For å sikre riktig passivering rengjør teknikerne de langsgående sveisene på de valsede delene av rustfritt stål elektrokjemisk. Bilde gjengitt med tillatelse fra Walter Surface Technologies
Tenk deg at en produsent inngår en kontrakt som involverer viktig fabrikasjon av rustfritt stål. Plate- og rørseksjoner kuttes, bøyes og sveises før de lander på en etterbehandlingsstasjon. Delen består av plater som er sveiset vertikalt til røret. Sveiseskjøtene ser bra ut, men det er ikke den perfekte prisen kunden leter etter. Som et resultat bruker slipemaskinen tid på å fjerne mer sveisemetall enn vanlig. Så, dessverre, dukket det opp noen tydelige blåfarger på overflaten – et tydelig tegn på for mye varmetilførsel. I dette tilfellet betyr det at delen ikke vil oppfylle kundens krav.
Sliping og etterbehandling utføres ofte manuelt, og krever fingerferdighet og dyktighet. Feil i etterbehandling kan være svært kostbare, gitt all verdien som er gitt arbeidsstykket. Ved å legge til dyre varmefølsomme materialer som rustfritt stål, kan kostnadene for omarbeiding og skrapinstallasjon bli høyere. Kombinert med komplikasjoner som forurensning og passiveringsfeil, kan en en gang så lukrativ jobb i rustfritt stål bli til et pengetap eller til og med et omdømmeskadende uhell.
Hvordan forhindrer produsenter alt dette? De kan begynne med å utvikle kunnskapen sin om sliping og etterbehandling, forstå rollene de hver spiller og hvordan de påvirker arbeidsstykker i rustfritt stål.
De er ikke synonymer. Faktisk har alle et fundamentalt forskjellig mål. Sliping fjerner materialer som grader og overflødig sveisemetall, mens etterbehandling gir en finish på metalloverflaten. Forvirringen er forståelig, med tanke på at de som sliper med store slipeskiver fjerner mye metall veldig raskt, og det kan etterlate veldig dype riper. Men ved sliping er riper bare en ettervirkning; målet er å fjerne materiale raskt, spesielt når man arbeider med varmefølsomme metaller som rustfritt stål.
Etterbehandlingen gjøres i trinn, ettersom operatøren starter med en større kornstørrelse og går videre til finere slipeskiver, ikke-vevde slipemidler og kanskje filtduk og poleringspasta for å oppnå en speilblank finish. Målet er å oppnå en viss endelig finish (ripemønster). Hvert trinn (den finere kornstørrelsen) fjerner de dypere ripene fra forrige trinn og erstatter dem med mindre riper.
Fordi sliping og etterbehandling har forskjellige mål, utfyller de ofte ikke hverandre og kan faktisk spille mot hverandre hvis feil strategi for forbruksmateriale brukes. For å fjerne overflødig sveisemetall bruker operatørene slipeskiver for å lage svært dype riper, og overleverer deretter delen til en avretter, som nå må bruke mye tid på å fjerne disse dype ripene. Denne sekvensen fra sliping til etterbehandling kan fortsatt være den mest effektive måten å oppfylle kundenes krav til etterbehandling på. Men igjen, de er ikke utfyllende prosesser.
Arbeidsstykkeoverflater som er utformet for produksjonsevne krever vanligvis ikke sliping og etterbehandling. Deler som slipes gjør dette bare fordi sliping er den raskeste måten å fjerne sveiser eller annet materiale på, og de dype ripene som slipeskiven etterlater er akkurat det kunden ønsker. Deler som bare krever etterbehandling, produseres på en måte som ikke krever overdreven materialfjerning. Et typisk eksempel er en rustfri ståldel med en vakker gasswolframskjermet sveis som bare trenger å blandes og matches med underlagets overflatemønster.
Slipemaskiner med lavfjerningsskiver kan by på betydelige utfordringer når man arbeider med rustfritt stål. Overoppheting kan også føre til blåfarging og endre materialegenskaper. Målet er å holde det rustfrie stålet så kjølig som mulig gjennom hele prosessen.
Derfor er det lurt å velge slipeskiven med den raskeste fjerningshastigheten for bruksområdet og budsjettet. Zirkoniumskiver sliper raskere enn alumina, men i de fleste tilfeller fungerer keramiske skiver best.
Ekstremt tøffe og skarpe keramiske partikler slites på en unik måte. Etter hvert som de gradvis går i oppløsning, slipes de ikke flatt, men beholder en skarp kant. Dette betyr at de kan fjerne materiale veldig raskt, ofte på en brøkdel av tiden sammenlignet med andre slipeskiver. Dette gjør generelt keramiske slipeskiver verdt pengene. De er ideelle for rustfritt stål fordi de fjerner store spon raskt og genererer mindre varme og forvrengning.
Uansett hvilken slipeskive en produsent velger, må man huske på potensiell forurensning. De fleste produsenter vet at de ikke kan bruke samme slipeskive på karbonstål og rustfritt stål. Mange skiller fysisk slipeoperasjonene sine for karbonstål og rustfritt stål. Selv små gnister av karbonstål som faller på arbeidsstykker i rustfritt stål kan forårsake forurensningsproblemer. Mange industrier, som farmasøytisk industri og kjernekraftindustrien, krever at forbruksvarer skal klassifiseres som forurensningsfrie. Dette betyr at slipeskiver for rustfritt stål må være nesten fri (mindre enn 0,1 %) for jern, svovel og klor.
Slipeskiver kan ikke slipe seg selv; de trenger et elektroverktøy. Hvem som helst kan skryte av fordelene med slipeskiver eller elektroverktøy, men realiteten er at elektroverktøy og slipeskivene deres fungerer som et system. Keramiske slipeskiver er designet for vinkelslipere med en viss mengde kraft og dreiemoment. Mens noen luftslipere har de nødvendige spesifikasjonene, gjøres mesteparten av slipingen av keramiske skiver med elektroverktøy.
Slipemaskiner med utilstrekkelig kraft og dreiemoment kan forårsake alvorlige problemer, selv med de mest avanserte slipemidlene. Mangelen på kraft og dreiemoment kan føre til at verktøyet bremser ned betydelig under press, noe som i hovedsak hindrer de keramiske partiklene på slipeskiven i å gjøre det de er designet for å gjøre: raskt fjerne store metallbiter, og dermed redusere mengden termisk materiale som kommer inn i slipeskiven.
Dette forverrer en ond sirkel: Slipeoperatører ser at materiale ikke blir fjernet, så de presser instinktivt hardere, noe som igjen skaper overflødig varme og blåfarging. De ender opp med å presse så hardt at de glaserer hjulene, noe som får dem til å jobbe hardere og generere mer varme før de innser at de må bytte hjul. Hvis du jobber på denne måten på tynne rør eller plater, ender de opp med å gå rett gjennom materialet.
Selvfølgelig, hvis operatørene ikke er riktig opplært, selv med de beste verktøyene, kan denne onde sirkelen oppstå, spesielt når det gjelder trykket de legger på arbeidsstykket. Beste praksis er å komme så nær slipemaskinens nominelle strømstyrke som mulig. Hvis operatøren bruker en 10 ampere slipemaskin, bør de trykke så hardt at slipemaskinen trekker omtrent 10 ampere.
Bruk av amperemeter kan bidra til å standardisere slipeoperasjoner hvis produsenten bearbeider store mengder dyrt rustfritt stål. Selvfølgelig er det få operasjoner som faktisk bruker et amperemeter regelmessig, så det beste er å lytte nøye. Hvis operatøren hører og føler at turtallet faller raskt, kan det hende de presser for hardt.
Det kan være vanskelig å lytte til berøringer som er for lette (dvs. for lite trykk), så i dette tilfellet kan det hjelpe å være oppmerksom på gniststrømmen. Sliping av rustfritt stål vil produsere mørkere gnister enn karbonstål, men de bør fortsatt være synlige og stikke ut fra arbeidsområdet på en jevn måte. Hvis operatøren plutselig ser færre gnister, kan det være fordi de ikke bruker nok trykk eller at skiven blir glasert.
Operatører må også opprettholde en jevn arbeidsvinkel. Hvis de nærmer seg arbeidsstykket i en nesten flat vinkel (nesten parallelt med arbeidsstykket), kan de forårsake omfattende overoppheting. Hvis de nærmer seg i en vinkel som er for høy (nesten vertikal), risikerer de å grave kanten av skiven inn i metallet. Hvis de bruker en type 27-skive, bør de nærme seg arbeidsstykket i en vinkel på 20 til 30 grader. Hvis de har type 29-skiver, bør arbeidsvinkelen være rundt 10 grader.
Type 28 (koniske) slipeskiver brukes vanligvis til sliping på flate overflater for å fjerne materiale på bredere slipebaner. Disse koniske skivene fungerer også best ved lavere slipevinkler (ca. 5 grader), slik at de bidrar til å redusere operatørtretthet.
Dette introduserer en annen kritisk faktor: å velge riktig type slipeskive. Type 27-skiven har et kontaktpunkt på metalloverflaten; type 28-skiven har en kontaktlinje på grunn av sin koniske form; type 29-skiven har en kontaktflate.
De desidert vanligste Type 27-skivene kan gjøre jobben i mange bruksområder, men formen gjør det vanskelig å håndtere deler med dype profiler og kurver, for eksempel sveisede sammenstillinger av rør i rustfritt stål. Profilformen til Type 29-skiven gjør det enklere for operatører som trenger å slipe en kombinasjon av buede og flate overflater. Type 29-skiven gjør dette ved å øke overflatekontaktområdet, noe som betyr at operatøren ikke trenger å bruke mye tid på sliping på hvert sted – en god strategi for å redusere varmeoppbygging.
Dette gjelder faktisk for alle slipeskiver. Ved sliping må ikke operatøren oppholde seg på samme sted over lengre tid. Anta at en operatør fjerner metall fra en filet som er flere meter lang. Han kan styre skiven i korte opp- og nedbevegelser, men dette kan overopphete arbeidsstykket fordi han holder skiven på et lite område over lengre tid. For å redusere varmetilførselen kan operatøren bevege hele sveisen i én retning nær den ene tåen, deretter løfte verktøyet (som gir arbeidsstykket tid til å avkjøles) og bevege arbeidsstykket i samme retning nær den andre tåen. Andre teknikker fungerer, men de har alle én fellesnevner: de unngår overoppheting ved å holde slipeskiven i bevegelse.
Vanlige «kardeteknikker» bidrar også til å oppnå dette. Anta at operatøren sliper en buttsveis i en flat posisjon. For å redusere termisk belastning og overgraving unngikk han å skyve slipemaskinen langs skjøten. I stedet starter han på enden og trekker slipemaskinen langs skjøten. Dette forhindrer også at skiven graver for mye ned i materialet.
Selvfølgelig kan enhver teknikk overopphete metallet hvis operatøren går for sakte. Går du for sakte, vil operatøren overopphete arbeidsstykket; går du for fort, kan sliping ta lang tid. Å finne det optimale punktet for mating krever vanligvis erfaring. Men hvis operatøren ikke er kjent med jobben, kan de slipe skrapet for å få «følelsen» av riktig mating for arbeidsstykket.
Etterbehandlingsstrategien dreier seg om materialets overflatetilstand når det ankommer og forlater etterbehandlingsavdelingen. Identifiser startpunktet (mottatt overflatetilstand) og sluttpunktet (nødvendig etterbehandling), og lag deretter en plan for å finne den beste veien mellom disse to punktene.
Ofte starter ikke den beste veien med et svært aggressivt slipemiddel. Dette kan høres kontraintuitivt ut. Hvorfor ikke begynne med grov sand for å få en ru overflate og deretter gå over til finere sand? Ville det ikke være veldig ineffektivt å starte med en finere kornstørrelse?
Ikke nødvendigvis, dette har igjen å gjøre med sorteringens natur. Etter hvert som hvert trinn når en mindre kornstørrelse, erstatter behandlingsmidlet de dypere ripene med grunnere, finere riper. Hvis de starter med 40-korns sandpapir eller en vippeskive, vil de etterlate dype riper på metallet. Det ville være flott om disse ripene brakte overflaten nær ønsket finish; det er derfor disse 40-korns etterbehandlingsforsyningene finnes. Men hvis kunden ber om en nr. 4-finish (retningsbestemt børstet finish), vil dype riper laget av et nr. 40 slipemiddel ta lang tid å fjerne. Avrettere går enten ned gjennom flere kornstørrelser, eller bruker lang tid på å bruke finkornede slipemidler for å fjerne de store ripene og erstatte dem med mindre riper. Ikke bare er alt dette ineffektivt, men det introduserer også for mye varme i arbeidsstykket.
Selvfølgelig kan det være tregt å bruke finkornet slipemiddel på ru overflater, og kombinert med dårlig teknikk kan det føre til for mye varme. Det er her en to-i-en-skive eller en forskjøvet lamellskive kan hjelpe. Disse skivene inkluderer slipeduker kombinert med overflatebehandlingsmaterialer. De lar effektivt avretteren bruke slipemidler til å fjerne materiale, samtidig som de gir en glattere overflate.
Det neste trinnet i den endelige etterbehandlingen kan innebære bruk av non-wovens, noe som illustrerer en annen unik egenskap ved etterbehandling: prosessen fungerer best med elektroverktøy med variabel hastighet. En vinkelsliper som kjører på 10 000 o/min kan fungere med noen slipemedier, men den vil smelte noen non-wovens grundig. Av denne grunn reduserer etterbehandlere hastigheten til mellom 3000 og 6000 o/min før de starter etterbehandlingstrinnet med non-wovens. Selvfølgelig avhenger den nøyaktige hastigheten av bruksområdet og forbruksmaterialene. For eksempel spinner ikke-vevde tromler vanligvis mellom 3000 og 4000 o/min, mens overflatebehandlingsskiver vanligvis spinner mellom 4000 og 6000 o/min.
Å ha de riktige verktøyene (slipemaskiner med variabel hastighet, forskjellige etterbehandlingsmedier) og bestemme det optimale antallet trinn gir i utgangspunktet et kart som avslører den beste veien mellom innkommende og ferdig materiale. Den nøyaktige veien varierer etter bruksområde, men erfarne trimmere følger denne veien ved å bruke lignende trimmeteknikker.
Ikke-vevde valser fullfører overflaten av rustfritt stål. For effektiv etterbehandling og optimal levetid for forbruksmaterialer kjører forskjellige etterbehandlingsmedier med forskjellige turtall.
Først tar de seg god tid. Hvis de ser at et tynt arbeidsstykke i rustfritt stål blir varmt, stopper de etterbehandlingen på ett område og begynner på et annet. Eller de jobber kanskje med to forskjellige gjenstander samtidig. De jobber litt på den ene og deretter den andre, slik at det andre arbeidsstykket får tid til å avkjøles.
Ved polering til speilblank finish kan poleringsmaskinen krysspolere med en poleringstrommel eller poleringsskive, i en retning vinkelrett på forrige trinn. Kryssliping fremhever områder som må blandes inn i det forrige ripemønsteret, men som fortsatt ikke gir overflaten en speilblank finish som nr. 8. Når alle riper er fjernet, kreves det en filtklut og en poleringsskive for å skape den ønskede blanke finishen.
For å oppnå riktig finish må produsenter gi etterbehandlerne de riktige verktøyene, inkludert faktiske verktøy og medier, samt kommunikasjonsverktøy, som å etablere standardprøver for å bestemme hvordan en bestemt finish skal se ut. Disse prøvene (som er lagt ut i nærheten av etterbehandlingsavdelingen, i opplæringsdokumenter og i salgsmateriell) bidrar til å få alle på samme side.
Når det gjelder selve verktøyet (inkludert elektroverktøy og slipemidler), kan geometrien til visse deler by på utfordringer selv for de mest erfarne ansatte i etterbehandlingsavdelingen. Det er her profesjonelle verktøy kan hjelpe.
Anta at en operatør må fullføre en tynnvegget rørkonstruksjon i rustfritt stål. Bruk av lamellskiver eller til og med tromler kan forårsake problemer, overoppheting og noen ganger til og med lage en flat flekk på selve røret. Her kan båndslipere designet for rør hjelpe. Transportbåndet vikler seg rundt mesteparten av rørdiameteren, sprer kontaktpunktene, øker effektiviteten og reduserer varmetilførselen. Når det er sagt, som med alt annet, må avretteren fortsatt flytte båndsliperen til et annet område for å redusere overflødig varmeoppbygging og unngå blåfarging.
Det samme gjelder andre profesjonelle etterbehandlingsverktøy. Vurder en fingerbåndsliper designet for trange rom. En etterbehandler kan bruke den til å følge en filetsveis mellom to bord i en spiss vinkel. I stedet for å bevege fingerbåndsliperen vertikalt (omtrent som å pusse tennene), beveger avretteren den horisontalt langs den øvre tåen av filetsveisen, deretter den nedre tåen, samtidig som den sørger for at fingersliperen ikke blir værende i en for lenge.
Sveising, sliping og etterbehandling av rustfritt stål introduserer en annen komplikasjon: å sikre riktig passivering. Finnes det noen gjenværende forurensninger etter alle disse forstyrrelsene på materialets overflate som kan forhindre at kromlaget i rustfritt stål dannes naturlig over hele overflaten? Det siste en produsent ønsker er en sint kunde som klager over rustne eller forurensede deler. Det er her riktig rengjøring og sporbarhet kommer inn i bildet.
Elektrokjemisk rengjøring kan bidra til å fjerne forurensninger for å sikre riktig passivering, men når bør denne rengjøringen utføres? Det avhenger av bruksområdet. Hvis produsenter rengjør rustfritt stål for å fremme full passivering, gjør de det vanligvis umiddelbart etter sveising. Hvis dette ikke gjøres, kan etterbehandlingsmediet plukke opp overflateforurensninger fra arbeidsstykket og spre dem andre steder. For noen kritiske bruksområder kan imidlertid produsenter velge å sette inn ytterligere rengjøringstrinn – kanskje til og med teste for riktig passivering før rustfritt stål forlater fabrikkgulvet.
Anta at en produsent sveiser en kritisk komponent i rustfritt stål for kjernekraftindustrien. En profesjonell gasswolframbuesveiser legger en søm som ser perfekt ut. Men igjen, dette er en kritisk applikasjon. En ansatt i etterbehandlingsavdelingen bruker en børste koblet til et elektrokjemisk rengjøringssystem for å rengjøre overflaten av en sveis. Deretter finjusterte han sveisetåen med en ikke-vevd slipe- og poleringsklut og fikk alt til en jevn børstet finish. Så kommer den siste børsten med et elektrokjemisk rengjøringssystem. Etter å ha sittet i en dag eller to, bruk en håndholdt testenhet for å teste delen for riktig passivering. Resultatene, registrert og oppbevart sammen med jobben, viste at delen var fullstendig passivert før den forlot fabrikken.
I de fleste produksjonsanlegg skjer sliping, etterbehandling og rengjøring av passivering av rustfritt stål vanligvis nedstrøms. Faktisk utføres de vanligvis kort tid før jobben sendes.
Feilbehandlede deler genererer noe av det dyreste skrapet og omarbeidet, så det er fornuftig for produsenter å ta en ny titt på slipe- og etterbehandlingsavdelingene sine. Forbedringer i sliping og etterbehandling bidrar til å redusere store flaskehalser, forbedre kvaliteten, eliminere hodepine og, viktigst av alt, øke kundetilfredsheten.
FABRICATOR er Nord-Amerikas ledende magasin for metallforming og fabrikasjon. Magasinet tilbyr nyheter, tekniske artikler og sakshistorier som gjør det mulig for produsenter å gjøre jobben sin mer effektivt. FABRICATOR har betjent bransjen siden 1970.
Nå med full tilgang til den digitale utgaven av The FABRICATOR, enkel tilgang til verdifulle bransjeressurser.
Den digitale utgaven av The Tube & Pipe Journal er nå fullt tilgjengelig, og gir enkel tilgang til verdifulle ressurser i bransjen.
Få full tilgang til den digitale utgaven av STAMPING Journal, som gir deg de nyeste teknologiske fremskrittene, beste praksis og bransjenyheter for metallstemplingsmarkedet.
Nå med full tilgang til den digitale utgaven av The Fabricator på spansk, enkel tilgang til verdifulle bransjeressurser.