Para garantir unha pasivación axeitada, os técnicos limpan electroquimicamente as soldaduras lonxitudinais das seccións laminadas de aceiro inoxidable. Imaxe cortesía de Walter Surface Technologies
Imaxina que un fabricante asina un contrato que implica a fabricación de aceiro inoxidable clave. As seccións de chapa e tubos córtanse, dóbranse e soldanse antes de chegar a unha estación de acabado. A peza consta de placas soldadas verticalmente ao tubo. As soldaduras teñen bo aspecto, pero non é o diñeiro perfecto que o cliente busca. Como resultado, a rectificadora dedica tempo a eliminar máis metal de soldadura do habitual. Entón, por desgraza, apareceron algunhas manchas azuis distintas na superficie, un sinal claro de demasiada entrada de calor. Neste caso, significa que a peza non cumprirá os requisitos do cliente.
A miúdo realizadas manualmente, a rectificación e o acabado requiren destreza e habilidade. Os erros no acabado poden ser moi caros, dado todo o valor que se lle deu á peza. Engadir materiais sensibles á calor caros, como o aceiro inoxidable, os custos de retraballo e instalación de chatarra poden ser maiores. Combinado con complicacións como a contaminación e as fallas de pasivación, un traballo de aceiro inoxidable que antes era lucrativo pode converterse nun contratempo que perda diñeiro ou incluso prexudique a reputación.
Como evitan os fabricantes todo isto? Poden comezar desenvolvendo os seus coñecementos sobre rectificado e acabado, comprendendo as funcións que desempeña cada un deles e como afectan ás pezas de aceiro inoxidable.
Non son sinónimos. De feito, cada persoa ten un obxectivo fundamentalmente diferente. A rectificación elimina materiais como rebabas e exceso de metal de soldadura, mentres que o acabado proporciona un acabado na superficie metálica. A confusión é comprensible, tendo en conta que aqueles que rectifican con grandes rebarbas eliminan moito metal moi rapidamente e, ao facelo, poden deixar rabuñaduras moi profundas. Pero na rectificación, as rabuñaduras son só un efecto secundario; o obxectivo é eliminar material rapidamente, especialmente cando se traballa con metais sensibles á calor, como o aceiro inoxidable.
O acabado realízase por pasos, xa que o operador comeza cunha granulación máis grande e progresa a rebarbas máis finas, abrasivos non tecidos e quizais tea de feltro e pasta de pulir para conseguir un acabado de espello. O obxectivo é conseguir un determinado acabado final (patrón de rabuñadura). Cada paso (a granulación máis fina) elimina as rabuñaduras máis profundas do paso anterior e substitúeas por rabuñaduras máis pequenas.
Dado que o rectificado e o acabado teñen obxectivos diferentes, a miúdo non se complementan e, de feito, poden xogar en contra se se usa a estratexia de consumibles incorrecta. Para eliminar o exceso de metal de soldadura, os operadores usan rodas de rectificar para facer rabuñaduras moi profundas e despois entregan a peza a un rectificador, que agora ten que dedicar moito tempo a eliminar estas rabuñaduras profundas. Esta secuencia de rectificado a acabado pode seguir sendo a forma máis eficiente de cumprir os requisitos de acabado do cliente. Pero, de novo, non son procesos complementarios.
As superficies das pezas deseñadas para a súa fabricación xeralmente non requiren rectificado nin acabado. As pezas rectificadas só fan isto porque o rectificado é a forma máis rápida de eliminar soldaduras ou outros materiais e os arañazos profundos deixados pola rebarbadora son exactamente o que o cliente desexa. As pezas que só requiren acabado fabrícanse dun xeito que non require unha eliminación excesiva de material. Un exemplo típico é unha peza de aceiro inoxidable cunha fermosa soldadura con protección de tungsteno gasoso que só precisa ser mesturada e adaptada ao patrón de acabado do substrato.
As amoladoras con rodas de baixa extracción poden presentar desafíos significativos ao traballar con aceiro inoxidable. Do mesmo xeito, o sobrequecemento pode causar azulado e alterar as propiedades do material. O obxectivo é manter o aceiro inoxidable o máis frío posible durante todo o proceso.
Para este fin, axuda seleccionar a rebarbadora coa taxa de eliminación máis rápida para a aplicación e o orzamento. As rebarbadoras de circonio rebarban máis rápido que as de alúmina, pero na maioría dos casos, as rebarbadoras cerámicas funcionan mellor.
As partículas cerámicas extremadamente resistentes e afiadas desgástanse dun xeito único. A medida que se desintegran gradualmente, non se moen planas, senón que manteñen un bordo afiado. Isto significa que poden eliminar material moi rapidamente, a miúdo nunha fracción do tempo doutras rebarbas. Isto xeralmente fai que as rebarbas cerámicas paguen a pena. Son ideais para aplicacións de aceiro inoxidable porque eliminan as lascas grandes rapidamente e xeran menos calor e distorsión.
Independentemente da rebarbadora que escolla un fabricante, débese ter en conta a posible contaminación. A maioría dos fabricantes saben que non poden usar a mesma rebarbadora en aceiro ao carbono e aceiro inoxidable. Moita xente separa fisicamente as súas operacións de rebarbado de aceiro ao carbono e aceiro inoxidable. Mesmo pequenas faíscas de aceiro ao carbono que caen sobre pezas de aceiro inoxidable poden causar problemas de contaminación. Moitas industrias, como a farmacéutica e a nuclear, requiren que os consumibles sexan clasificados como libres de contaminación. Isto significa que as rebarbas para aceiro inoxidable deben estar case libres (menos do 0,1 %) de ferro, xofre e cloro.
As rebarbas non se poden rebarbar soas; precisan dunha ferramenta eléctrica. Calquera pode gabar os beneficios das rebarbas ou das ferramentas eléctricas, pero a realidade é que as ferramentas eléctricas e as súas rebarbas funcionan como un sistema. As rebarbas cerámicas están deseñadas para rebarbas angulares cunha certa cantidade de potencia e par. Aínda que algunhas rebarbas pneumáticas teñen as especificacións necesarias, a maior parte do rebarbado de rodas cerámicas faise con ferramentas eléctricas.
As amoladoras con potencia e par insuficientes poden causar problemas graves, mesmo cos abrasivos máis avanzados. A falta de potencia e par pode facer que a ferramenta se ralentice significativamente baixo presión, o que esencialmente impide que as partículas cerámicas da rebarbadora fagan o que foron deseñadas para facer: eliminar rapidamente anacos grandes de metal, reducindo así a cantidade de material térmico que entra na rebarbadora.
Isto exacerba un círculo vicioso: os operadores de moenda ven que non se elimina material, polo que instintivamente empurran máis forte, o que á súa vez crea un exceso de calor e azulado. Acaban empurrando tan forte que vidran as rodas, o que as fai traballar máis e xerar máis calor antes de decatarse de que necesitan substituílas. Se traballas deste xeito en tubos ou láminas delgadas, acaban atravesando directamente o material.
Por suposto, se os operadores non están debidamente adestrados, mesmo coas mellores ferramentas, pode producirse este círculo vicioso, especialmente no que respecta á presión que exercen sobre a peza de traballo. A mellor práctica é achegarse o máximo posible á corrente nominal da amoladora. Se o operador usa unha amoladora de 10 amperios, debe premer con tanta forza que a amoladora consuma uns 10 amperios.
Empregar un amperímetro pode axudar a estandarizar as operacións de moenda se o fabricante procesa grandes cantidades de aceiro inoxidable caro. Por suposto, poucas operacións usan un amperímetro de forma regular, polo que o mellor é escoitar atentamente. Se o operador escoita e sente que as RPM caen rapidamente, pode estar a empurrar demasiado forte.
Escoitar toques demasiado leves (é dicir, moi pouca presión) pode ser difícil, polo que neste caso, prestar atención ao fluxo das faíscas pode axudar. A rectificación do aceiro inoxidable producirá faíscas máis escuras que as do aceiro ao carbono, pero aínda así deberían ser visibles e sobresaír da área de traballo dun xeito consistente. Se o operador de súpeto ve menos faíscas, pode ser porque non está aplicando suficiente presión ou non está a esmaltar a roda.
Os operadores tamén deben manter un ángulo de traballo consistente. Se se achegan á peza nun ángulo case plano (case paralelo á peza), poden provocar un sobrequecemento importante; se se achegan nun ángulo demasiado alto (case vertical), corren o risco de cravar o bordo da roda no metal. Se usan unha roda tipo 27, deben achegarse á peza nun ángulo de 20 a 30 graos. Se teñen rodas tipo 29, o seu ángulo de traballo debe ser duns 10 graos.
As rodas abrasivas de tipo 28 (cónicas) úsanse normalmente para amolar en superficies planas para eliminar material en camiños de amolado máis anchos. Estas rodas cónicas tamén funcionan mellor en ángulos de amolado máis baixos (uns 5 graos), polo que axudan a reducir a fatiga do operador.
Isto introduce outro factor crítico: a elección do tipo correcto de rebarbadora. A roda tipo 27 ten un punto de contacto na superficie metálica; a roda tipo 28 ten unha liña de contacto debido á súa forma cónica; a roda tipo 29 ten unha superficie de contacto.
De lonxe, as rodas tipo 27 máis comúns poden facer o traballo en moitas aplicacións, pero a súa forma dificulta a manipulación de pezas con perfís profundos e curvas, como os conxuntos soldados de tubos de aceiro inoxidable. A forma do perfil da roda tipo 29 facilita o traballo aos operadores que necesitan rectificar unha combinación de superficies curvas e planas. A roda tipo 29 faino aumentando a área de contacto da superficie, o que significa que o operador non ten que dedicar moito tempo a rectificar en cada lugar, unha boa estratexia para reducir a acumulación de calor.
De feito, isto aplícase a calquera rebarbadora. Ao rebarbar, o operador non debe permanecer no mesmo lugar durante moito tempo. Supoñamos que un operador está a retirar metal dun filete de varios pés de longo. Pode dirixir a rebarbadora con movementos curtos cara arriba e cara abaixo, pero facelo pode sobrequecer a peza porque mantén a rebarbadora nunha área pequena durante longos períodos de tempo. Para reducir a entrada de calor, o operador pode percorrer toda a soldadura nunha dirección preto dun dedo, despois levantar a ferramenta (dándolle tempo á peza para que arrefríe) e percorrela na mesma dirección preto do outro dedo. Outras técnicas funcionan, pero todas teñen unha característica en común: evitan o sobrequecemento mantendo a rebarbadora en movemento.
As técnicas de "cardado" que se empregan habitualmente tamén axudan a conseguilo. Supoñamos que o operador está a rectificar unha soldadura a tope nunha posición plana. Para reducir a tensión térmica e a escavación excesiva, evitou empurrar a amoladora ao longo da unión. En vez diso, comeza polo final e tira da amoladora ao longo da unión. Isto tamén impide que a roda se afunde demasiado no material.
Por suposto, calquera técnica pode sobrequecer o metal se o operador vai demasiado lentamente. Se vai demasiado lentamente, o operador sobrequecerá a peza; se vai demasiado rápido, o rectificado pode levar moito tempo. Atopar o punto óptimo de avance adoita requirir experiencia. Pero se o operador non está familiarizado co traballo, pode rectificar a chatarra para ter a "sensación" da velocidade de avance axeitada para a peza en cuestión.
A estratexia de acabado xira arredor do estado da superficie do material cando chega e sae do departamento de acabado. Identifica o punto de partida (estado da superficie recibido) e o punto final (acabado requirido) e, a continuación, fai un plan para atopar o mellor camiño entre eses dous puntos.
Moitas veces, o mellor camiño non comeza cun abrasivo moi agresivo. Isto pode parecer contraintuitivo. Despois de todo, por que non comezar con area grosa para obter unha superficie rugosa e despois pasar a area máis fina? Non sería moi ineficiente comezar cunha gran máis fina?
Non necesariamente, isto ten que ver coa natureza da clasificación. A medida que cada paso alcanza unha granulación máis pequena, o acondicionador substitúe os arañazos máis profundos por arañazos máis superficiais e finos. Se comezan con lixa de gran 40 ou un disco giratorio, deixarán arañazos profundos no metal. Sería xenial que eses arañazos achegasen a superficie ao acabado desexado; por iso existen eses materiais de acabado de gran 40. Non obstante, se o cliente solicita un acabado n.º 4 (acabado cepillado direccional), os arañazos profundos creados por un abrasivo n.º 40 tardarán moito en eliminarse. Os rectificadores ou ben reducen a granulación a través de varios tamaños ou ben pasan moito tempo usando abrasivos de gran fino para eliminar eses arañazos grandes e substituílos por arañazos máis pequenos. Todo isto non só é ineficiente, senón que tamén introduce demasiada calor na peza de traballo.
Por suposto, o uso de abrasivos de gran fino en superficies rugosas pode ser lento e, combinado cunha técnica deficiente, introducir demasiada calor. Aquí é onde un disco de lamas dous en un ou escalonado pode axudar. Estes discos inclúen tecidos abrasivos combinados con materiais de tratamento superficial. Permiten eficazmente que o rectificador use abrasivos para eliminar material e, ao mesmo tempo, deixar un acabado máis suave.
O seguinte paso no acabado final pode implicar o uso de tecidos non tecidos, o que ilustra outra característica única do acabado: o proceso funciona mellor con ferramentas eléctricas de velocidade variable. Unha rebarbadora angular que funciona a 10.000 RPM pode funcionar con algúns medios de moenda, pero derreterá completamente algúns tecidos non tecidos. Por este motivo, os rematadores reducen a velocidade a entre 3.000 e 6.000 RPM antes de comezar o paso de acabado con tecidos non tecidos. Por suposto, a velocidade exacta depende da aplicación e dos consumibles. Por exemplo, os tambores de tecidos non tecidos adoitan xirar entre 3.000 e 4.000 RPM, mentres que os discos de tratamento superficial adoitan xirar entre 4.000 e 6.000 RPM.
Ter as ferramentas axeitadas (amoladoras de velocidade variable, diferentes medios de acabado) e determinar o número óptimo de pasos basicamente proporciona un mapa que revela o mellor camiño entre o material entrante e o acabado. O camiño exacto varía segundo a aplicación, pero os recortadores experimentados seguen este camiño empregando técnicas de recorte similares.
Rodillos de tecido non tecido completan a superficie de aceiro inoxidable. Para un acabado eficiente e unha vida útil óptima dos consumibles, os diferentes medios de acabado funcionan a diferentes RPM.
Primeiro, tómanse o seu tempo. Se ven que unha peza delgada de aceiro inoxidable se quenta, deixan de rematar nunha zona e comezan noutra. Ou poden estar traballando en dous artefactos diferentes ao mesmo tempo. Traballan un pouco nun e despois no outro, dándolle tempo á outra peza para que arrefríe.
Ao pulir cun acabado de espello, o pulidor pode pulir de forma cruzada cun tambor ou disco de pulido, nunha dirección perpendicular ao paso anterior. O lixado cruzado resalta as áreas que deben mesturarse co patrón de arañazos anterior, pero aínda así non conseguirá que a superficie teña un acabado de espello do número 8. Unha vez eliminados todos os arañazos, necesítase un pano de feltro e unha roda de pulido para crear o acabado brillante desexado.
Para conseguir o acabado correcto, os fabricantes deben proporcionarlles aos encargados do acabado as ferramentas axeitadas, incluíndo ferramentas e soportes reais, así como ferramentas de comunicación, como o establecemento de mostras estándar para determinar o aspecto que debe ter un determinado acabado. Estas mostras (publicadas preto do departamento de acabado, en documentos de formación e na documentación de vendas) axudan a que todos estean na mesma páxina.
No que respecta ás ferramentas reais (incluídas as ferramentas eléctricas e os medios abrasivos), a xeometría dalgunhas pezas pode presentar desafíos mesmo para os empregados máis experimentados do departamento de acabado. Aquí é onde as ferramentas profesionais poden axudar.
Supoñamos que un operador necesita completar un conxunto tubular de paredes finas de aceiro inoxidable. O uso de discos de lamas ou incluso tambores pode causar problemas, provocar sobrequecemento e, ás veces, incluso crear un punto plano no propio tubo. Neste caso, as lixadoras de cinta deseñadas para tubaxes poden axudar. A cinta transportadora envolve a maior parte do diámetro do tubo, estendendo os puntos de contacto, aumentando a eficiencia e reducindo a entrada de calor. Dito isto, como con calquera outra cousa, o rectificador aínda necesita mover a lixadora de cinta a unha zona diferente para mitigar o exceso de acumulación de calor e evitar o azulado.
O mesmo aplícase a outras ferramentas profesionais de acabado. Considere unha lixadora de cinta de dedo deseñada para espazos reducidos. Un acabador podería usala para seguir unha soldadura de filete entre dúas táboas nun ángulo agudo. En lugar de mover a lixadora de cinta de dedo verticalmente (algo así como cepillarse os dentes), o rectificador móvea horizontalmente ao longo da punta superior da soldadura de filete e despois da punta inferior, asegurándose de que a lixadora de dedo non permaneza nela durante demasiado tempo.
A soldadura, o esmerilado e o acabado do aceiro inoxidable introducen outra complicación: garantir unha pasivación axeitada. Despois de todas estas alteracións na superficie do material, hai algún contaminante restante que impida que a capa de cromo do aceiro inoxidable se forme de forma natural sobre toda a superficie? O último que quere un fabricante é un cliente enfadado que se queixe de pezas oxidadas ou contaminadas. Aquí é onde entran en xogo a limpeza e a trazabilidade axeitadas.
A limpeza electroquímica pode axudar a eliminar contaminantes para garantir unha pasivación axeitada, pero cando se debe realizar esta limpeza? Depende da aplicación. Se os fabricantes limpan o aceiro inoxidable para promover a pasivación completa, normalmente fano inmediatamente despois da soldadura. Se non se fai isto, o medio de acabado pode recoller contaminantes superficiais da peza e estendelos a outras partes. Non obstante, para algunhas aplicacións críticas, os fabricantes poden optar por inserir pasos de limpeza adicionais, quizais mesmo probar a pasivación axeitada antes de que o aceiro inoxidable saia da fábrica.
Supoñamos que un fabricante solda un compoñente crítico de aceiro inoxidable para a industria nuclear. Un soldador profesional de arco de tungsteno a gas realiza unha costura de dez centavos que parece perfecta. Pero, de novo, esta é unha aplicación crítica. Un empregado do departamento de acabado usa un cepillo conectado a un sistema de limpeza electroquímica para limpar a superficie dunha soldadura. Despois, limpa a punta da soldadura cun abrasivo non tecido e un pano de pulido e consegue un acabado cepillado uniforme. Despois vén o cepillo final cun sistema de limpeza electroquímica. Despois de deixar repousar un día ou dous, usa un dispositivo de proba portátil para probar a pasivación correcta da peza. Os resultados, rexistrados e gardados co traballo, mostraron que a peza estaba completamente pasivada antes de saír da fábrica.
Na maioría das plantas de fabricación, a rectificación, o acabado e a limpeza da pasivación do aceiro inoxidable adoitan producirse augas abaixo. De feito, adoitan executarse pouco antes de que se envíe o traballo.
As pezas con acabados incorrectos xeran algúns dos residuos e retraballos máis caros, polo que ten sentido que os fabricantes revisen os seus departamentos de rectificado e acabado. As melloras no rectificado e acabado axudan a aliviar os principais obstáculos, mellorar a calidade, eliminar dores de cabeza e, o máis importante, aumentar a satisfacción do cliente.
FABRICATOR é a revista líder da industria de conformado e fabricación de metais en América do Norte. A revista ofrece noticias, artigos técnicos e casos prácticos que permiten aos fabricantes facer o seu traballo de forma máis eficiente. FABRICATOR leva servindo á industria desde 1970.
Agora, con acceso completo á edición dixital de The FABRICATOR, acceso sinxelo a recursos valiosos da industria.
A edición dixital de The Tube & Pipe Journal xa é totalmente accesible, o que proporciona un acceso sinxelo a valiosos recursos do sector.
Goza de acceso completo á edición dixital de STAMPING Journal, que ofrece os últimos avances tecnolóxicos, as mellores prácticas e as novidades do sector para o mercado da estampación de metais.
Agora, con acceso completo á edición dixital de The Fabricator en Español, tes acceso doado a recursos valiosos da industria.