Þú hefur tryggt að hlutar séu vélrænir samkvæmt forskrift. Gakktu nú úr skugga um að þú hafir gripið til aðgerða til að vernda þessa hluta við þær aðstæður sem viðskiptavinir þínir búast við. #grunnatriði
Óvirkjun er enn mikilvægt skref í að hámarka grunn tæringarþol ryðfría vélrænna hluta og samsetninga. Hún getur skipt sköpum um fullnægjandi frammistöðu og ótímabæra bilun. Ef óvirkjun er ekki rétt framkvæmd getur hún í raun valdið tæringu.
Óvirkjun er eftirvinnsluaðferð sem hámarkar meðfædda tæringarþol ryðfría stálblöndunnar sem vinnustykkið er notað til að framleiða. Þetta er hvorki afkalkunarmeðferð né málningarhúðun.
Það er engin almenn samstaða um nákvæman verkunarmáta á bak við óvirkjun. En það er víst að það er verndandi oxíðfilma á yfirborði óvirkjuðs ryðfrís stáls. Þessi ósýnilega filma er talin vera afar þunn, innan við 0,0000001 tommu þykk, um það bil 1/100.000 af þykkt mannshárs!
Hreinn, nýlega vélrænn, fægður eða súrsaður hluti úr ryðfríu stáli mun sjálfkrafa fá þessa oxíðhúð vegna snertingar við súrefni í andrúmsloftinu. Við kjöraðstæður þekur þetta verndandi oxíðlag alla fleti hlutarins að fullu.
Í reynd geta mengunarefni eins og óhreinindi úr verkstæði eða járnagnir frá skurðarverkfærum hins vegar borist á yfirborð ryðfría stálhluta við vinnslu. Ef þessir aðskotahlutir eru ekki fjarlægðir geta þeir dregið úr virkni upprunalegu verndarfilmunnar.
Við vinnslu getur snefilmagn af fríu járni slitnað af verkfærinu og borist á yfirborð vinnustykkisins úr ryðfríu stáli. Í sumum tilfellum getur þunnt ryðlag myndast á hlutanum. Þetta er í raun tæring á stálinu frá verkfærinu, ekki grunnmálminum. Stundum geta sprungur í innfelldum stálögnum frá skurðarverkfærum eða tæringarafurðum þeirra valdið rofi á hlutanum sjálfum.
Á sama hátt geta smáar agnir af járni úr verkstæði fest sig við yfirborð hlutarins. Þó að málmur geti virst glansandi í vélunnu ástandi, geta ósýnilegar agnir af fríu járni valdið ryði á yfirborðinu eftir að hafa komist í snertingu við loft.
Súlfíð sem eru berskjölduð geta einnig verið vandamál. Þau koma frá því að brennistein er bætt við ryðfrítt stál til að bæta vinnsluhæfni. Súlfíð auka getu málmblöndunnar til að mynda flísar við vinnslu, sem geta losnað alveg af skurðarverkfærinu. Nema hlutar séu rétt óvirkjaðir geta súlfíð orðið upphafspunktur fyrir yfirborðs tæringu á framleiddum vörum.
Í báðum tilvikum er óvirkjun nauðsynleg til að hámarka náttúrulega tæringarþol ryðfría stálsins. Það fjarlægir yfirborðsmengunarefni, svo sem óhreinindi úr járnverkstæðum og járnagnir í skurðarverkfærum, sem geta myndað ryð eða orðið upphafspunktur fyrir tæringu. Óvirkjun fjarlægir einnig súlfíð sem eru útsett á yfirborði frískurðar ryðfría stálblöndum.
Tveggja þrepa aðferð veitir bestu tæringarþol: 1. Hreinsun, einföld en stundum gleymd aðferð; 2. Sýrubað eða óvirkjunarmeðferð.
Þrif ættu alltaf að vera forgangsverkefni. Yfirborð verða að vera vandlega hreinsuð af fitu, kælivökva eða öðrum úrgangi frá verkstæði til að hámarka tæringarþol. Hægt er að þurrka vinnsluúrgang eða annan óhreinindi frá verkstæði vandlega af hlutnum. Hægt er að nota hefðbundin fituhreinsiefni eða hreinsiefni til að fjarlægja vinnsluolíur eða kælivökva. Aðskotaefni eins og hitaoxíð gætu þurft að fjarlægja með aðferðum eins og slípun eða súrsun.
Stundum sleppir vélastarfsmaður grunnþrifum og heldur ranglega að þrif og óvirkjun gerist samtímis með því einfaldlega að dýfa fituríkum hluta í sýrubað. Það gerist ekki. Aftur á móti hvarfast menguð fita við sýru og myndar loftbólur. Þessar loftbólur safnast fyrir á yfirborði vinnustykkisins og trufla óvirkjunina.
Til að gera illt verra getur mengun á óvirkjunarlausnum, sem stundum innihalda mikið magn af klóríðum, valdið „blikkmyndun“. Ólíkt því að fá tilætlaða oxíðfilmu með glansandi, hreinu og tæringarþolnu yfirborði, getur blikketsun leitt til mjög etsaðs eða dökks yfirborðs - yfirborðsskemmda sem óvirkjun er hönnuð til að hámarka.
Hlutir úr martensítískum ryðfríu stáli [segulmagnað, miðlungs tæringarþolið, sveigjanleiki allt að um 280 ksi (1930 MPa)] eru hertir við hækkað hitastig og síðan mildaðir til að tryggja æskilega hörku og vélræna eiginleika. Úrfellingarherðanleg málmblöndur, sem hafa betri styrk og tæringarþol en martensítmálmblöndur, er hægt að meðhöndla með lausn, hlutavéla, elda við lægra hitastig og síðan klára.
Í þessu tilviki verður að þrífa hlutinn vandlega með fituhreinsiefni eða hreinsiefni til að fjarlægja allar leifar af skurðarvökva áður en hitameðferð fer fram. Annars getur skurðarvökvinn sem eftir er á hlutnum valdið óhóflegri oxun. Þetta ástand getur valdið því að of lítill hlutir beyglast eftir að skurðurinn hefur verið fjarlægður með sýru- eða slípiefnum. Ef skurðarvökvi er leyfður að vera eftir á gljáandi hörðum hlutum, svo sem í lofttæmisofni eða verndandi andrúmslofti, getur yfirborðskarbonering átt sér stað, sem leiðir til taps á tæringarþoli.
Eftir ítarlega hreinsun er hægt að dýfa hlutunum úr ryðfríu stáli í sýrubað með óvirkum efnum. Hægt er að nota þrjár aðferðir – óvirkjun með saltpéturssýru, óvirkjun með saltpéturssýru með natríumdíkrómati og óvirkjun með sítrónusýru. Hvaða aðferð á að nota fer eftir gerð ryðfríu stálsins og tilgreindum viðmiðum um samþykki.
Hægt er að óvirkja króm-nikkel stáltegundir sem eru tæringarþolnari í 20% (v/v) saltpéturssýrubaði (Mynd 1). Eins og sést í töflunni er hægt að óvirkja ryðfrítt stál sem er minna þolið með því að bæta natríumdíkrómati út í saltpéturssýrubað, sem gerir lausnina oxandi og færari um að mynda óvirka filmu á málmyfirborðinu. Annar möguleiki á að skipta út saltpéturssýru fyrir natríumkrómat er að auka styrk saltpéturssýru í 50% miðað við rúmmál. Bæði viðbót natríumdíkrómats og hærri styrkur saltpéturssýru draga úr líkum á óæskilegri flassmyndun.
Aðferðin við að óvirkja ryðfrítt stál með frjálsri vinnslu (einnig sýnd á mynd 1) er nokkuð frábrugðin þeirri sem notuð er við ófrívirkjað ryðfrítt stál. Þetta er vegna þess að við óvirkjun í dæmigerðu saltpéturssýrubaði eru sum eða öll brennisteinsinnihaldandi vinnsluhæf súlfíð fjarlægð, sem skapar smásjárgöll í yfirborði vinnsluhlutarins.
Jafnvel almennt árangursrík vatnsskolun getur skilið eftir leifar af sýru í þessum ósamfelldum hlutum eftir óvirkjun. Þessi sýra mun síðan ráðast á yfirborð hlutarins nema hún sé hlutleyst eða fjarlægð.
Til að gera ryðfrítt stál, sem auðvelt er að vinna úr, á áhrifaríkan hátt óvirkt hefur Carpenter þróað AAA (Alkali-Acid-Alkali) ferlið, sem hlutleysir leifar af sýru. Þessari óvirkjunaraðferð er hægt að ljúka á innan við tveimur klukkustundum. Hér er ferlið skref fyrir skref:
Eftir að fitu hefur verið fjarlægt skal leggja hlutana í bleyti í 5% natríumhýdroxíðlausn við 71°C til 82°C í 30 mínútur. Skolið síðan hlutana vandlega í vatni. Næst skal leggja hlutinn í 20% (v/v) saltpéturssýrulausn sem inniheldur 22 g/l af natríumdíkrómati í 30 mínútur við 49°C til 60°C. Eftir að hlutinn hefur verið tekinn úr baðinu skal skola hann með vatni og síðan í natríumhýdroxíðlausnina í aðrar 30 mínútur. Skolið hlutinn aftur með vatni og þerrið, og lokið þannig AAA aðferðinni.
Sítrónusýruóvirkjun er sífellt vinsælli hjá framleiðendum sem vilja forðast notkun steinefnasýra eða lausna sem innihalda natríumdíkrómat, sem og förgunarvandamál og meiri öryggisáhyggjur sem fylgja notkun þeirra. Sítrónusýra er talin umhverfisvæn á allan hátt.
Þó að sítrónusýruóvirkjun bjóði upp á aðlaðandi umhverfislegan ávinning, gætu verkstæði sem hafa náð árangri með ólífrænni sýruóvirkjun og hafa engar öryggisáhyggjur viljað halda áfram stefnunni. Ef þessir notendur eru með hreint verkstæði, vel viðhaldið og hreinan búnað, kælivökva lausan við járnmengi og ferli sem skilar góðum árangri, gæti engin raunveruleg þörf verið á breytingum.
Óvirkjun í sítrónusýrubaði hefur reynst gagnleg fyrir fjölbreytt úrval af ryðfríu stáli, þar á meðal nokkrar einstakar gerðir af ryðfríu stáli, eins og sýnt er á mynd 2. Til þæginda er hefðbundin aðferð við óvirkjun saltpéturssýru, eins og sést á mynd 1, tekin með. Athugið að eldri formúlur saltpéturssýru eru gefnar upp í rúmmálshlutfalli, en nýrri styrkur sítrónusýru er gefinn upp í þyngdarhlutfalli. Mikilvægt er að hafa í huga að þegar þessum aðferðum er beitt er mikilvægt að gæta vandlegrar jafnvægis milli bleytitíma, baðhita og styrks til að forðast „blikkmyndun“ sem lýst var áður.
Meðferð með óvirkjun er mismunandi eftir króminnihaldi og vinnslueiginleikum hvers gæðaflokks. Athugið dálkana sem vísa annað hvort til ferlis 1 eða ferlis 2. Eins og sést á mynd 3 felur ferli 1 í sér færri skref en ferli 2.
Rannsóknarstofuprófanir hafa sýnt að sítrónusýruþolunarferlið er líklegra til að „flassa“ en saltpéturssýruferlið. Þættir sem stuðla að þessari árás eru meðal annars of hár baðhiti, of langur bleytitími og mengun baðsins. Sítrónusýruafurðir sem innihalda tæringarhemla og önnur aukefni eins og rakaefni eru fáanlegar á markaði og eru sagðar draga úr næmi fyrir „flasstæringu“.
Lokaval á aðferð við óvirkjun fer eftir þeim viðmiðum sem viðskiptavinurinn setur. Sjá nánari upplýsingar í ASTM A967. Hana má finna á www.astm.org.
Prófanir eru oft framkvæmdar til að meta yfirborð hluta sem hafa verið óvirkjaðir. Spurningin sem þarf að svara er: „Fjarlægir óvirkjun frítt járn og hámarkar tæringarþol frjálsskurðarflokka?“
Það er mikilvægt að prófunaraðferðin passi við einkunnina sem verið er að meta. Of strangar prófanir munu falla á fullkomlega góðu efni, en prófanir sem eru of lausar munu falla á ófullnægjandi hlutum.
Best er að meta ryðfrítt stál í 400 seríunni, sem er úrkomuhert og frískært, í skáp sem getur viðhaldið 100% raka (blautum sýnum) í 24 klukkustundir við 35°C. Þversniðið er oft mikilvægasta yfirborðið, sérstaklega fyrir frískærandi stálflokka. Ein ástæða fyrir þessu er sú að súlfíðið lengist í vélastefnu og sker þetta yfirborð.
Mikilvægustu fleti ætti að setja upp á við, en í 15 til 20 gráðum halla frá lóðréttu yfirborði til að leyfa rakatap. Rétt passívað efni mun varla ryðga, þó það geti sýnt smávægilega bletti.
Einnig er hægt að meta austenísk ryðfrítt stál með rakaprófun. Þegar það er prófað ættu vatnsdropar að vera til staðar á yfirborði sýnisins, sem gefur til kynna frítt járn ef ryð er til staðar.
Aðferðirnar við að gera algengar, frískurðandi og ófrískurðandi ryðfríar stáltegundir óvirkar í sítrónu- eða saltpéturssýrulausnum krefjast mismunandi ferla. Mynd 3 hér að neðan sýnir nánari upplýsingar um val á ferli.
(a) Stillið pH með natríumhýdroxíði. (b) Sjá mynd 3. (c) Na2Cr2O7 er 3 únsur/gallon (22 g/l) natríumdíkrómat í 20% saltpéturssýru. Annar valkostur við þessa blöndu er 50% saltpéturssýra án natríumdíkrómats.
Hraðari aðferð er að nota lausnina í ASTM A380, „Staðlað ferli fyrir hreinsun, afkalkun og óvirkjun á hlutum, búnaði og kerfum úr ryðfríu stáli.“ Prófið felst í því að þurrka hlutinn með koparsúlfat/brennisteinssýrulausn, halda honum blautum í 6 mínútur og fylgjast með koparhúðun. Sem valkostur er hægt að dýfa hlutnum í lausnina í 6 mínútur. Ef járnið leysist upp á sér koparhúðun stað. Þetta próf ætti ekki að nota á yfirborð matvælavinnsluhluta. Einnig ætti það ekki að nota fyrir 400 seríu martensítísk eða lágkrómhúðuð ferrítísk stál þar sem falskar jákvæðar niðurstöður geta komið fram.
Sögulega hefur 5% saltúðaprófið við 35°C (95°F) einnig verið notað til að meta óvirk sýni. Þetta próf er of strangt fyrir sumar tegundir og er almennt ekki krafist til að staðfesta að óvirkjun sé virk.
Forðist að nota of mikið af klóríðum, sem geta valdið skaðlegum skyndiárásum. Ef mögulegt er, notið aðeins hágæða vatn með minna en 50 milljónarhluta (ppm) af klóríði. Kranavatn er venjulega nægilegt og þolir allt að nokkur hundruð ppm af klóríði í sumum tilfellum.
Mikilvægt er að skipta reglulega um baðkarið til að forðast tap á óvirkjunarmöguleikum sem geta leitt til yfirblossunar og skemmda á hlutum. Baðkarið ætti að vera haldið við rétt hitastig, þar sem sveiflur í hitastigi geta valdið staðbundinni tæringu.
Mikilvægt er að viðhalda mjög nákvæmri áætlun um lausnaskipti meðan á mikilli framleiðslu stendur til að lágmarka líkur á mengun. Viðmiðunarsýni var notað til að prófa virkni baðsins. Ef sýnið er skemmt er kominn tími til að skipta um baðið.
Vinsamlegast tilgreinið að sumar vélar framleiða eingöngu ryðfrítt stál; notið sama kælimiðil til að skera ryðfrítt stál, að undanskildum öllum öðrum málmum.
Hlutar DO-rekka eru meðhöndlaðir sérstaklega til að koma í veg fyrir snertingu málma við málm. Þetta er sérstaklega mikilvægt fyrir frjálsa vinnslu á ryðfríu stáli, þar sem frjálsflæðandi óvirkjunar- og skollausnir eru nauðsynlegar til að dreifa tæringarefnum í súlfíðum og forðast myndun sýruvasa.
Ekki má óvirkja hluti úr karbúruðu eða nítríðuðu ryðfríu stáli. Tæringarþol hluta sem þannig eru meðhöndlaðir getur minnkað svo mikið að þeir myndu verða fyrir áhrifum í óvirkjunarbaðinu.
Notið ekki járnverkfæri í verkstæði sem er ekki sérstaklega hreint. Hægt er að forðast stálkorn með því að nota karbít- eða keramikverkfæri.
Ekki gleyma að tæring getur myndast í óvirkjunarbaðinu ef hlutinn er ekki hitameðhöndlaður á réttan hátt. Hákolefnis- og krómmartensít-efni verða að vera herð til að tryggja tæringarþol.
Óvirkjun er venjulega framkvæmd eftir síðari herðingu við hitastig sem viðheldur tæringarþol.
Ekki hunsa styrk saltpéturssýrunnar í óvirkjunarbaðinu. Reglulegar athuganir ættu að vera gerðar með einföldu títrunaraðferðinni sem Carpenter býður upp á. Ekki óvirkja fleiri en eitt ryðfrítt stál í einu. Þetta kemur í veg fyrir kostnaðarsaman rugling og forðast galvanísk viðbrögð.
Um höfundana: Terry A. DeBold er sérfræðingur í rannsóknum og þróun á ryðfríu stáli og James W. Martin er málmvinnsluaðili hjá Carpenter Technology Corp. (Reading, Pennsylvaníu).
Í heimi þar sem kröfur um yfirborðsáferð eru sífellt strangari eru einfaldar mælingar á „hrjúfleika“ enn gagnlegar. Við skulum skoða hvers vegna yfirborðsmælingar eru mikilvægar og hvernig hægt er að athuga þær í verkstæðinu með háþróuðum flytjanlegum mælitækjum.
Ertu viss um að þú hafir bestu innsetninguna fyrir þessa beygjuaðgerð? Athugaðu flísina, sérstaklega ef hún er ekki eftirlitsskyld. Eiginleikar flísarinnar geta sagt þér margt.