Om een ​​goede passivering te garanderen, reinigen technici de langsnaden van de gewalste roestvrijstalen profielen elektrochemisch. Afbeelding met dank aan Walter Surface Technologies
Stel je voor dat een fabrikant een contract aangaat voor de productie van belangrijk roestvrij staal. Plaatwerk en buisdelen worden gesneden, gebogen en gelast voordat ze bij het afwerkingsstation belanden. Het onderdeel bestaat uit platen die verticaal aan de buis zijn gelast. De lassen zien er goed uit, maar het is niet de perfecte investering waar de klant op rekent. De slijper is daarom meer tijd kwijt aan het verwijderen van lasmetaal dan normaal. Helaas verschijnen er vervolgens wat opvallende blauwe vlekken op het oppervlak – een duidelijk teken van te veel warmte-inbreng. In dit geval betekent dit dat het onderdeel niet aan de eisen van de klant zal voldoen.
Slijpen en afwerken wordt vaak handmatig gedaan en vereist behendigheid en vaardigheid. Fouten bij de afwerking kunnen erg duur zijn, gezien de waarde die aan het werkstuk is gegeven. Door het toevoegen van dure warmtegevoelige materialen zoals roestvrij staal kunnen de kosten voor herbewerking en installatie van schroot hoger uitvallen. Gecombineerd met complicaties zoals verontreiniging en passiveringsfouten kan een ooit lucratieve klus met roestvrij staal veranderen in een verlieslatende of zelfs reputatieschadelijke klus.
Hoe voorkomen fabrikanten dit allemaal? Ze kunnen beginnen met het ontwikkelen van hun kennis over slijpen en afwerken, zodat ze inzicht krijgen in de rol die deze onderdelen spelen en hoe ze roestvrijstalen werkstukken beïnvloeden.
Het zijn geen synoniemen. Sterker nog, iedereen heeft een fundamenteel ander doel. Slijpen verwijdert materialen zoals bramen en overtollig lasmetaal, terwijl afwerken een afwerking op het metaaloppervlak biedt. De verwarring is begrijpelijk, aangezien wie met grote slijpschijven slijpt, heel snel veel metaal verwijdert, en dit kan zeer diepe krassen achterlaten. Bij slijpen zijn krassen echter slechts een nawerking; het doel is om snel materiaal te verwijderen, vooral bij het werken met warmtegevoelige metalen zoals roestvrij staal.
De afwerking gebeurt in stappen, waarbij de gebruiker begint met een grovere korrel en vervolgens overgaat op fijnere slijpschijven, non-woven schuurmiddelen en eventueel viltdoek en polijstpasta om een ​​spiegelgladde afwerking te verkrijgen. Het doel is om een ​​bepaald eindresultaat (kraspatroon) te bereiken. Elke stap (met de fijnere korrel) verwijdert de diepere krassen uit de vorige stap en vervangt deze door kleinere krassen.
Omdat slijpen en afwerken verschillende doelen hebben, vullen ze elkaar vaak niet aan en kunnen ze elkaar zelfs tegenwerken als de verkeerde verbruiksartikelenstrategie wordt gebruikt. Om overtollig lasmetaal te verwijderen, gebruiken operators slijpschijven om zeer diepe krassen aan te brengen. Vervolgens geven ze het onderdeel door aan een slijper, die vervolgens veel tijd moet besteden aan het verwijderen van deze diepe krassen. Deze volgorde van slijpen tot afwerken is misschien nog steeds de meest efficiënte manier om aan de afwerkingsvereisten van de klant te voldoen. Maar nogmaals, het zijn geen complementaire processen.
Werkstukoppervlakken die zijn ontworpen voor maakbaarheid, hoeven over het algemeen niet te worden geslepen en afgewerkt. Onderdelen die worden geslepen, hoeven alleen te worden geslepen omdat slijpen de snelste manier is om lassen of ander materiaal te verwijderen en de diepe krassen die door de slijpschijf worden achtergelaten, precies zijn wat de klant wil. Onderdelen die alleen hoeven te worden afgewerkt, worden op een manier vervaardigd waarbij geen overmatige materiaalverwijdering nodig is. Een typisch voorbeeld is een roestvrijstalen onderdeel met een prachtige met gaswolfraam afgeschermde las die alleen nog hoeft te worden gemengd en afgestemd op het afwerkingspatroon van het substraat.
Slijpmachines met slijpschijven met een lage afname kunnen voor grote uitdagingen zorgen bij het werken met roestvast staal. Oververhitting kan bovendien blauwverkleuring veroorzaken en de materiaaleigenschappen veranderen. Het doel is om het roestvast staal tijdens het hele proces zo koel mogelijk te houden.
Om dit doel te bereiken, is het handig om de slijpschijf te selecteren met de snelste verwijderingssnelheid, passend bij de toepassing en het budget. Zirkoniumschijven slijpen sneller dan aluminiumoxide, maar in de meeste gevallen werken keramische schijven het beste.
Extreem sterke en scherpe keramische deeltjes slijten op een unieke manier. Omdat ze geleidelijk uiteenvallen, slijpen ze niet vlak, maar behouden ze een scherpe rand. Dit betekent dat ze zeer snel materiaal kunnen verwijderen, vaak in een fractie van de tijd die andere slijpschijven nodig hebben. Dit maakt keramische slijpschijven over het algemeen de moeite waard. Ze zijn ideaal voor toepassingen in roestvrij staal, omdat ze grote spanen snel verwijderen en minder hitte en vervorming genereren.
Ongeacht welke slijpschijf een fabrikant kiest, moet rekening worden gehouden met mogelijke verontreiniging. De meeste fabrikanten weten dat ze niet dezelfde slijpschijf kunnen gebruiken op koolstofstaal en roestvrij staal. Veel mensen houden hun slijpbewerkingen voor koolstof- en roestvrij staal fysiek gescheiden. Zelfs kleine vonkjes koolstofstaal die op roestvrijstalen werkstukken vallen, kunnen verontreinigingsproblemen veroorzaken. Veel industrieën, zoals de farmaceutische en nucleaire industrie, vereisen dat verbruiksartikelen als vervuilingsvrij worden beoordeeld. Dit betekent dat slijpschijven voor roestvrij staal vrijwel vrij (minder dan 0,1%) moeten zijn van ijzer, zwavel en chloor.
Slijpschijven kunnen zichzelf niet slijpen; daar is elektrisch gereedschap voor nodig. Iedereen kan de voordelen van slijpschijven of elektrisch gereedschap aanprijzen, maar in werkelijkheid werken elektrisch gereedschap en de bijbehorende slijpschijven als een systeem. Keramische slijpschijven zijn ontworpen voor haakse slijpers met een bepaald vermogen en koppel. Hoewel sommige persluchtslijpers over de vereiste specificaties beschikken, wordt het slijpen van de meeste keramische schijven gedaan met elektrisch gereedschap.
Slijpmachines met onvoldoende vermogen en koppel kunnen ernstige problemen veroorzaken, zelfs met de meest geavanceerde schuurmiddelen. Het gebrek aan vermogen en koppel kan ertoe leiden dat het gereedschap onder druk aanzienlijk langzamer wordt, waardoor de keramische deeltjes op de slijpschijf niet meer kunnen doen waarvoor ze zijn ontworpen: snel grote metaalstukken verwijderen en zo de hoeveelheid thermisch materiaal die in de slijpschijf komt, verminderen.
Hierdoor ontstaat een vicieuze cirkel: slijpers zien dat er materiaal niet wordt verwijderd en gaan instinctief harder duwen. Hierdoor ontstaat er oververhitting en blauwverkleuring. Ze duwen zo hard dat de schijven glazig worden. Hierdoor moeten ze harder werken en meer hitte genereren voordat ze beseffen dat ze de schijven moeten vervangen. Als je op deze manier met dunne buizen of platen werkt, gaan ze dwars door het materiaal heen.
Natuurlijk kan deze vicieuze cirkel ontstaan ​​als operators niet goed zijn opgeleid, zelfs met het beste gereedschap, vooral als het gaat om de druk die ze op het werkstuk uitoefenen. Het is verstandig om zo dicht mogelijk bij de nominale stroomsterkte van de slijpmachine te komen. Als de operator een slijpmachine van 10 ampère gebruikt, moet hij zo hard drukken dat de slijpmachine ongeveer 10 ampère trekt.
Met een ampèremeter kunt u slijpbewerkingen standaardiseren, vooral als de fabrikant grote hoeveelheden duur roestvrij staal verwerkt. Natuurlijk wordt er in slechts enkele bewerkingen regelmatig een ampèremeter gebruikt, dus u kunt het beste goed luisteren. Als de gebruiker hoort en voelt dat het toerental snel daalt, draait hij of zij mogelijk te hard.
Het kan lastig zijn om te luisteren naar aanrakingen die te licht zijn (d.w.z. te weinig druk), dus in dat geval kan het helpen om op de vonkstroom te letten. Bij het slijpen van roestvrij staal ontstaan ​​donkerdere vonken dan bij koolstofstaal, maar de vonken moeten nog steeds zichtbaar zijn en gelijkmatig uit het werkgebied steken. Als de gebruiker plotseling minder vonken ziet, kan dit komen doordat hij/zij niet genoeg druk uitoefent of doordat de schijf verglaasd raakt.
Ook moeten operators een consistente werkhoek aanhouden. Als ze het werkstuk benaderen vanuit een bijna vlakke hoek (bijna parallel aan het werkstuk), kunnen ze ernstige oververhitting veroorzaken; als ze het werkstuk benaderen vanuit een te hoge hoek (bijna verticaal), bestaat het risico dat de rand van de schijf in het metaal graaft. Als ze een schijf van type 27 gebruiken, moeten ze het werkstuk benaderen vanuit een hoek van 20 tot 30 graden. Als ze schijven van type 29 gebruiken, moet de werkhoek ongeveer 10 graden zijn.
Slijpschijven van het type 28 (conisch) worden doorgaans gebruikt voor het slijpen op vlakke oppervlakken om materiaal te verwijderen op bredere slijppaden. Deze conische schijven werken ook het beste bij lagere slijphoeken (ongeveer 5 graden), waardoor ze de vermoeidheid van de gebruiker helpen verminderen.
Hierdoor wordt een andere belangrijke factor geïntroduceerd: het kiezen van het juiste type slijpschijf. De schijf Type 27 heeft een contactpunt op het metaaloppervlak; de schijf Type 28 heeft een contactlijn vanwege de conische vorm; de schijf Type 29 heeft een contactoppervlak.
De veruit meest voorkomende Type 27-schijven zijn geschikt voor veel toepassingen, maar hun vorm maakt het lastig om onderdelen met diepe profielen en rondingen te bewerken, zoals gelaste verbindingen van roestvrijstalen buizen. De profielvorm van de Type 29-schijf maakt het eenvoudiger voor gebruikers die een combinatie van gebogen en vlakke oppervlakken moeten slijpen. De Type 29-schijf doet dit door het contactoppervlak te vergroten, wat betekent dat de gebruiker niet veel tijd hoeft te besteden aan het slijpen op elke locatie - een goede strategie om hitteontwikkeling te verminderen.
Dit geldt in feite voor elke slijpschijf. Tijdens het slijpen mag de gebruiker niet te lang op dezelfde plek blijven. Stel dat een gebruiker metaal verwijdert van een filet van enkele meters lang. Hij kan de schijf in korte op- en neergaande bewegingen sturen, maar hierdoor kan het werkstuk oververhit raken, omdat hij de schijf gedurende langere tijd op een klein oppervlak houdt. Om de warmtetoevoer te verminderen, kan de gebruiker de hele las in één richting bewegen bij de ene teen, vervolgens het gereedschap optillen (waardoor het werkstuk kan afkoelen) en het werkstuk in dezelfde richting bewegen bij de andere teen. Er zijn ook andere technieken die werken, maar ze hebben allemaal één ding gemeen: ze voorkomen oververhitting door de slijpschijf in beweging te houden.
Veelgebruikte 'kaardtechnieken' helpen ook om dit te bereiken. Stel dat de operator een stompe las slijpt in een vlakke positie. Om thermische spanning en overmatig graven te verminderen, vermeed hij het om de slijper langs de verbinding te duwen. In plaats daarvan begon hij aan het einde en trok de slijper langs de verbinding. Dit voorkwam ook dat de schijf te diep in het materiaal groef.
Natuurlijk kan elke techniek het metaal oververhitten als de operator te langzaam gaat. Ga je te langzaam, dan oververhit de operator het werkstuk; ga je te snel, dan kan het slijpen veel tijd kosten. Het vinden van de juiste voedingssnelheid vereist meestal ervaring. Maar als de operator niet bekend is met de klus, kan hij of zij het schroot slijpen om een ​​"gevoel" te krijgen voor de juiste voedingssnelheid voor het betreffende werkstuk.
De afwerkingsstrategie draait om de oppervlakteconditie van het materiaal wanneer het de afwerkingsafdeling binnenkomt en verlaat. Identificeer het beginpunt (oppervlakteconditie ontvangen) en het eindpunt (gewenste afwerking) en maak vervolgens een plan om het beste pad tussen die twee punten te vinden.
Vaak is het niet het beste om te beginnen met een zeer agressief schuurmiddel. Dit klinkt misschien tegenstrijdig. Waarom begin je immers niet met grof zand om een ​​ruw oppervlak te krijgen en ga je daarna over op fijner zand? Zou het niet heel inefficiënt zijn om te beginnen met een fijnere korrel?
Dat hoeft niet per se, dit heeft te maken met de aard van de sortering. Naarmate elke stap een kleinere korrelgrootte bereikt, vervangt de conditioner de diepere krassen door ondiepere, fijnere krassen. Als ze beginnen met schuurpapier met korrel 40 of een flip-disk, laten ze diepe krassen achter op het metaal. Het zou geweldig zijn als die krassen het oppervlak dicht bij de gewenste afwerking zouden brengen; daarom bestaan ​​er die afwerkmaterialen met korrel 40. Als de klant echter om een ​​afwerking met korrel 4 (gericht geborsteld) vraagt, duurt het lang om de diepe krassen die met schuurpapier met korrel 40 zijn ontstaan, te verwijderen. Dressers stappen ofwel over op meerdere korrelgroottes of besteden veel tijd aan het gebruiken van fijnkorrelig schuurmateriaal om die grote krassen te verwijderen en te vervangen door kleinere krassen. Dit is niet alleen inefficiënt, maar het brengt ook te veel warmte in het werkstuk.
Het gebruik van fijnkorrelig schuurmateriaal op ruwe oppervlakken kan echter traag zijn en, in combinatie met een slechte techniek, te veel warmte veroorzaken. In zulke gevallen kan een twee-in-één-schijf of een schijf met gestapelde lamellen uitkomst bieden. Deze schijven bestaan ​​uit schuurdoeken in combinatie met oppervlaktebehandelingsmiddelen. Ze stellen de schrijnwerker in staat om effectief schuurmateriaal te gebruiken om materiaal te verwijderen en tegelijkertijd een gladder resultaat te krijgen.
De volgende stap in de uiteindelijke afwerking kan het gebruik van non-wovens inhouden, wat een ander uniek kenmerk van de afwerking illustreert: het proces werkt het beste met elektrisch gereedschap met variabele snelheid. Een haakse slijper die op 10.000 toeren per minuut draait, kan met sommige slijpmiddelen werken, maar zal sommige non-wovens grondig smelten. Daarom verlagen afwerkbedrijven de snelheid tot tussen de 3.000 en 6.000 toeren per minuut voordat ze beginnen met de afwerking met non-wovens. De exacte snelheid is uiteraard afhankelijk van de toepassing en de verbruiksartikelen. Zo draaien non-woven trommels doorgaans tussen de 3.000 en 4.000 toeren per minuut, terwijl schijven voor oppervlaktebehandeling doorgaans tussen de 4.000 en 6.000 toeren per minuut draaien.
Met de juiste gereedschappen (variabele snelheidsslijpmachines, verschillende afwerkmedia) en het bepalen van het optimale aantal stappen ontstaat er in principe een kaart die het beste pad aangeeft tussen binnenkomend en afgewerkt materiaal. Het exacte pad varieert per toepassing, maar ervaren trimmers volgen dit pad met behulp van vergelijkbare trimtechnieken.
Non-woven rollen completeren het roestvrijstalen oppervlak. Voor een efficiënte afwerking en een optimale levensduur van verbruiksartikelen draaien verschillende afwerkingsmedia met verschillende toerentallen.
Ten eerste nemen ze de tijd. Als ze zien dat een dun roestvrijstalen werkstuk heet wordt, stoppen ze met afwerken op het ene gedeelte en beginnen ze aan het andere. Of ze werken aan twee verschillende artefacten tegelijk. Ze werken eerst een beetje aan het ene en dan aan het andere, zodat het andere werkstuk de tijd krijgt om af te koelen.
Bij het polijsten tot een spiegelgladde afwerking kan de polijstmachine kruislings polijsten met een polijstwals of polijstschijf, in een richting loodrecht op de vorige stap. Kruislings schuren markeert de gebieden die moeten overvloeien in het vorige kraspatroon, maar geeft het oppervlak nog geen spiegelgladde afwerking van nr. 8. Nadat alle krassen zijn verwijderd, zijn een vilten doek en een polijstwiel nodig om de gewenste glanzende afwerking te creëren.
Om de juiste afwerking te bereiken, moeten fabrikanten de afwerkers voorzien van de juiste hulpmiddelen, waaronder gereedschappen en media, maar ook communicatiemiddelen, zoals het vaststellen van standaardmonsters om te bepalen hoe een bepaalde afwerking eruit moet zien. Deze monsters (die worden geplaatst bij de afwerkafdeling, in trainingsdocumenten en in verkoopbrochures) helpen om iedereen op één lijn te krijgen.
Als het gaat om de daadwerkelijke gereedschappen (waaronder elektrisch gereedschap en schuurmiddelen), kan de geometrie van bepaalde onderdelen zelfs voor de meest ervaren medewerkers in de afwerkingsafdeling een uitdaging vormen. Hierbij kunnen professionele gereedschappen uitkomst bieden.
Stel dat een operator een dunwandige buisconstructie van roestvrij staal moet voltooien. Het gebruik van lamellenschijven of zelfs trommels kan problemen veroorzaken, oververhitting veroorzaken en soms zelfs een vlakke plek op de buis zelf creëren. Bandschuurmachines die speciaal voor buizen zijn ontworpen, kunnen hierbij helpen. De transportband wikkelt zich om het grootste deel van de buisdiameter, waardoor de contactpunten worden gespreid, de efficiëntie wordt verhoogd en de warmtetoevoer wordt verminderd. Maar net als bij alles moet de afwerker de bandschuurmachine nog steeds naar een andere plek verplaatsen om overmatige hitteontwikkeling te beperken en blauwverkleuring te voorkomen.
Hetzelfde geldt voor andere professionele afwerkgereedschappen. Denk bijvoorbeeld aan een vingerbandschuurmachine die is ontworpen voor krappe ruimtes. Een afwerker kan deze gebruiken om een ​​hoeklas tussen twee planken te volgen. In plaats van de vingerbandschuurmachine verticaal te bewegen (vergelijkbaar met het poetsen van je tanden), beweegt de afwerker hem horizontaal langs de bovenste teen van de hoeklas en vervolgens langs de onderste teen. Hierbij moet hij ervoor zorgen dat de vingerbandschuurmachine niet te lang in dezelfde hoek blijft staan.
Het lassen, slijpen en afwerken van roestvast staal brengt een andere complicatie met zich mee: het garanderen van een goede passivering. Zijn er na al deze verstoringen van het materiaaloppervlak nog verontreinigingen die verhinderen dat de chroomlaag van het roestvast staal zich op natuurlijke wijze over het gehele oppervlak vormt? Het laatste wat een fabrikant wil, is een boze klant die klaagt over verroeste of vervuilde onderdelen. Hierbij spelen goede reiniging en traceerbaarheid een rol.
Elektrochemische reiniging kan helpen bij het verwijderen van verontreinigingen om een ​​goede passivering te garanderen. Maar wanneer moet deze reiniging worden uitgevoerd? Dat hangt af van de toepassing. Als fabrikanten roestvrij staal reinigen om volledige passivering te bevorderen, doen ze dat meestal direct na het lassen. Als ze dit niet doen, kan het afwerkingsmedium oppervlakteverontreinigingen van het werkstuk oppikken en deze elders verspreiden. Voor sommige kritische toepassingen kunnen fabrikanten er echter voor kiezen om extra reinigingsstappen in te voeren, mogelijk zelfs door te testen op een goede passivering voordat het roestvrij staal de fabriek verlaat.
Stel dat een fabrikant een belangrijk roestvrijstalen onderdeel last voor de nucleaire industrie. Een professionele gas-wolfraambooglasser legt een naad van 10 cent die er perfect uitziet. Maar nogmaals, dit is een belangrijke toepassing. Een werknemer op de afwerkingsafdeling gebruikt een borstel die is aangesloten op een elektrochemisch reinigingssysteem om het oppervlak van een las schoon te maken. Vervolgens schuurt hij de teen van de las met een non-woven schuurmiddel en een afwerkdoek en krijgt alles een gelijkmatige geborstelde afwerking. Tot slot borstelt hij het onderdeel definitief met een elektrochemisch reinigingssysteem. Nadat het onderdeel een dag of twee heeft stilgestaan, test u met een draagbaar testapparaat of het goed is gepassiveerd. De resultaten, die zijn vastgelegd en bij de klus worden bewaard, tonen aan dat het onderdeel volledig was gepassiveerd voordat het de fabriek verliet.
In de meeste productiebedrijven vinden het slijpen, afwerken en reinigen van het passiveren van roestvast staal doorgaans in een later stadium plaats. Deze handelingen worden doorgaans uitgevoerd vlak voordat de opdracht wordt verzonden.
Onderdelen die niet goed zijn afgewerkt, genereren de duurste afval- en herbewerkingskosten. Daarom is het voor fabrikanten zinvol om hun slijp- en afwerkingsafdelingen nog eens onder de loep te nemen. Verbeteringen in slijp- en afwerkingsafdelingen helpen om grote knelpunten op te lossen, de kwaliteit te verbeteren, hoofdpijn te voorkomen en, nog belangrijker, de klanttevredenheid te vergroten.
FABRICATOR is het toonaangevende vakblad van Noord-Amerika voor de metaalvervormings- en bewerkingsindustrie. Het tijdschrift biedt nieuws, technische artikelen en praktijkvoorbeelden waarmee fabrikanten hun werk efficiënter kunnen uitvoeren. FABRICATOR is sinds 1970 actief in de industrie.
Nu met volledige toegang tot de digitale editie van The FABRICATOR, eenvoudige toegang tot waardevolle bronnen uit de industrie.
De digitale editie van The Tube & Pipe Journal is nu volledig toegankelijk en biedt eenvoudige toegang tot waardevolle bronnen uit de sector.
Profiteer van volledige toegang tot de digitale editie van STAMPING Journal, met de nieuwste technologische ontwikkelingen, best practices en nieuws uit de branche voor de metaalstansmarkt.
Nu met volledige toegang tot de digitale editie van The Fabricator en Español, eenvoudige toegang tot waardevolle bronnen uit de industrie.