3.000-6.000 rpm abans d'acabar els materials no teixits. Per descomptat, la velocitat exacta depèn de l'aplicació i dels consumibles. Per exemple, els tambors de materials no teixits solen girar de 3.000 a 4.000 rpm, mentre que els discs de tractament de superfícies solen girar de 4.000 a 6.000 rpm.
Tenir les eines adequades (esmoladores de velocitat variable, diversos materials d'acabat) i determinar el nombre òptim de passos bàsicament proporciona un mapa que mostra el millor camí entre el material entrant i el material acabat. El camí exacte depèn de l'aplicació, però els talladors experimentats segueixen aquest camí utilitzant mètodes de tall similars.
Rotlles de material no teixit completen la superfície d'acer inoxidable. Per a un acabat eficient i una vida útil òptima dels consumibles, els diferents materials d'acabat funcionen a diferents velocitats de rotació.
Primer, es prenen temps. Si veuen que una peça prima d'acer inoxidable s'està escalfant, deixen d'acabar en un lloc i comencen en un altre. O potser estan treballant en dos artefactes diferents alhora. Treballen una mica en un i després en l'altre, donant temps a l'altra peça per refredar-se.
Quan es polit fins a obtenir un acabat mirall, el polidor pot polir en creu amb el tambor o el disc de polit en la direcció perpendicular al pas anterior. El poliment en creu ressalta les zones que haurien de fusionar-se amb el patró de ratllades anterior, però encara no porta la superfície a un acabat mirall núm. 8. Un cop eliminades totes les ratllades, caldrà un drap de feltre i un coixinet de polit per crear l'acabat brillant desitjat.
Per aconseguir l'acabat correcte, els fabricants han de proporcionar als acabatistes les eines adequades, incloent-hi eines i materials reals, així com eines de comunicació, com ara la creació de mostres estàndard per determinar com ha de ser un acabat determinat. Aquestes mostres (publicades al costat del departament d'acabats, en documents de formació i en la documentació de vendes) ajuden a mantenir tothom en la mateixa longitud d'ona.
Pel que fa a les eines (incloses les eines elèctriques i els abrasius), la geometria d'algunes peces pot ser difícil fins i tot per a l'equip d'acabat més experimentat. Això ajudarà les eines professionals.
Suposem que un operador necessita muntar una canonada d'acer inoxidable de paret fina. L'ús de discos de lámina o fins i tot de tambors pot provocar problemes, sobreescalfament i, de vegades, fins i tot un punt pla al tub. Aquí és on poden ajudar les esmoladores de banda dissenyades per a canonades. La cinta transportadora cobreix la major part del diàmetre de la canonada, distribuint els punts de contacte, augmentant l'eficiència i reduint l'aportació de calor. Tanmateix, com passa amb tot, l'artesà encara ha de moure la polidora de banda a una ubicació diferent per reduir l'excés d'acumulació de calor i evitar que es torni blava.
El mateix s'aplica a altres eines d'acabat professionals. Penseu en una polidora de banda dissenyada per a llocs de difícil accés. Un polidor de banda la pot utilitzar per fer una soldadura de filete entre dues taules en un angle agut. En lloc de moure la polidora de banda de dit verticalment (una mica com si es rentés les dents), el tècnic la mou horitzontalment al llarg de la vora superior de la soldadura de filete i després al llarg de la part inferior, assegurant-se que la polidora de dit no es quedi en un lloc massa temps durant molt de temps.
La soldadura, el polit i l'acabat de l'acer inoxidable comporten un altre repte: garantir una passivació adequada. Després de totes aquestes pertorbacions, va quedar alguna contaminació a la superfície del material que impedís la formació natural d'una capa de crom d'acer inoxidable sobre tota la superfície? L'últim que necessita un fabricant és un client enfadat que es queixi de peces rovellades o brutes. Aquí és on entren en joc una neteja i una traçabilitat adequades.
La neteja electroquímica pot ajudar a eliminar contaminants per garantir una passivació adequada, però quan s'ha de fer aquesta neteja? Depèn de l'aplicació. Si els fabricants netegen l'acer inoxidable per garantir una passivació completa, normalment ho fan immediatament després de la soldadura. Si no ho fan, el mitjà d'acabat pot absorbir contaminants superficials de la peça i distribuir-los a altres llocs. Tanmateix, per a algunes aplicacions crítiques, els fabricants poden afegir passos de neteja addicionals, potser fins i tot provar la passivació adequada abans que l'acer inoxidable surti de la fàbrica.
Suposem que un fabricant està soldant un component important d'acer inoxidable per a la indústria nuclear. Un soldador d'arc de tungstè professional crea una junta llisa que sembla perfecta. Però, de nou, aquesta és una aplicació crítica. Un membre del departament d'acabat utilitza un raspall connectat a un sistema de neteja electroquímica per netejar la superfície d'una soldadura. A continuació, lija la soldadura amb un abrasiu no teixit i un drap de neteja i ho acaba tot fins a obtenir una superfície llisa. Després ve l'últim raspall amb un sistema de neteja electroquímica. Després d'un o dos dies d'inactivitat, utilitza un provador portàtil per comprovar que la peça estigui passivada correctament. Els resultats, enregistrats i desats amb la feina, van mostrar que la peça estava completament passivada abans de sortir de la fàbrica.
A la majoria de plantes de fabricació, el poliment, l'acabat i la neteja de la passivació de l'acer inoxidable solen tenir lloc en passos posteriors. De fet, normalment es realitzen poc abans de presentar la feina.
Les peces mecanitzades incorrectament creen alguns dels residus i reelaboracions més cars, per la qual cosa té sentit que els fabricants revisin els seus departaments de poliment i acabat. Les millores en el poliment i l'acabat ajuden a eliminar els colls d'ampolla clau, millorar la qualitat, eliminar maldecaps i, el més important, augmentar la satisfacció del client.
FABRICATOR és la revista líder en fabricació i conformació d'acer a Amèrica del Nord. La revista publica notícies, articles tècnics i històries d'èxit que permeten als fabricants fer la seva feina de manera més eficient. FABRICATOR ha estat a la indústria des del 1970.
Ara, amb accés complet a l'edició digital de The FABRICATOR, fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.
L'edició digital de The Tube & Pipe Journal ja és totalment accessible i proporciona un fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.
Obtingueu accés digital complet a STAMPING Journal, que presenta les últimes tecnologies, les millors pràctiques i les notícies del sector per al mercat de l'estampació de metalls.
Ara, amb accés digital complet a The Fabricator en espanyol, teniu fàcil accés a recursos valuosos del sector.