Oft wird vorgefertigter Edelstahl gekauft, was die Komplexität des Materials, die die Betreiber berücksichtigen müssen, noch weiter erhöht.
Wie die meisten Materialien hat auch Edelstahl zahlreiche Vor- und Nachteile. Ein Stahl gilt als „rostfrei“, wenn die Legierung mindestens 10,5 % Chrom enthält, das eine Oxidschicht bildet, die ihn säure- und korrosionsbeständig macht. Diese Korrosionsbeständigkeit kann durch Erhöhung des Chromgehalts und Zugabe zusätzlicher Legierungsstoffe noch weiter verbessert werden.
Aufgrund seiner „rostfreien“ Eigenschaften, des geringen Wartungsaufwands, der Haltbarkeit und der verschiedenen Oberflächenbeschaffenheiten eignet sich das Material für Branchen wie die Bau-, Möbel-, Lebensmittel- und Getränkeindustrie, die Medizinbranche und viele andere Anwendungen, bei denen die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Stahl erforderlich ist.
Edelstahl ist tendenziell teurer als andere Stähle. Allerdings bietet er ein besseres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, sodass im Vergleich zu herkömmlichen Güten geringere Materialstärken verwendet werden können, was zu Kosteneinsparungen führen kann. Aufgrund der Gesamtkosten müssen Geschäfte sicherstellen, dass sie die richtigen Werkzeuge verwenden, um kostspieligen Abfall und Nachbearbeitung dieses Materials zu vermeiden.
Edelstahl gilt im Allgemeinen als schwierig zu schweißen, da er Wärme schnell ableitet und bei der Endbearbeitung und Politur große Sorgfalt erfordert.
Die Arbeit mit Edelstahl erfordert im Allgemeinen einen erfahreneren Schweißer oder Bediener als die Arbeit mit Kohlenstoffstahl, der tendenziell widerstandsfähiger ist. Sein Spielraum kann durch die Einführung bestimmter Parameter, insbesondere beim Schweißen, eingeschränkt sein. Aufgrund der hohen Kosten von Edelstahl ist es sinnvoll, ihn für erfahrenere Bediener zu verwenden.
„Die Leute kaufen Edelstahl normalerweise wegen seiner Oberfläche“, sagt Jonathan Douville, leitender Produktmanager für internationale Forschung und Entwicklung bei Walter Surface Technologies in Pointe-Claire, Quebec. „Das erhöht die Einschränkungen, die die Betreiber berücksichtigen müssen.“
Unabhängig davon, ob es sich um eine lineare Strukturoberfläche der Größe 4 oder eine Hochglanzoberfläche der Größe 8 handelt, muss der Bediener sicherstellen, dass das Material geschont wird und die Oberfläche während der Handhabung und Verarbeitung nicht beschädigt wird. Dies kann auch die Möglichkeiten zur Vorbereitung und Reinigung einschränken, die für die Gewährleistung einer guten Teileproduktion entscheidend sind.
„Wenn Sie mit diesem Material arbeiten, müssen Sie als Erstes sicherstellen, dass es sauber, sauber, sauber ist“, sagt Rick Hatelt, Kanada-Landesmanager von PFERD Ontario in Mississauga, Ontario. „Es ist sehr wichtig, für eine saubere (kohlenstofffreie) Atmosphäre zu sorgen und den Edelstahl zu reinigen, um Verunreinigungen zu entfernen, die später zu Oxidation (Rost) führen könnten. Außerdem muss eine erneute Bildung der Passivierungsschicht verhindert werden, indem eine Schutzschicht erzeugt wird, die die Oxidation minimiert.“
Bei der Verwendung von Edelstahl müssen das Material und die Umgebung gereinigt werden. Ein guter Anfang ist das Entfernen von Öl- und Kunststoffrückständen von Materialien. Verunreinigungen auf Edelstahl können Oxidation verursachen, aber auch beim Schweißen problematisch sein und Defekte verursachen. Daher ist es wichtig, die Oberfläche vor dem Löten zu reinigen.
Die Umgebung in Werkstätten ist nicht immer besonders sauber und bei der Arbeit mit Edelstahl und Kohlenstoffstahl kann es zu Kreuzkontaminationen kommen. In Werkstätten laufen häufig viele Ventilatoren oder Klimaanlagen, um die Arbeiter zu kühlen. Dadurch können Verunreinigungen auf den Boden gelangen oder Kondenswasser tropft oder sich auf den Rohstoffen ablagert. Dies ist besonders dann eine Herausforderung, wenn Kohlenstoffstahlpartikel auf Edelstahl geblasen werden. Für effektives Schweißen ist es entscheidend, diese Materialien zu trennen und in einer sauberen Umgebung aufzubewahren.
Das Entfernen von Verfärbungen ist wichtig, um sicherzustellen, dass sich mit der Zeit kein Rost bildet und die Gesamtstruktur schwächt. Außerdem ist es sinnvoll, Blaufärbungen zu entfernen, um die Oberflächenfarbe auszugleichen.
In Kanada ist es aufgrund der extremen Kälte und des Winterwetters wichtig, die richtige Edelstahlsorte zu wählen. Douville erklärte, dass sich die meisten Geschäfte zunächst wegen des Preises für 304 entschieden. Würde ein Geschäft das Material jedoch im Außenbereich verwenden, würde er empfehlen, auf 316 umzusteigen, obwohl dieser doppelt so viel kostet. 304 ist korrosionsanfällig, wenn es im Freien verwendet oder gelagert wird. Selbst wenn die Oberfläche gereinigt wird und sich eine Passivierungsschicht bildet, können die Außenbedingungen die Oberfläche beeinträchtigen, die Passivierungsschicht erodieren und schließlich erneut rosten lassen.
„Die Schweißvorbereitung ist aus mehreren grundlegenden Gründen wichtig“, sagt Gabi Miholics, Anwendungsentwicklungsspezialistin der Abteilung Abrasive Systems bei 3M Kanada in London, Ontario. „Für ein einwandfreies Schweißen ist das Entfernen von Rost, Farbe und Fasen unerlässlich. Die Schweißfläche darf keine Verunreinigungen aufweisen, die die Verbindung schwächen könnten.“
Hatelt fügt hinzu, dass die Reinigung des Bereichs unbedingt erforderlich ist, die Vorbereitung vor dem Schweißen jedoch auch das Anfasen des Materials umfassen kann, um eine ordnungsgemäße Haftung und Festigkeit der Schweißnaht sicherzustellen.
Beim Schweißen von Edelstahl ist es wichtig, das richtige Schweißzusatzmaterial für die verwendete Güte auszuwählen. Edelstahl ist besonders empfindlich und erfordert, dass Schweißnähte mit dem gleichen Materialtyp zertifiziert werden. Beispielsweise erfordert das Grundmetall 316 auch das Schweißzusatzmaterial 316. Schweißer können nicht einfach irgendeine Art von Schweißzusatzmaterial verwenden, denn für jede Edelstahlsorte ist zum ordnungsgemäßen Schweißen ein bestimmtes Schweißzusatzmaterial erforderlich.
„Beim Schweißen von Edelstahl muss der Schweißer unbedingt auf die Temperatur achten“, sagt Michael Radaelli, Produktmanager bei Norton | Saint-Gobain Abrasives, Worcester, MA. „Es gibt viele verschiedene Geräte, mit denen sich die Temperatur der Schweißnaht und des Werkstücks messen lässt, während das Schweißgerät aufheizt. Denn wenn ein Riss im Edelstahl entsteht, ist das Werkstück im Grunde ruiniert.“
Radaelli fügte hinzu, dass der Schweißer darauf achten müsse, dass er sich nicht zu lange an derselben Stelle aufhält. Mehrschichtschweißen ist eine gute Möglichkeit, eine Überhitzung des Substrats zu verhindern. Längeres Schweißen des Basis-Edelstahls kann zu dessen Überhitzung und Rissbildung führen.
„Das Schweißen von Edelstahl kann zeitaufwändiger sein, aber es ist auch eine Kunst, die erfahrene Hände erfordert“, sagte Radaelli.
Die Vorbereitung nach dem Schweißen hängt stark vom Endprodukt und seiner Anwendung ab. In manchen Fällen, erklärt Miholics, ist die Schweißnaht nie wirklich sichtbar, sodass nur eine begrenzte Reinigung nach dem Schweißen erforderlich ist und alle sichtbaren Schweißspritzer schnell entfernt werden. Oder die Schweißnaht muss möglicherweise geebnet oder gereinigt werden, aber es ist keine spezielle Oberflächenvorbereitung erforderlich. Wenn ein feines oder spiegelglattes Finish erforderlich ist, können aufwändigere Polierschritte erforderlich sein. Es hängt einfach von der Anwendung ab.
„Das Problem ist nicht die Farbe“, sagte Miholics. „Diese Oberflächenverfärbung weist darauf hin, dass sich die Eigenschaften des Metalls verändert haben und es nun oxidieren/rosten kann.“
Die Wahl eines Finishing-Werkzeugs mit variabler Geschwindigkeit spart Zeit und Geld und ermöglicht dem Bediener, das Finish anzupassen.
Das Entfernen von Verfärbungen ist wichtig, um sicherzustellen, dass sich mit der Zeit kein Rost bildet und die Gesamtstruktur schwächt. Außerdem ist es sinnvoll, Blaufärbungen zu entfernen, um die Oberflächenfarbe auszugleichen.
Der Reinigungsprozess kann Oberflächen beschädigen, insbesondere wenn aggressive Chemikalien verwendet werden. Eine unsachgemäße Reinigung kann die Bildung einer Passivierungsschicht verhindern. Aus diesem Grund empfehlen viele Experten die manuelle Reinigung dieser Schweißteile.
„Wenn Sie bei der manuellen Reinigung 24 oder 48 Stunden lang nicht zulassen, dass der Sauerstoff mit der Oberfläche reagiert, haben Sie keine Zeit, eine passive Oberfläche aufzubauen“, sagte Douville. Er erklärte, dass die Oberfläche Sauerstoff benötigt, um mit dem Chrom in der Legierung zu reagieren und eine Passivierungsschicht zu bilden. Einige Geschäfte neigen dazu, Teile zu reinigen, zu verpacken und sofort zu versenden, was den Prozess verlangsamt und das Korrosionsrisiko erhöht.
Hersteller und Schweißer verwenden häufig mehrere Materialien. Wie bereits erwähnt, bringt die Verwendung von Edelstahl jedoch einige Einschränkungen mit sich. Sich die Zeit zu nehmen, das Teil zu reinigen, ist ein guter erster Schritt, aber die Qualität ist nur so gut wie die Umgebung, in der es sich befindet.
Hatelt sagte, er sehe immer wieder kontaminierte Arbeitsbereiche. Der Schlüssel liegt darin, Kohlenstoff in der Arbeitsumgebung aus Edelstahl zu beseitigen. Es kommt nicht selten vor, dass Werkstätten, die Stahl verwenden, auf Edelstahl umsteigen, ohne die Arbeitsumgebung ordnungsgemäß auf dieses Material vorzubereiten. Dies ist ein Fehler, insbesondere wenn die beiden Materialien nicht getrennt werden können oder kein eigenes Werkzeugset gekauft werden muss.
„Wenn Sie eine Drahtbürste zum Schleifen oder Vorbereiten von Edelstahl verwenden und diese für Kohlenstoffstahl verwenden, können Sie Edelstahl nicht mehr verwenden“, sagte Radaelli. „Die Bürsten sind nun mit Kohlenstoff verunreinigt und rosten. Sobald die Bürsten verunreinigt sind, können sie nicht mehr gereinigt werden.“
Geschäfte sollten separate Werkzeuge zur Vorbereitung der Materialien verwenden, diese aber auch mit der Kennzeichnung „Nur Edelstahl“ versehen, um unnötige Verunreinigungen zu vermeiden, sagte Hatelt.
Bei der Auswahl von Werkzeugen zur Schweißvorbereitung aus Edelstahl sollten Werkstätten zahlreiche Faktoren berücksichtigen, darunter Wärmeableitungsoptionen, Mineralart, Geschwindigkeit und Korngröße.
„Ein Schleifmittel mit wärmeableitender Beschichtung ist ein guter Anfang“, sagte Miholics. „Edelstahl ist sehr hart und erzeugt beim Schleifen mehr Wärme als Baustahl. Die Wärme muss irgendwo hin, daher gibt es eine Beschichtung, die es der Wärme ermöglicht, zum Rand der Scheibe zu fließen, anstatt nur dort zu bleiben, wo man schleift. An diesem Punkt war es ideal.“
Die Wahl des Schleifmittels hänge auch davon ab, wie die Gesamtoberfläche aussehen soll, fügt sie hinzu. Es liege wirklich im Auge des Betrachters. Aluminiumoxidmineralien in Schleifmitteln seien bei Weitem die am häufigsten in der Endbearbeitung verwendeten. Um Edelstahl an der Oberfläche blau erscheinen zu lassen, sollte das Mineral Siliziumkarbid verwendet werden. Es sei schärfer und hinterlasse tiefere Schnitte, die das Licht anders reflektieren und es blau färben. Wenn der Anwender eine bestimmte oder einzigartige Oberflächenbeschaffenheit wünsche, spreche man am besten mit dem Lieferanten.
„Die Drehzahl ist ein großes Problem“, sagte Hatelt. „Verschiedene Werkzeuge erfordern unterschiedliche Drehzahlen und laufen oft zu hoch. Die richtige Drehzahl sorgt für optimale Ergebnisse, sowohl hinsichtlich der Geschwindigkeit als auch der Qualität der Arbeit. Wissen Sie, welches Finish Sie wünschen und wie Sie messen.“
Douville fügte hinzu, dass die Investition in Finishing-Werkzeuge mit variabler Geschwindigkeit eine Möglichkeit sei, Geschwindigkeitsprobleme zu überwinden. Viele Bediener versuchen es mit einer normalen Schleifmaschine zum Finishen, diese verfügt jedoch nur über eine hohe Geschwindigkeit zum Schneiden. Um den Vorgang abzuschließen, muss die Geschwindigkeit verringert werden. Die Wahl eines Finishing-Werkzeugs mit variabler Geschwindigkeit spart Zeit und Geld und ermöglicht dem Bediener, das Finish anzupassen.
Auch die Körnung ist bei der Auswahl eines Schleifmittels wichtig. Der Bediener sollte mit der für die Anwendung besten Körnung beginnen.
Der Bediener beginnt mit einer Körnung von 60 oder 80 (mittel) und kann fast sofort zu einer Körnung von 120 (fein) und schließlich zu einer Körnung von 220 (sehr fein) wechseln, die dem Edelstahl ein Finish der Nr. 4 verleiht.
„Manchmal sind es nur drei Schritte“, sagte Radaelli. „Bei großen Schweißnähten kann der Bediener jedoch nicht mit einer Körnung von 60 oder 80 beginnen, sondern greift möglicherweise zu einer Körnung von 24 (sehr grob) oder 36 (grob). Das bedeutet einen zusätzlichen Arbeitsschritt und kann bei tiefen Kratzern im Material schwer zu entfernen sein.“
Außerdem kann die Verwendung eines Anti-Spritzer-Sprays oder -Gels der beste Freund eines Schweißers sein, wird aber beim Schweißen von Edelstahl oft übersehen, sagt Douville. Teile mit Spritzern müssen entfernt werden, was die Oberfläche zerkratzen, zusätzliche Schleifschritte erfordern und mehr Zeit verschwenden kann. Mit einem Anti-Spritzer-System kann dieser Schritt leicht vermieden werden.
Lindsay Luminoso, Mitherausgeberin, schreibt für Metal Fabrication Canada und Fabrication and Welding Canada. Von 2014 bis 2016 war sie Mitherausgeberin/Webredakteurin bei Metal Fabrication Canada, zuletzt als Mitherausgeberin für Design Engineering.
Luminoso hat einen Bachelor of Arts von der Carleton University, einen Bachelor of Education von der University of Ottawa und ein Graduate Certificate in Books, Magazines and Digital Publishing vom Centennial College.
Bleiben Sie mit unseren beiden monatlichen Newslettern, die exklusiv für kanadische Hersteller geschrieben werden, über die neuesten Nachrichten, Ereignisse und Technologien zu allen Metallen auf dem Laufenden!
Jetzt mit vollem Zugriff auf die digitale Ausgabe von Canadian Metalworking, einfacher Zugriff auf wertvolle Branchenressourcen.
Jetzt mit vollem Zugriff auf die digitale Ausgabe von „Made in Canada and Welding“: einfacher Zugriff auf wertvolle Branchenressourcen.
Randy McDonald, Produktmanager im Ruhestand bei Overtone, gibt Tipps und Hinweise aus seiner 40-jährigen Erfahrung. Mithilfe einer Poliermaschine FEIN WPO 14-25E mit variabler Geschwindigkeit sowie Zubehör zum Fertigstellen und Polieren aus dem umfangreichen Sortiment an Polierzubehör von FEIN Kanada führt uns Randy Schritt für Schritt durch den Vorgang.