Jūs esat nodrošinājis, ka detaļas ir izgatavotas atbilstoši specifikācijām. Tagad pārliecinieties, ka esat veicis pasākumus, lai aizsargātu šīs detaļas apstākļos, kādus sagaida jūsu klienti.#basic
Pasivācija joprojām ir kritisks solis, lai maksimāli palielinātu nerūsējošā tērauda detaļu un mezglu pamata izturību pret koroziju. Tā var būt izšķiroša starp apmierinošu veiktspēju un priekšlaicīgu bojājumu. Nepareizi veikta pasivācija faktiski var izraisīt koroziju.
Pasivācija ir pēcapstrādes metode, kas maksimāli palielina sagataves ražošanā izmantoto nerūsējošā tērauda sakausējumu izturību pret koroziju. Tā nav atkaļķošanas apstrāde, kā arī krāsas pārklājums.
Nav vispārējas vienprātības par precīzu pasivācijas darbības mehānismu. Taču ir skaidrs, ka pasivētā nerūsējošā tērauda virsmā ir aizsargājoša oksīda plēve. Tiek uzskatīts, ka šī neredzamā plēve ir ārkārtīgi plāna, mazāka par 0,0000001 collu bieza, aptuveni 1/100 000 no cilvēka mata biezuma!
Tīra, tikko apstrādāta, pulēta vai kodināta nerūsējošā tērauda detaļa automātiski iegūs šo oksīda plēvi, jo tā nonāk saskarē ar atmosfēras skābekli. Ideālos apstākļos šis aizsargājošais oksīda slānis pilnībā pārklāj visas detaļas virsmas.
Tomēr praksē piesārņotāji, piemēram, darbnīcas netīrumi vai dzelzs daļiņas no griezējinstrumentiem, apstrādes laikā var nokļūt uz nerūsējošā tērauda detaļu virsmas. Ja šie svešķermeņi netiek noņemti, tie var samazināt sākotnējās aizsargplēves efektivitāti.
Apstrādes laikā neliels daudzums brīvā dzelzs var nodilt no instrumenta un pāriet uz nerūsējošā tērauda sagataves virsmu. Dažos gadījumos uz detaļas var parādīties plāns rūsas slānis. Patiesībā tā ir tērauda korozija ar instrumentu, nevis pamatmetāla. Reizēm griezējinstrumentu vai to korozijas produktu iestrādātas tērauda daļiņas var izraisīt pašas detaļas eroziju.
Tāpat detaļas virsmai var pielipt nelielas dzelzs darbnīcas netīrumu daļiņas. Lai gan apstrādātā stāvoklī metāls var izskatīties spīdīgs, pēc saskares ar gaisu neredzamas brīvā dzelzs daļiņas var izraisīt virsmas rūsēšanu.
Problēmas var radīt arī atklāti sulfīdi. Tie rodas, pievienojot sēru nerūsējošajam tēraudam, lai uzlabotu apstrādājamību. Sulfīdi palielina sakausējuma spēju veidot skaidas apstrādes laikā, kuras var pilnībā atdalīties no griezējinstrumenta. Ja detaļas netiek pareizi pasivētas, sulfīdi var kļūt par virsmas korozijas sākumpunktu uz ražotajiem izstrādājumiem.
Abos gadījumos pasivācija ir nepieciešama, lai maksimāli palielinātu nerūsējošā tērauda dabisko izturību pret koroziju. Tā noņem virsmas piesārņotājus, piemēram, dzelzs darbnīcas netīrumu daļiņas un dzelzs daļiņas griezējinstrumentos, kas var veidot rūsu vai kļūt par korozijas sākumpunktu. Pasivācija noņem arī sulfīdus, kas ir pakļauti brīvi griežamu nerūsējošā tērauda sakausējumu virsmai.
Vislabāko korozijas izturību nodrošina divpakāpju procedūra: 1. Tīrīšana — pamata, bet dažreiz aizmirsta procedūra; 2. Skābes vanna vai pasivācijas apstrāde.
Tīrīšanai vienmēr jābūt prioritātei. Lai nodrošinātu optimālu izturību pret koroziju, virsmas ir rūpīgi jānotīra no taukiem, dzesēšanas šķidruma vai citiem darbnīcas gružiem. Apstrādes gružus vai citus darbnīcas netīrumus var uzmanīgi noslaucīt no detaļas. Tehnoloģiju eļļu vai dzesēšanas šķidrumu noņemšanai var izmantot komerciālus attaukošanas līdzekļus vai tīrīšanas līdzekļus. Svešķermeņi, piemēram, termiskie oksīdi, var būt jānoņem ar tādām metodēm kā slīpēšana vai kodināšana.
Dažreiz mašīnas operators var izlaist pamata tīrīšanu, kļūdaini domājot, ka tīrīšana un pasivācija notiks vienlaicīgi, vienkārši iemērcot ar taukiem piesūcinātu detaļu skābes vannā. Tas nenotiks. Turpretī piesārņota tauki reaģē ar skābi, veidojot gaisa burbuļus. Šie burbuļi sakrājas uz sagataves virsmas un traucē pasivāciju.
Situāciju vēl vairāk pasliktina tas, ka pasivācijas šķīdumu, kas dažkārt satur augstu hlorīdu koncentrāciju, piesārņojums var izraisīt "uzliesmošanu". Atšķirībā no vēlamās oksīda plēves iegūšanas ar spīdīgu, tīru un korozijizturīgu virsmu, zibspuldzes kodināšana var izraisīt stipri iegravētu vai aptumšotu virsmu — virsmas bojājumus, ko pasivācija ir paredzēta, lai optimizētu.
No martensīta nerūsējošā tērauda [magnētisks, vidēji izturīgs pret koroziju, tecēšanas robeža līdz aptuveni 280 ksi (1930 MPa)] izgatavotas detaļas tiek rūdītas paaugstinātā temperatūrā un pēc tam atlaidinātas, lai nodrošinātu vēlamo cietību un mehāniskās īpašības. Nokrišņu cietināšanas sakausējumus, kuriem ir labāka izturība un izturība pret koroziju nekā martensīta sakausējumiem, var apstrādāt ar šķīduma metodi, daļēji apstrādāt, novecināt zemākā temperatūrā un pēc tam pabeigt.
Šajā gadījumā detaļa pirms termiskās apstrādes ir rūpīgi jānotīra ar attaukošanas līdzekli vai tīrīšanas līdzekli, lai noņemtu jebkādas griešanas šķidruma pēdas. Pretējā gadījumā uz detaļas palikušais griešanas šķidrums var izraisīt pārmērīgu oksidēšanos. Šis apstāklis ​​var izraisīt pārāk maza izmēra detaļu iedobumus pēc tam, kad plāva ir noņemta ar skābi vai abrazīvām metodēm. Ja griešanas šķidrums paliek uz spīdīgām, sacietētām detaļām, piemēram, vakuuma krāsnī vai aizsargatmosfērā, var notikt virsmas carburizācija, kā rezultātā samazinās izturība pret koroziju.
Pēc rūpīgas tīrīšanas nerūsējošā tērauda detaļas var iegremdēt pasivējošā skābes vannā. Var izmantot jebkuru no trim metodēm – slāpekļskābes pasivāciju, slāpekļskābes pasivāciju ar nātrija dihromātu un citronskābes pasivāciju. Izmantojamā metode ir atkarīga no nerūsējošā tērauda markas un noteiktajiem pieņemšanas kritērijiem.
Korozijizturīgākas hroma-niķeļa markas var pasivēt 20 % (v/v) slāpekļskābes vannā (1. attēls). Kā parādīts tabulā, mazāk izturīgu nerūsējošo tēraudu var pasivēt, slāpekļskābes vannai pievienojot nātrija dihromātu, padarot šķīdumu oksidējošāku un spējīgāku veidot pasīvu plēvi uz metāla virsmas. Vēl viena iespēja slāpekļskābes aizstāšanai ar nātrija hromātu ir palielināt slāpekļskābes koncentrāciju līdz 50 % pēc tilpuma. Gan nātrija dihromāta pievienošana, gan augstāka slāpekļskābes koncentrācija samazina nevēlamas uzliesmojuma iespējamību.
Brīvi apstrādājamo nerūsējošo tēraudu pasivēšanas procedūra (parādīta arī 1. attēlā) nedaudz atšķiras no brīvi apstrādājamo nerūsējošo tēraudu marku pasivēšanas procedūras. Tas ir tāpēc, ka pasivācijas laikā tipiskā slāpekļskābes vannā tiek noņemti daži vai visi sēru saturošie apstrādājamās markas sulfīdi, radot mikroskopiskus pārtraukumus apstrādātās detaļas virsmā.
Pat parasti efektīva skalošana ar ūdeni pēc pasivācijas var atstāt skābes paliekas šajās nepilnībās. Šī skābe pēc tam uzbruks detaļas virsmai, ja vien tā netiks neitralizēta vai noņemta.
Lai efektīvi pasivētu viegli apstrādājamu nerūsējošo tēraudu, Carpenter ir izstrādājis AAA (sārmu-skābju-sārmu) procesu, kas neitralizē atlikušo skābi. Šo pasivācijas metodi var pabeigt mazāk nekā 2 stundās. Šeit ir soli pa solim sniegts process:
Pēc attaukošanas detaļas 30 minūtes iemērc 5 % nātrija hidroksīda šķīdumā 71 °C līdz 82 °C temperatūrā. Pēc tam detaļas rūpīgi noskalo ūdenī. Pēc tam detaļu uz 30 minūtēm iegremdē 20 % (v/v) slāpekļskābes šķīdumā, kas satur 22 g/l nātrija dihromāta 49 °C līdz 60 °C temperatūrā. Pēc detaļas izņemšanas no vannas noskalo to ar ūdeni un pēc tam vēl uz 30 minūtēm iegremdē nātrija hidroksīda šķīdumā. Vēlreiz noskalo detaļu ar ūdeni un nosusina, pabeidzot AAA metodi.
Citronskābes pasivēšana kļūst arvien populārāka ražotāju vidū, kuri vēlas izvairīties no minerālskābju vai nātrija dihromātu saturošu šķīdumu lietošanas, kā arī no to utilizācijas problēmām un lielākām bažām par drošību. Citronskābe tiek uzskatīta par videi draudzīgu visos aspektos.
Lai gan citronskābes pasivācija piedāvā pievilcīgas vides priekšrocības, darbnīcas, kurām ir bijuši veiksmīgi neorganiskās skābes pasivācijas paņēmieni un kurām nav bažu par drošību, varētu vēlēties turpināt iesākto. Ja šiem lietotājiem ir tīra darbnīca, labi uzturēts un tīrs aprīkojums, dzesēšanas šķidrums bez dzelzs piemaisījumiem un process, kas dod labus rezultātus, izmaiņas var nebūt nepieciešamas.
Ir konstatēts, ka pasivācija citronskābes vannā ir noderīga plašam nerūsējošā tērauda klāstam, tostarp vairākām atsevišķām nerūsējošā tērauda kategorijām, kā parādīts 2. attēlā. Ērtības labad ir iekļauta tradicionālā slāpekļskābes pasivācijas metode, kas parādīta 1. attēlā. Ņemiet vērā, ka vecākas slāpekļskābes formulas ir izteiktas tilpuma procentos, bet jaunākas citronskābes koncentrācijas ir izteiktas svara procentos. Ir svarīgi atzīmēt, ka, īstenojot šīs procedūras, ir ļoti svarīgi rūpīgi līdzsvarot mērcēšanas laiku, vannas temperatūru un koncentrāciju, lai izvairītos no iepriekš aprakstītās "uzliesmošanas".
Pasivācijas apstrāde atšķiras atkarībā no hroma satura un katras markas apstrādes īpašībām. Ņemiet vērā kolonnas, kas atsaucas vai nu uz 1., vai 2. procesu. Kā parādīts 3. attēlā, 1. procesā ir mazāk darbību nekā 2. procesā.
Laboratorijas testi ir parādījuši, ka citronskābes pasivācijas process ir vairāk pakļauts "uzliesmojumam" nekā slāpekļskābes process. Faktori, kas veicina šo uzbrukumu, ir pārāk augsta vannas temperatūra, pārāk ilgs mērcēšanas laiks un vannas piesārņojums. Citronskābes produkti, kas satur korozijas inhibitorus un citas piedevas, piemēram, mitrinātājus, ir komerciāli pieejami, un tiek ziņots, ka tie samazina uzņēmību pret "uzliesmojuma koroziju".
Pasivācijas metodes galīgā izvēle būs atkarīga no klienta noteiktajiem pieņemšanas kritērijiem. Sīkāku informāciju skatiet ASTM A967 standartā. Tas ir pieejams vietnē www.astm.org.
Bieži tiek veikti testi, lai novērtētu pasivētu detaļu virsmu. Jautājums, uz kuru jāatbild, ir: "Vai pasivācija noņem brīvo dzelzi un optimizē automatizētu griešanas materiālu izturību pret koroziju?"
Ir svarīgi, lai testa metode atbilstu vērtējamajai klasei. Pārāk stingri testi neizturēs pilnīgi labu materiālu pārbaudi, savukārt pārāk vaļīgi testi neizturēs neapmierinošas detaļas.
400. sērijas nokrišņu cietēšanas un brīvas apstrādes nerūsējošos tēraudus vislabāk novērtēt skapī, kas spēj uzturēt 100% mitrumu (mitrus paraugus) 24 stundas 35°C temperatūrā. Šķērsgriezums bieži vien ir vissvarīgākā virsma, īpaši brīvas griešanas šķirnēm. Viens no iemesliem ir tas, ka sulfīds ir pagarināts apstrādes virzienā, krustojoties ar šo virsmu.
Kritiskās virsmas jānovieto uz augšu, bet 15 līdz 20 grādu leņķī no vertikāles, lai nodrošinātu mitruma zudumu. Pareizi pasivēts materiāls gandrīz nerūsēs, lai gan uz tā var parādīties nelieli traipi.
Austenīta nerūsējošā tērauda markas var novērtēt arī ar mitruma testu. Veicot šādu testu, uz parauga virsmas jābūt ūdens pilieniem, kas norāda uz brīvu dzelzi ar jebkādu rūsas klātbūtni.
Bieži izmantoto brīvi griežamo un nebrīvi griežamo nerūsējošo tēraudu pasivēšanas procedūras citronskābes vai slāpekļskābes šķīdumos prasa atšķirīgus procesus. 3. attēlā sniegta sīkāka informācija par procesa izvēli.
(a) Pielāgojiet pH līmeni ar nātrija hidroksīdu. (b) Skatīt 3. attēlu. (c) Na2Cr2O7 atbilst 3 uncēm/galonam (22 g/l) nātrija dihromāta 20% slāpekļskābē. Šī maisījuma alternatīva ir 50% slāpekļskābe bez nātrija dihromāta.
Ātrāka metode ir izmantot šķīdumu, kas aprakstīts ASTM A380 standartā “Standarta prakse nerūsējošā tērauda detaļu, iekārtu un sistēmu tīrīšanai, atkaļķošanai un pasivēšanai”. Tests sastāv no detaļas noslaucīšanas ar vara sulfāta/sērskābes šķīdumu, tās mitrināšanas 6 minūtes un vara pārklājuma novērošanas. Kā alternatīvu detaļu var iegremdēt šķīdumā uz 6 minūtēm. Ja dzelzs izšķīst, notiek vara pārklājums. Šo testu nedrīkst izmantot pārtikas pārstrādes detaļu virsmām. To nedrīkst izmantot arī 400. sērijas martensīta vai zema hroma ferīta tēraudiem, jo ​​var rasties kļūdaini pozitīvi rezultāti.
Vēsturiski pasivētu paraugu novērtēšanai tika izmantots arī 5 % sāls izsmidzināšanas tests 35 °C temperatūrā. Šis tests dažām šķirnēm ir pārāk stingrs un parasti nav nepieciešams, lai apstiprinātu pasivācijas efektivitāti.
Izvairieties no pārmērīga hlorīdu lietošanas, jo tas var izraisīt kaitīgus pēkšņus ūdens uzliesmojumus. Ja iespējams, izmantojiet tikai augstas kvalitātes ūdeni ar mazāk nekā 50 daļiņām uz miljonu (ppm) hlorīdu. Parasti pietiek ar krāna ūdeni, kas dažos gadījumos var izturēt līdz pat vairākiem simtiem ppm hlorīdu.
Ir svarīgi regulāri nomainīt vannu, lai izvairītos no pasivācijas potenciāla zuduma, kas var izraisīt uzliesmojumu un detaļu bojājumus. Vanna jāuztur atbilstošā temperatūrā, jo temperatūras svārstības var izraisīt lokālu koroziju.
Augstas ražošanas apjomiem ir svarīgi ievērot ļoti specifisku šķīduma maiņas grafiku, lai samazinātu piesārņojuma iespējamību. Lai pārbaudītu vannas efektivitāti, tika izmantots kontroles paraugs. Ja paraugs ir bojāts, ir pienācis laiks nomainīt vannu.
Lūdzu, norādiet, ka noteiktas mašīnas ražo tikai nerūsējošo tēraudu; nerūsējošā tērauda griešanai izmantojiet to pašu ieteicamo dzesēšanas šķidrumu, izņemot visus pārējos metālus.
DO plauktu detaļas tiek apstrādātas atsevišķi, lai izvairītos no metāla saskares ar metālu. Tas ir īpaši svarīgi brīvi apstrādājamam nerūsējošajam tēraudam, jo ​​brīvi plūstoši pasivācijas un skalošanas šķīdumi ir nepieciešami, lai izkliedētu korozijas produktus sulfīdos un novērstu skābju kabatu veidošanos.
Nepasivēt cementētas vai nitridētas nerūsējošā tērauda detaļas. Šādi apstrādātu detaļu korozijas izturība var samazināties tiktāl, ka tās tiktu pakļautas pasivācijas vannai.
Nelietojiet dzelzs instrumentus darbnīcas vidē, kas nav īpaši tīra. Tērauda graudu veidošanos var novērst, izmantojot karbīda vai keramikas instrumentus.
Neaizmirstiet, ka pasivācijas vannā var rasties korozija, ja detaļa netiek pareizi termiski apstrādāta. Lai nodrošinātu izturību pret koroziju, augsta oglekļa un hroma satura martensītiskās klases ir jārūda.
Pasivāciju parasti veic pēc sekojošas atlaidināšanas, izmantojot temperatūras, kas saglabā izturību pret koroziju.
Neignorējiet slāpekļskābes koncentrāciju pasivācijas vannā. Regulāras pārbaudes jāveic, izmantojot vienkāršo titrēšanas procedūru, ko piedāvā Carpenter. Nepasivēt vairāk nekā vienu nerūsējošo tēraudu vienlaikus. Tas novērš dārgu apjukumu un izvairās no galvaniskām reakcijām.
Par autoriem: Terijs A. Debolds ir nerūsējošā tērauda sakausējumu pētniecības un attīstības speciālists, un Džeimss V. Mārtins ir stieņu metalurgs uzņēmumā Carpenter Technology Corp. (Redinga, Pensilvānijas štats).
Arvien stingrāku virsmas apdares specifikāciju pasaulē vienkārši "raupjuma" mērījumi joprojām ir noderīgi. Apskatīsim, kāpēc virsmas mērīšana ir svarīga un kā to var pārbaudīt ražošanas telpās ar moderniem pārnēsājamiem mērinstrumentiem.
Vai esat pārliecināts, ka jums ir vispiemērotākā ieliktne šai virpošanas operācijai? Pārbaudiet skaidu, it īpaši, ja tā ir atstāta bez uzraudzības. Skaidas īpašības var daudz ko pateikt.