Langslassen in roestvrijstalen staven worden elektrochemisch ontbraamd om een ​​goede passivering te garanderen. Afbeelding met dank aan Walter Surface Technologies.
Stel je voor dat een fabrikant een contract afsluit voor de productie van een belangrijk roestvrijstalen product. Plaatmetaal en buissegmenten worden gesneden, gebogen en gelast voordat ze naar de afwerkingsafdeling worden gestuurd. Het onderdeel bestaat uit platen die verticaal aan de buis zijn gelast. De lassen zien er goed uit, maar de prijs is niet ideaal voor de koper. Daardoor moet de slijpmachine meer lasmetaal verwijderen dan normaal. Vervolgens verschijnt er een duidelijke blauwe kleur op het oppervlak – een teken van te veel warmte-inbreng. In dit geval betekent dit dat het onderdeel niet aan de eisen van de klant zal voldoen.
Het schuren en afwerken, vaak handmatig gedaan, vereist handigheid en vakmanschap. Fouten in de afwerking kunnen zeer kostbaar zijn, gezien de waarde die aan het werkstuk is toegekend. Door het gebruik van dure, hittegevoelige materialen zoals roestvrij staal kunnen de kosten voor herstelwerkzaamheden en de kosten voor afvalverwerking hoger uitvallen. In combinatie met complicaties zoals verontreiniging en mislukte passivering, kan een ooit winstgevende roestvrijstaalbewerking onrendabel worden of zelfs reputatieschade veroorzaken.
Hoe kunnen fabrikanten dit alles voorkomen? Ze kunnen beginnen met hun kennis van slijpen en afwerken uit te breiden, de rol ervan te begrijpen en te weten hoe deze processen roestvrijstalen werkstukken beïnvloeden.
Dit zijn geen synoniemen. Sterker nog, iedereen heeft fundamenteel andere doelen. Slijpen verwijdert materiaal zoals bramen en overtollig lasmetaal, terwijl afwerken zorgt voor een fijne afwerking van het metalen oppervlak. De verwarring is begrijpelijk, aangezien degenen die met grote slijpschijven slijpen, zeer snel veel metaal verwijderen, waardoor er diepe krassen kunnen ontstaan. Maar bij slijpen zijn krassen slechts een gevolg; het doel is om snel materiaal te verwijderen, vooral bij het werken met warmtegevoelige metalen zoals roestvrij staal.
Het afwerkingsproces verloopt in stappen. De operator begint met een grovere korrel en gaat vervolgens over op fijnere slijpschijven, non-woven schuurmiddelen en eventueel vilt en polijstpasta om een ​​spiegelglad oppervlak te bereiken. Het doel is om een ​​bepaalde eindafwerking (kraspatroon) te verkrijgen. Elke stap (fijnere korrel) verwijdert de diepere krassen van de vorige stap en vervangt deze door kleinere krassen.
Omdat slijpen en afwerken verschillende doelen dienen, vullen ze elkaar vaak niet aan en kunnen ze elkaar zelfs tegenwerken als de verkeerde verbruiksmaterialen worden gebruikt. Om overtollig lasmetaal te verwijderen, maakt de operator zeer diepe krassen met een slijpschijf en geeft het onderdeel vervolgens door aan de afwerker, die nu veel tijd kwijt is aan het verwijderen van deze diepe krassen. Deze volgorde van slijpen naar afwerken kan nog steeds de meest efficiënte manier zijn om aan de afwerkingseisen van de klant te voldoen. Maar nogmaals, dit zijn geen extra processen.
Werkstukoppervlakken die ontworpen zijn voor bewerkbaarheid, vereisen over het algemeen geen slijpen of afwerking. Onderdelen die geschuurd worden, doen dat alleen omdat schuren de snelste manier is om lasnaden of ander materiaal te verwijderen, en de diepe krassen die de slijpschijf achterlaat precies zijn wat de klant wilde. Onderdelen die alleen afwerking vereisen, worden zo vervaardigd dat er geen overmatige materiaalafname nodig is. Een typisch voorbeeld is een roestvrijstalen onderdeel met een fraaie lasnaad, beschermd door een wolfraamelektrode, die alleen nog maar hoeft te worden afgestemd op het afwerkingspatroon van het substraat.
Slijpmachines met schijven die weinig materiaal afvoeren, kunnen ernstige problemen veroorzaken bij het bewerken van roestvrij staal. Oververhitting kan bovendien leiden tot blauwverkleuring en veranderingen in de materiaaleigenschappen. Het is daarom van belang om het roestvrij staal tijdens het hele proces zo koud mogelijk te houden.
Daarom is het handig om voor de betreffende toepassing en het budget de slijpschijf te kiezen met de hoogste afnamesnelheid. Zirkoniumschijven slijpen sneller dan aluminiumschijven, maar keramische schijven werken in de meeste gevallen het beste.
De extreem sterke en scherpe keramische deeltjes slijten op een unieke manier. Terwijl ze geleidelijk afbrokkelen, worden ze niet plat, maar behouden ze een scherpe rand. Dit betekent dat ze materiaal zeer snel kunnen verwijderen, vaak vele malen sneller dan andere slijpschijven. Over het algemeen maakt dit keramische slijpschijven hun investering waard. Ze zijn ideaal voor het bewerken van roestvrij staal, omdat ze grote spanen snel verwijderen en minder warmte 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 voor zowel koolstofstaal als roestvrij staal. Veel bedrijven scheiden de slijpwerkzaamheden voor koolstofstaal en roestvrij staal fysiek van elkaar. Zelfs kleine vonken van koolstofstaal die op roestvrijstalen onderdelen terechtkomen, kunnen verontreinigingsproblemen veroorzaken. Veel industrieën, zoals de farmaceutische en nucleaire industrie, vereisen dat verbruiksartikelen als niet-vervuilend worden beschouwd. Dit betekent dat roestvrijstalen slijpschijven praktisch vrij moeten zijn (minder dan 0,1%) van ijzer, zwavel en chloor.
Slijpschijven slijpen zichzelf niet, ze hebben elektrisch gereedschap nodig. Iedereen kan de voordelen van slijpschijven of elektrisch gereedschap aanprijzen, maar in werkelijkheid vormen elektrisch gereedschap en de bijbehorende slijpschijven een systeem. Keramische slijpschijven zijn ontworpen voor haakse slijpmachines met een bepaald vermogen en koppel. Hoewel sommige pneumatische slijpmachines aan de vereiste specificaties voldoen, wordt het slijpen van keramische schijven in de meeste gevallen gedaan met elektrisch gereedschap.
Slijpmachines met onvoldoende vermogen en koppel kunnen zelfs met de modernste slijpmiddelen ernstige problemen veroorzaken. Een gebrek aan vermogen en koppel kan ervoor zorgen dat het gereedschap onder druk aanzienlijk vertraagt, waardoor de keramische deeltjes op de slijpschijf hun werk niet meer kunnen doen: snel grote stukken metaal verwijderen. Hierdoor wordt de hoeveelheid materiaal die de slijpschijf bereikt, verminderd.
Dit verergert de vicieuze cirkel: schuurders zien dat er geen materiaal wordt verwijderd, dus drukken ze instinctief harder, wat op zijn beurt overmatige hitte en verkleuring veroorzaakt. Uiteindelijk drukken ze zo hard dat de slijpschijven verglaasd raken, waardoor ze harder moeten 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 getraind zijn, zelfs met de beste gereedschappen, vooral als het gaat om de druk die ze op het werkstuk uitoefenen. De beste werkwijze is om de nominale stroomsterkte van de slijpmachine zo dicht mogelijk te benaderen. Als de operator een slijpmachine van 10 ampère gebruikt, moet hij zo hard drukken dat de slijpmachine ongeveer 10 ampère verbruikt.
Het gebruik van een ampèremeter kan helpen bij het standaardiseren van slijpprocessen als een fabrikant grote hoeveelheden duur roestvrij staal verwerkt. Natuurlijk gebruiken maar weinig bedrijven daadwerkelijk regelmatig een ampèremeter, dus het is belangrijk om goed te luisteren. Als de operator de toerentallen snel hoort en voelt dalen, drukt hij mogelijk te hard.
Het is lastig om te luisteren naar aanrakingen die te licht zijn (d.w.z. te weinig druk uitoefenen), dus aandacht voor de vonkstroom kan hierbij helpen. Het schuren van roestvrij staal produceert donkerdere vonken dan koolstofstaal, maar ze moeten nog steeds zichtbaar zijn en gelijkmatig uit het werkgebied steken. Als de gebruiker plotseling minder vonken ziet, kan dit komen doordat er niet genoeg kracht is uitgeoefend of doordat de slijpschijf niet goed is geglazuurd.
Operators moeten ook een constante werkhoek aanhouden. Als ze het werkstuk bijna loodrecht (vrijwel parallel) benaderen, kan dit aanzienlijke oververhitting veroorzaken; als ze het werkstuk onder een te grote hoek (bijna verticaal) benaderen, lopen ze het risico dat de rand van de slijpschijf in het metaal slaat. Bij gebruik van een type 27-slijpschijf moeten ze het werkstuk onder een hoek van 20 tot 30 graden benaderen. Bij gebruik van type 29-slijpschijven moet de werkhoek ongeveer 10 graden zijn.
Slijpschijven van het type 28 (conisch) worden doorgaans gebruikt voor het slijpen van vlakke oppervlakken om materiaal te verwijderen over bredere slijppaden. Deze conische schijven werken ook het beste bij lagere slijphoeken (rond 5 graden), waardoor de vermoeidheid van de gebruiker wordt verminderd.
Dit brengt een andere belangrijke factor met zich mee: het kiezen van het juiste type slijpschijf. Slijpschijf type 27 heeft een metalen contactoppervlak, slijpschijf type 28 heeft een contactlijn vanwege de conische vorm, slijpschijf type 29 heeft een contactoppervlak.
De meest gangbare slijpschijven van type 27 kunnen tegenwoordig in veel toepassingsgebieden prima werken, maar hun vorm maakt het lastig om met diep geprofileerde onderdelen en rondingen te werken, zoals gelaste roestvrijstalen buisconstructies. De profielvorm van de slijpschijf van type 29 vergemakkelijkt het werk voor operators die gecombineerde gebogen en vlakke oppervlakken moeten slijpen. De slijpschijf van type 29 doet dit door het contactoppervlak te vergroten, waardoor de operator minder tijd hoeft te besteden aan het slijpen op elke locatie – een goede strategie om warmteontwikkeling te verminderen.
Dit geldt eigenlijk voor elke slijpschijf. Tijdens het slijpen moet de operator niet lang op dezelfde plek blijven. Stel dat een operator metaal verwijdert van een lasnaad van enkele meters lang. Hij kan de slijpschijf met korte op- en neerwaartse bewegingen bewegen, maar dit kan ervoor zorgen dat het werkstuk oververhit raakt, omdat de slijpschijf gedurende lange tijd op een kleine oppervlakte blijft. Om de warmte-inbreng te verminderen, kan de operator de hele las in één richting met één slijpkop bewerken, vervolgens het gereedschap omhoog brengen (zodat het werkstuk kan afkoelen) en het werkstuk in dezelfde richting met de andere slijpkop bewerken. Andere methoden werken ook, maar ze hebben allemaal één ding gemeen: ze voorkomen oververhitting door de slijpschijf in beweging te houden.
Dit wordt mede mogelijk gemaakt door veelgebruikte "kammen"-methoden. Stel dat de operator een stompe lasnaad in een vlakke positie slijpt. Om thermische spanning en overmatig indringen te verminderen, vermijdt hij het om de slijpmachine langs de lasnaad te duwen. In plaats daarvan begint hij aan het uiteinde en beweegt de slijpmachine langs de lasnaad. Dit voorkomt ook dat de slijpschijf te diep in het materiaal wegzakt.
Uiteraard kan elke techniek leiden tot oververhitting van het metaal als de operator te langzaam werkt. Te langzaam werken leidt tot oververhitting van het werkstuk; te snel werken kan het schuren lang duren. Het vinden van de optimale aanvoersnelheid vereist meestal ervaring. Maar als de operator niet bekend is met de klus, kan hij een stukje afvalmateriaal slijpen om de juiste aanvoersnelheid voor het werkstuk te "voelen".
De afwerkingsstrategie is afhankelijk van de oppervlakteconditie van het materiaal bij binnenkomst en vertrek uit de afwerkingsafdeling. Bepaal een beginpunt (de verkregen oppervlakteconditie) en een eindpunt (de gewenste afwerking) en maak vervolgens een plan om de beste route tussen deze twee punten te vinden.
Vaak begint de beste aanpak niet met een zeer agressief schuurmiddel. Dit lijkt misschien tegenstrijdig. Waarom zou je immers niet beginnen met grof zand om een ​​ruw oppervlak te krijgen en vervolgens overgaan op fijner zand? Zou het niet erg inefficiënt zijn om met een fijnere korrel te beginnen?
Niet per se, dit heeft wederom te maken met de aard van de vergelijking. Naarmate er in elke stap een fijnere korrel wordt bereikt, vervangt de conditioner diepere krassen door steeds fijnere. Als ze beginnen met schuurpapier met korrel 40 of een omkeerpan, zullen ze diepe krassen in het metaal achterlaten. Het zou ideaal zijn als deze krassen het oppervlak dichter bij de gewenste afwerking zouden brengen, daarom zijn er materialen met korrel 40 verkrijgbaar. Als een klant echter een afwerking met korrel 4 (richtingsschuren) wenst, kost het veel tijd om de diepe krassen die met korrel 40 zijn achtergelaten te verwijderen. Vaklieden gebruiken dan ofwel meerdere korrelgroottes, of besteden veel tijd aan het gebruik van fijn schuurmateriaal om die grote krassen te verwijderen en te vervangen door kleinere. Dit is niet alleen inefficiënt, maar verhit het werkstuk ook te veel.
Het gebruik van fijnkorrelig schuurmateriaal op ruwe oppervlakken kan natuurlijk een langzaam proces zijn en, in combinatie met een slechte techniek, leiden tot overmatige warmteontwikkeling. Twee-in-één- of verspringende schijven kunnen hierbij uitkomst bieden. Deze schijven bevatten schuurdoek in combinatie met oppervlaktebehandelingsmaterialen. Ze stellen de vakman in staat om met schuurmateriaal materiaal te verwijderen en tegelijkertijd een gladder oppervlak te creëren.
De volgende stap in de afwerking kan het gebruik van non-woven materialen omvatten, wat een ander uniek kenmerk van de afwerking illustreert: het proces werkt het beste met elektrisch gereedschap met variabele snelheid. Een haakse slijper die draait op 10.000 tpm kan sommige schurende materialen aan, maar zal sommige non-woven materialen volledig doen smelten. Om die reden verlagen afwerkingsmachines de snelheid tot 3.000-6.000 tpm voordat ze non-woven materialen afwerken. De exacte snelheid hangt natuurlijk af van de toepassing en de verbruiksmaterialen. Zo draaien non-woven trommels doorgaans met 3.000 tot 4.000 tpm, terwijl oppervlaktebehandelingsschijven doorgaans met 4.000 tot 6.000 tpm draaien.
Met de juiste gereedschappen (slijpmachines met variabele snelheid, diverse afwerkingsmaterialen) en de juiste volgorde van bewerkingsstappen creëer je in feite een routekaart die het beste traject tussen het aangeleverde en het afgewerkte materiaal aangeeft. Het exacte traject hangt af van de toepassing, maar ervaren trimmers volgen dit traject met vergelijkbare bewerkingsmethoden.
Niet-geweven rollen maken het roestvrijstalen oppervlak af. Voor een efficiënte afwerking en een optimale levensduur van de verbruiksmaterialen worden verschillende afwerkingsmaterialen met verschillende rotatiesnelheden gebruikt.
Ten eerste nemen ze de tijd. Als ze zien dat een dun stuk roestvrij staal heet wordt, stoppen ze met de afwerking op de ene plek en beginnen ze ergens anders. Of ze werken misschien aan twee verschillende objecten tegelijk. Ze werken even aan het ene en dan aan het andere, zodat het andere stuk de tijd krijgt om af te koelen.
Bij het polijsten tot een spiegelglans kan de polijstmachine kruislings polijsten met de polijsttrommel of -schijf in de richting loodrecht op de vorige stap. Kruislings schuren accentueert gebieden die zouden moeten samensmelten met het eerdere kraspatroon, maar het oppervlak bereikt nog geen perfecte spiegelglans (korrelgrootte #8). Zodra alle krassen zijn verwijderd, zijn een vilten doek en een polijstpad nodig om de gewenste glanzende afwerking te creëren.
Om de juiste afwerking te bereiken, moeten fabrikanten de afwerkers voorzien van de juiste hulpmiddelen, waaronder echte gereedschappen en materialen, en communicatiemiddelen, zoals het maken van standaardmonsters om te bepalen hoe een bepaalde afwerking eruit moet zien. Deze monsters (die naast de afwerkingsafdeling hangen, in trainingsdocumenten en in verkoopbrochures worden opgenomen) zorgen ervoor dat iedereen op één lijn zit.
Wat het gereedschap zelf betreft (inclusief elektrisch gereedschap en schuurmiddelen), kan de geometrie van sommige onderdelen zelfs voor het meest ervaren afwerkingsteam een ​​uitdaging vormen. Professioneel gereedschap is dan een uitkomst.
Stel dat een operator een dunwandige roestvrijstalen buis moet monteren. Het gebruik van lamellenschijven of zelfs trommels kan leiden tot problemen, zoals oververhitting en soms zelfs een vlakke plek op de buis zelf. Hier komen bandslijpmachines voor buizen van pas. De transportband bestrijkt het grootste deel van de buisdiameter, waardoor de contactpunten worden verdeeld, de efficiëntie wordt verhoogd en de warmte-inbreng wordt verminderd. Net als bij alle andere machines moet de vakman de bandslijpmachine echter wel verplaatsen om overmatige warmteontwikkeling te verminderen en verkleuring te voorkomen.
Hetzelfde geldt voor andere professionele afwerkingsgereedschappen. Neem bijvoorbeeld een bandschuurmachine die ontworpen is voor moeilijk bereikbare plaatsen. Een afwerker kan deze gebruiken om een ​​hoeklas te maken tussen twee planken onder een scherpe hoek. In plaats van de vingerbandschuurmachine verticaal te bewegen (een beetje zoals tandenpoetsen), beweegt de vakman deze horizontaal langs de bovenrand van de hoeklas en vervolgens langs de onderrand, waarbij hij ervoor zorgt dat de vingerbandschuurmachine niet te lang op één plek blijft.
Het lassen, slijpen en afwerken van roestvrij staal brengt nog een andere uitdaging met zich mee: het garanderen van een goede passivering. Is er na al deze bewerkingen nog verontreiniging op het oppervlak van het materiaal achtergebleven die de natuurlijke vorming van een chroomlaag over het gehele oppervlak zou kunnen belemmeren? Het laatste wat een fabrikant wil, is een ontevreden klant die klaagt over roestige of vuile onderdelen. Dit is waar een goede reiniging en traceerbaarheid van cruciaal belang zijn.
Elektrochemische reiniging kan helpen bij het verwijderen van verontreinigingen om een ​​goede passivering te garanderen, maar wanneer moet deze reiniging plaatsvinden? Dat hangt af van de toepassing. Als fabrikanten roestvrij staal reinigen om een ​​volledige passivering te garanderen, doen ze dat meestal direct na het lassen. Als dit niet gebeurt, kan het afwerkingsmedium oppervlakteverontreinigingen van het werkstuk absorberen en naar andere locaties verspreiden. Voor sommige kritische toepassingen kunnen fabrikanten echter extra reinigingsstappen toevoegen, bijvoorbeeld door te testen of de passivering correct is voordat het roestvrij staal de fabriek verlaat.
Stel je voor dat een fabrikant een belangrijk roestvrijstalen onderdeel last voor de nucleaire industrie. Een professionele wolfraamlasser creëert een gladde lasnaad die er perfect uitziet. Maar nogmaals, dit is een kritische toepassing. Een medewerker van de afwerkingsafdeling gebruikt een borstel die is aangesloten op een elektrochemisch reinigingssysteem om het lasoppervlak te reinigen. Vervolgens schuurt hij de las glad met een niet-geweven schuurmiddel en een poetsdoek, waardoor alles een glad oppervlak krijgt. Daarna volgt de laatste borstelbeurt met het elektrochemisch reinigingssysteem. Na een of twee dagen stilstand wordt met een draagbare tester gecontroleerd of het onderdeel correct gepassiveerd is. De resultaten, die zijn vastgelegd en bewaard bij de opdracht, tonen aan dat het onderdeel volledig gepassiveerd was voordat het de fabriek verliet.
In de meeste productiebedrijven vinden het slijpen, afwerken en reinigen van de passiveringslaag van roestvrij staal doorgaans in opeenvolgende stappen plaats. Sterker nog, deze bewerkingen worden meestal vlak voor de oplevering van het product uitgevoerd.
Onjuist bewerkte onderdelen leiden tot de duurste afval en herstelwerkzaamheden, dus het is logisch dat fabrikanten hun schuur- en afwerkingsafdelingen eens goed onder de loep nemen. Verbeteringen in het slijpen en afwerken helpen belangrijke knelpunten te elimineren, de kwaliteit te verbeteren, problemen te voorkomen en, het allerbelangrijkste, de klanttevredenheid te verhogen.
FABRICATOR is het toonaangevende tijdschrift voor staalconstructie en -vorming in Noord-Amerika. Het tijdschrift publiceert nieuws, technische artikelen en succesverhalen die fabrikanten in staat stellen hun werk efficiënter uit te voeren. FABRICATOR is al sinds 1970 actief in de branche.
Nu met volledige toegang tot de digitale editie van The FABRICATOR, heeft u eenvoudig toegang tot waardevolle branchebronnen.
De digitale editie van The Tube & Pipe Journal is nu volledig toegankelijk en biedt gemakkelijke toegang tot waardevolle branchebronnen.
Krijg volledige digitale toegang tot het STAMPING Journal, met de nieuwste technologie, beste praktijken en branchenieuws voor de metaalstempelmarkt.
Nu u volledig digitaal toegang hebt tot The Fabricator en Español, hebt u eenvoudig toegang tot waardevolle branchebronnen.