Anda telah memastikan bahawa bahagian-bahagian tersebut dimesin mengikut spesifikasi. Sekarang, pastikan anda telah mengambil langkah untuk melindungi bahagian-bahagian ini dalam keadaan yang diharapkan oleh pelanggan anda. #asas
Pempasifan kekal sebagai langkah kritikal dalam memaksimumkan rintangan kakisan asas bahagian dan pemasangan mesin keluli tahan karat. Ia boleh membuat perbezaan antara prestasi yang memuaskan dan kegagalan pramatang. Jika dilaksanakan dengan tidak betul, pempasifan sebenarnya boleh menyebabkan kakisan.
Pasivasi ialah kaedah pasca fabrikasi yang memaksimumkan rintangan kakisan yang wujud pada aloi keluli tahan karat yang menghasilkan bahan kerja. Ia bukanlah rawatan penyahkerakan, mahupun salutan cat.
Tiada konsensus umum tentang mekanisme tepat bagaimana pasifasi berfungsi. Tetapi sudah pasti terdapat filem oksida pelindung pada permukaan keluli tahan karat yang dipasifkan. Filem halimunan ini dianggap sangat nipis, kurang daripada 0.0000001 inci tebal, kira-kira 1/100,000 ketebalan rambut manusia!
Bahagian keluli tahan karat yang bersih, baru dimesin, digilap atau dijeruk akan secara automatik memperoleh filem oksida ini kerana pendedahannya kepada oksigen atmosfera. Di bawah keadaan ideal, lapisan oksida pelindung ini meliputi sepenuhnya semua permukaan bahagian tersebut.
Walau bagaimanapun, dalam praktiknya, bahan cemar seperti kotoran kedai atau zarah besi daripada alat pemotong boleh berpindah ke permukaan bahagian keluli tahan karat semasa pemesinan. Jika tidak disingkirkan, benda asing ini boleh mengurangkan keberkesanan filem pelindung asal.
Semasa pemesinan, sedikit besi bebas boleh menghakis alat dan berpindah ke permukaan bahan kerja keluli tahan karat. Dalam beberapa kes, lapisan karat nipis mungkin muncul pada bahagian tersebut. Ini sebenarnya adalah kakisan keluli oleh alat, bukan logam asas. Kadangkala, celah zarah keluli terbenam daripada alat pemotong atau produk kakisannya boleh menyebabkan hakisan pada bahagian itu sendiri.
Begitu juga, zarah-zarah kecil kotoran bengkel ferus mungkin melekat pada permukaan bahagian tersebut. Walaupun logam mungkin kelihatan berkilat dalam keadaan mesin, selepas terdedah kepada udara, zarah-zarah besi bebas yang tidak kelihatan boleh menyebabkan pengaratan permukaan.
Sulfida yang terdedah juga boleh menjadi masalah. Ia datang daripada penambahan sulfur pada keluli tahan karat untuk meningkatkan kebolehmesinan. Sulfida meningkatkan keupayaan aloi untuk membentuk serpihan semasa pemesinan, yang boleh terkelupas sepenuhnya dari alat pemotong. Melainkan bahagian-bahagiannya dipasifkan dengan betul, sulfida boleh menjadi titik permulaan kakisan permukaan pada produk pembuatan.
Dalam kedua-dua kes, pasifasi diperlukan untuk memaksimumkan rintangan kakisan semula jadi keluli tahan karat. Ia menyingkirkan bahan cemar permukaan, seperti zarah kotoran kedai ferus dan zarah besi dalam alat pemotong, yang boleh membentuk karat atau menjadi titik permulaan kakisan. Pasifasi juga menyingkirkan sulfida yang terdedah pada permukaan aloi keluli tahan karat pemotongan bebas.
Prosedur dua langkah memberikan ketahanan kakisan yang terbaik: 1. Pembersihan, prosedur asas tetapi kadangkala diabaikan; 2. Rawatan mandian asid atau pasivasi.
Pembersihan harus sentiasa menjadi keutamaan. Permukaan mesti dibersihkan sepenuhnya daripada gris, bahan penyejuk atau serpihan bengkel lain untuk ketahanan kakisan yang optimum. Serpihan pemesinan atau kotoran bengkel lain boleh dilap dengan teliti dari bahagian tersebut. Penyahgris atau pembersih komersial boleh digunakan untuk menanggalkan minyak proses atau bahan penyejuk. Bahan asing seperti oksida terma mungkin perlu ditanggalkan melalui kaedah seperti pengisaran atau penjerukan.
Kadangkala pengendali mesin mungkin melangkau pembersihan asas, kerana tersilap berfikir bahawa pembersihan dan pempasifan akan berlaku serentak dengan hanya mencelupkan bahagian yang sarat dengan gris ke dalam tab mandi asid. Ini tidak akan berlaku. Sebaliknya, gris yang tercemar bertindak balas dengan asid untuk membentuk buih udara. Gelembung-gelembung ini terkumpul pada permukaan bahan kerja dan mengganggu pempasifan.
Lebih buruk lagi, pencemaran larutan pasifasi, yang kadangkala mengandungi kepekatan klorida yang tinggi, boleh menyebabkan "kelipan". Tidak seperti mendapatkan filem oksida yang diingini dengan permukaan yang berkilat, bersih dan tahan kakisan, pengukiran kilat boleh mengakibatkan permukaan yang terukir teruk atau gelap—kemerosotan permukaan yang direka bentuk untuk dioptimumkan oleh pasifasi.
Bahagian yang diperbuat daripada keluli tahan karat martensitik [magnetik, sederhana tahan kakisan, kekuatan alah sehingga kira-kira 280 ksi (1930 MPa)] dikeraskan pada suhu tinggi dan kemudian ditempa untuk memastikan kekerasan dan sifat mekanikal yang diingini. Aloi boleh dikeraskan pemendakan, yang mempunyai kekuatan dan rintangan kakisan yang lebih baik daripada aloi martensitik, boleh dirawat larutan, dimesin separa, dituai pada suhu yang lebih rendah dan kemudian disiapkan.
Dalam kes ini, bahagian tersebut mesti dibersihkan dengan teliti menggunakan penyahgris atau pembersih untuk menghilangkan sebarang kesan bendalir pemotongan sebelum rawatan haba. Jika tidak, bendalir pemotongan yang tinggal pada bahagian tersebut boleh menyebabkan pengoksidaan yang berlebihan. Keadaan ini boleh menyebabkan bahagian yang terlalu kecil kemek selepas kerak telah disingkirkan melalui kaedah asid atau kasar. Jika bendalir pemotongan dibiarkan kekal pada bahagian yang cerah dan keras, seperti dalam relau vakum atau atmosfera pelindung, pengkarbonan permukaan boleh berlaku, mengakibatkan kehilangan rintangan kakisan.
Selepas pembersihan menyeluruh, bahagian keluli tahan karat boleh direndam dalam rendaman asid pasif. Mana-mana tiga kaedah boleh digunakan – pasifasi asid nitrik, pasifasi asid nitrik dengan natrium dikromat dan pasifasi asid sitrik. Kaedah yang hendak digunakan bergantung pada gred keluli tahan karat dan kriteria penerimaan yang ditentukan.
Gred krom-nikel yang lebih tahan kakisan boleh dipasifkan dalam rendaman asid nitrik 20% (v/v) (Rajah 1). Seperti yang ditunjukkan dalam jadual, keluli tahan karat yang kurang tahan boleh dipasifkan dengan menambahkan natrium dikromat ke dalam rendaman asid nitrik, menjadikan larutan lebih teroksida dan mampu membentuk filem pasif pada permukaan logam. Satu lagi pilihan untuk menggantikan asid nitrik dengan natrium kromat adalah dengan meningkatkan kepekatan asid nitrik kepada 50% mengikut isipadu. Kedua-dua penambahan natrium dikromat dan kepekatan asid nitrik yang lebih tinggi mengurangkan kemungkinan kilatan yang tidak diingini.
Prosedur untuk memasifkan keluli tahan karat pemesinan bebas (juga ditunjukkan dalam Rajah 1) agak berbeza daripada prosedur untuk gred keluli tahan karat bukan pemesinan bebas. Ini kerana semasa pemasifan dalam mandian asid nitrik biasa, sebahagian atau semua sulfida gred boleh mesin yang mengandungi sulfur disingkirkan, menghasilkan ketakselanjaran mikroskopik pada permukaan bahagian yang dimesin.
Walaupun bilasan air yang secara amnya berkesan boleh meninggalkan asid sisa dalam ketakselanjaran ini selepas pempasifan. Asid ini kemudiannya akan menyerang permukaan bahagian melainkan ia dineutralkan atau disingkirkan.
Untuk memasifkan keluli tahan karat yang mudah dimesin dengan berkesan, Carpenter telah membangunkan proses AAA (Alkali-Asid-Alkali) yang meneutralkan asid baki. Kaedah pemasifan ini boleh disiapkan dalam masa kurang daripada 2 jam. Berikut ialah proses langkah demi langkah:
Selepas penyahgris, rendam bahagian-bahagian tersebut dalam larutan natrium hidroksida 5% pada suhu 71°C hingga 82°C selama 30 minit. Kemudian, bilas bahagian-bahagian tersebut dengan teliti di dalam air. Seterusnya, rendam bahagian tersebut selama 30 minit dalam larutan asid nitrik 20% (v/v) yang mengandungi 22 g/l natrium dikromat pada suhu 49°C hingga 60°C. Selepas mengeluarkan bahagian dari tab mandi, bilas dengan air dan kemudian rendamkannya dalam larutan natrium hidroksida selama 30 minit lagi. Bilas bahagian tersebut sekali lagi dengan air dan keringkan, lengkapkan kaedah AAA.
Pempasifan asid sitrik semakin popular dalam kalangan pengeluar yang ingin mengelakkan penggunaan asid mineral atau larutan yang mengandungi natrium dikromat, serta isu pelupusan dan kebimbangan keselamatan yang lebih besar yang berkaitan dengan penggunaannya. Asid sitrik dianggap mesra alam dalam semua cara.
Walaupun pasifasi asid sitrik menawarkan kelebihan alam sekitar yang menarik, kedai-kedai yang telah berjaya dengan pasifasi asid tak organik dan tidak mempunyai kebimbangan keselamatan mungkin mahu terus menggunakan kaedah ini. Jika pengguna ini mempunyai kedai yang bersih, peralatan yang diselenggara dengan baik dan bersih, penyejuk bebas daripada pengotoran kedai ferus, dan proses yang menghasilkan hasil yang baik, mungkin tiada keperluan sebenar untuk perubahan.
Pempasifan dalam rendaman asid sitrik didapati berguna untuk pelbagai jenis keluli tahan karat, termasuk beberapa gred keluli tahan karat individu, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Untuk kemudahan, kaedah pempasifan asid nitrik tradisional dalam Rajah 1 disertakan. Ambil perhatian bahawa formulasi asid nitrik yang lebih lama dinyatakan dalam peratus isipadu, manakala kepekatan asid sitrik yang lebih baharu dinyatakan dalam peratus berat. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa semasa melaksanakan prosedur ini, pengimbangan masa rendaman, suhu rendaman dan kepekatan yang teliti adalah penting untuk mengelakkan "kelipan" yang diterangkan sebelum ini.
Rawatan pasif berbeza-beza mengikut kandungan kromium dan ciri pemesinan setiap gred. Perhatikan lajur yang merujuk sama ada Proses 1 atau Proses 2. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3, Proses 1 melibatkan langkah yang lebih sedikit daripada Proses 2.
Ujian makmal telah menunjukkan bahawa proses pasivasi asid sitrik lebih mudah terdedah kepada "karat kilat" berbanding proses asid nitrik. Faktor-faktor yang menyumbang kepada serangan ini termasuk suhu mandian yang terlalu tinggi, masa rendaman yang terlalu lama, dan pencemaran mandian. Produk asid sitrik yang mengandungi perencat kakisan dan bahan tambahan lain seperti agen pembasahan boleh didapati secara komersial dan dilaporkan dapat mengurangkan kerentanan terhadap "karat kilat".
Pilihan muktamad kaedah pasifasi bergantung pada kriteria penerimaan yang dikenakan oleh pelanggan. Lihat ASTM A967 untuk butiran lanjut. Ia boleh diakses di www.astm.org.
Ujian sering dilakukan untuk menilai permukaan bahagian yang dipasifkan. Persoalan yang perlu dijawab ialah, "Adakah pasifasi menyingkirkan besi bebas dan mengoptimumkan rintangan kakisan gred pemotongan bebas?"
Adalah penting bahawa kaedah ujian sepadan dengan gred yang dinilai. Ujian yang terlalu ketat akan menggagalkan bahan yang sempurna, manakala ujian yang terlalu longgar akan lulus bahagian yang tidak memuaskan.
Keluli tahan karat pengerasan pemendakan dan pemesinan bebas siri 400 dinilai paling baik dalam kabinet yang mampu mengekalkan kelembapan 100% (sampel basah) selama 24 jam pada suhu 95°F (35°C). Keratan rentas selalunya merupakan permukaan yang paling kritikal, terutamanya untuk gred pemotongan bebas. Salah satu sebabnya ialah sulfida memanjang dalam arah mesin, bersilang dengan permukaan ini.
Permukaan kritikal perlu diletakkan ke atas, tetapi pada sudut 15 hingga 20 darjah dari menegak untuk membolehkan kehilangan lembapan. Bahan yang dipasifkan dengan betul tidak akan berkarat, walaupun ia mungkin menunjukkan sedikit noda.
Gred keluli tahan karat austenit juga boleh dinilai melalui ujian kelembapan. Apabila diuji sedemikian, titisan air harus terdapat pada permukaan sampel, menunjukkan besi bebas dengan kehadiran sebarang karat.
Prosedur untuk memasifkan keluli tahan karat pemotongan bebas dan bukan pemotongan bebas yang biasa digunakan dalam larutan asid sitrik atau nitrik memerlukan proses yang berbeza. Rajah 3 di bawah memberikan butiran tentang pemilihan proses.
(a) Laraskan pH dengan natrium hidroksida. (b) Lihat Rajah 3 (c) Na2Cr2O7 mewakili 3 oz/galon (22 g/l) natrium dikromat dalam 20% asid nitrik. Alternatif kepada campuran ini ialah 50% asid nitrik tanpa natrium dikromat
Kaedah yang lebih pantas adalah dengan menggunakan larutan dalam ASTM A380, “Amalan Piawai untuk Pembersihan, Penyahkerakan dan Pempasifan Bahagian, Peralatan dan Sistem Keluli Tahan Karat.” Ujian ini terdiri daripada mengelap bahagian tersebut dengan larutan kuprum sulfat/asid sulfurik, memastikan ia basah selama 6 minit dan memerhatikan penyaduran kuprum. Sebagai alternatif, bahagian tersebut boleh direndam dalam larutan selama 6 minit. Jika besi larut, penyaduran kuprum akan berlaku. Ujian ini tidak terpakai pada permukaan bahagian pemprosesan makanan. Selain itu, ia tidak boleh digunakan untuk keluli martensitik siri 400 atau feritik kromium rendah kerana keputusan positif palsu mungkin berlaku.
Dari segi sejarah, ujian semburan garam 5% pada 95°F (35°C) juga telah digunakan untuk menilai sampel yang dipasifkan. Ujian ini terlalu ketat untuk sesetengah gred dan secara amnya tidak diperlukan untuk mengesahkan bahawa pasifasi adalah berkesan.
Elakkan penggunaan klorida berlebihan, yang boleh menyebabkan serangan kilat yang berbahaya. Jika boleh, gunakan hanya air berkualiti tinggi dengan kurang daripada 50 bahagian per juta (ppm) klorida. Air paip biasanya mencukupi dan boleh bertolak ansur dengan sehingga beberapa ratus ppm klorida dalam beberapa kes.
Adalah penting untuk menggantikan tab mandi secara berkala supaya tidak kehilangan potensi pasif, yang boleh mengakibatkan panahan kilat dan bahagian yang rosak. Tab mandi hendaklah dikekalkan pada suhu yang betul, kerana suhu yang tidak menentu boleh menyebabkan kakisan setempat.
Adalah penting untuk mengekalkan jadual perubahan larutan yang sangat spesifik semasa pengeluaran yang tinggi untuk meminimumkan potensi pencemaran. Sampel kawalan telah digunakan untuk menguji keberkesanan rendaman tersebut. Jika sampel diserang, sudah tiba masanya untuk menggantikan rendaman tersebut.
Sila nyatakan bahawa mesin tertentu hanya menghasilkan keluli tahan karat; gunakan penyejuk pilihan yang sama untuk memotong keluli tahan karat, tidak termasuk semua logam lain.
Bahagian rak DO dirawat secara berasingan untuk mengelakkan sentuhan logam ke logam. Ini amat penting untuk pemesinan keluli tahan karat bebas, kerana larutan pasivasi dan pembilasan yang mengalir bebas diperlukan untuk meresapkan produk kakisan sulfida dan mengelakkan pembentukan poket asid.
Jangan pasifkan bahagian keluli tahan karat yang dikarburisasi atau dinitridasi. Rintangan kakisan bahagian yang dirawat sedemikian boleh dikurangkan sehingga ia akan diserang dalam mandian pasifasi.
Jangan gunakan alat ferus dalam persekitaran bengkel yang tidak begitu bersih. Kersik keluli boleh dielakkan dengan menggunakan alat karbida atau seramik.
Jangan lupa bahawa kakisan boleh berlaku dalam rendaman pasifasi jika bahagian tersebut tidak dirawat haba dengan betul. Gred martensitik kromium tinggi dan karbon tinggi mesti dikeraskan untuk ketahanan kakisan.
Pasivasi biasanya dilakukan selepas pembajaan berikutnya menggunakan suhu yang mengekalkan rintangan kakisan.
Jangan abaikan kepekatan asid nitrik dalam mandian pasifasi. Pemeriksaan berkala hendaklah dibuat menggunakan prosedur titrasi mudah yang disediakan oleh Carpenter. Jangan pasifkan lebih daripada satu keluli tahan karat pada satu masa. Ini mengelakkan kekeliruan yang mahal dan mengelakkan tindak balas galvanik.
Mengenai penulis: Terry A. DeBold ialah pakar penyelidikan dan pembangunan aloi keluli tahan karat dan James W. Martin ialah ahli metalurgi bar di Carpenter Technology Corp. (Reading, PA).
Dalam dunia dengan spesifikasi kemasan permukaan yang semakin ketat, pengukuran "kekasaran" yang mudah masih berguna. Mari kita lihat mengapa pengukuran permukaan penting dan bagaimana ia boleh diperiksa di bengkel dengan tolok mudah alih yang canggih.
Adakah anda pasti anda mempunyai sisipan terbaik untuk operasi pemutaran ini? Periksa cip, terutamanya jika dibiarkan tanpa pengawasan. Ciri-ciri cip boleh memberitahu anda banyak perkara.