Aby zapewnić właściwą pasywację, technicy elektrochemicznie czyszczą spoiny wzdłużne walcowanych profili ze stali nierdzewnej. Zdjęcie dzięki uprzejmości Walter Surface Technologies
Wyobraź sobie, że producent zawiera umowę obejmującą kluczową obróbkę stali nierdzewnej. Blachy i sekcje rur są cięte, gięte i spawane przed umieszczeniem na stanowisku wykańczającym. Część składa się z płyt przyspawanych pionowo do rury. Spoiny wyglądają dobrze, ale nie jest to idealna moneta, której szuka klient. W rezultacie szlifierka spędza czas na usuwaniu większej ilości metalu spoiny niż zwykle. Następnie, niestety, na powierzchni pojawiły się wyraźne niebieskie plamy – wyraźny znak zbyt dużej ilości wprowadzonego ciepła. W tym przypadku oznacza to, że część nie spełni wymagań klienta.
Często wykonywane ręcznie, szlifowanie i wykańczanie wymagają zręczności i umiejętności. Błędy w wykończeniu mogą być bardzo kosztowne, biorąc pod uwagę wartość przedmiotu obrabianego. Dodanie drogich, wrażliwych na ciepło materiałów, takich jak stal nierdzewna, może spowodować wyższe koszty przeróbek i montażu złomu. W połączeniu z takimi komplikacjami, jak zanieczyszczenia i awarie pasywacji, niegdyś dochodowa praca związana ze stalą nierdzewną może zamienić się w nieszczęśliwy wypadek przynoszący straty lub nawet niszczący reputację.
Jak producenci mogą temu zapobiec? Mogą zacząć od rozwijania swojej wiedzy na temat szlifowania i wykańczania, zrozumienia roli, jaką każdy z nich odgrywa, i tego, jak wpływa na obrabiane elementy ze stali nierdzewnej.
Nie są to synonimy. W rzeczywistości każdy ma zasadniczo inny cel. Szlifowanie usuwa materiały takie jak zadziory i nadmiar metalu spoiny, podczas gdy wykańczanie zapewnia wykończenie powierzchni metalu. To zamieszanie jest zrozumiałe, biorąc pod uwagę fakt, że osoby szlifujące dużymi tarczami ściernymi bardzo szybko usuwają dużo metalu i mogą w ten sposób pozostawić bardzo głębokie rysy. Jednak w przypadku szlifowania rysy są tylko efektem ubocznym; celem jest szybkie usunięcie materiału, szczególnie podczas pracy z metalami wrażliwymi na ciepło, takimi jak stal nierdzewna.
Wykańczanie odbywa się etapami. Operator zaczyna od większego ziarna i przechodzi do drobniejszych tarcz szlifierskich, materiałów ściernych z włókniny, a być może także filcu i pasty polerskiej, aby uzyskać wykończenie na lustro. Celem jest uzyskanie określonego efektu końcowego (wzór zarysowań). Każdy etap (drobniejsze ziarno) usuwa głębsze zarysowania z poprzedniego etapu i zastępuje je mniejszymi.
Ponieważ szlifowanie i wykańczanie mają różne cele, często nie uzupełniają się wzajemnie, a nawet mogą działać na niekorzyść, jeśli zastosuje się niewłaściwą strategię dotyczącą materiałów eksploatacyjnych. Aby usunąć nadmiar metalu spoiny, operatorzy używają tarcz szlifierskich, aby wykonać bardzo głębokie rysy, a następnie przekazują część do obróbki, która musi poświęcić dużo czasu na usunięcie tych głębokich rys. Taka sekwencja szlifowania i wykańczania może być nadal najskuteczniejszym sposobem spełnienia wymagań klienta w zakresie wykończenia. Ale ponownie, nie są to procesy uzupełniające się.
Powierzchnie obrabianych przedmiotów przeznaczone do produkcji zazwyczaj nie wymagają szlifowania i wykańczania. Części, które są tylko szlifowane, wymagają tego, ponieważ szlifowanie jest najszybszym sposobem usuwania spoin lub innego materiału, a głębokie rysy pozostawione przez tarczę szlifierską są dokładnie tym, czego oczekuje klient. Części, które wymagają tylko wykańczania, są produkowane w sposób, który nie wymaga nadmiernego usuwania materiału. Typowym przykładem jest część ze stali nierdzewnej z pięknym spoiwem osłoniętym wolframem gazowym, który wystarczy połączyć i dopasować do wzoru wykończenia podłoża.
Szlifierki z tarczami o niskiej wydajności usuwania materiału mogą stanowić poważne wyzwanie podczas obróbki stali nierdzewnej. Ponadto przegrzanie może powodować niebieszczenie i zmianę właściwości materiału. Celem jest utrzymanie stali nierdzewnej w jak najniższej temperaturze przez cały proces.
W tym celu warto wybrać tarczę szlifierską o najszybszej wydajności usuwania materiału, biorąc pod uwagę zastosowanie i budżet. Tarcze cyrkonowe szlifują szybciej niż tarcze z tlenku glinu, jednak w większości przypadków najlepiej sprawdzają się tarcze ceramiczne.
Niezwykle wytrzymałe i ostre cząstki ceramiczne zużywają się w wyjątkowy sposób. W miarę jak stopniowo się rozpadają, nie szlifują płasko, lecz zachowują ostrą krawędź. Oznacza to, że mogą bardzo szybko usuwać materiał, często w ułamku czasu potrzebnego na użycie innych ściernic. To sprawia, że ​​ceramiczne ściernice są warte swojej ceny. Idealnie nadają się do obróbki stali nierdzewnej, ponieważ szybko usuwają duże wióry i generują mniej ciepła i odkształceń.
Niezależnie od tego, jaką tarczę szlifierską wybierze producent, należy pamiętać o potencjalnym zanieczyszczeniu. Większość producentów wie, że nie może używać tej samej tarczy szlifierskiej do stali węglowej i stali nierdzewnej. Wiele osób fizycznie oddziela operacje szlifowania stali węglowej i nierdzewnej. Nawet drobne iskry ze stali węglowej spadające na elementy obrabiane ze stali nierdzewnej mogą powodować problemy z zanieczyszczeniem. Wiele gałęzi przemysłu, takich jak przemysł farmaceutyczny i nuklearny, wymaga, aby materiały eksploatacyjne były oceniane jako wolne od zanieczyszczeń. Oznacza to, że tarcze szlifierskie do stali nierdzewnej muszą być niemal wolne (mniej niż 0,1%) od żelaza, siarki i chloru.
Tarcze szlifierskie nie szlifują się same; wymagają elektronarzędzia. Każdy może zachwalać zalety tarcz szlifierskich lub elektronarzędzi, ale prawda jest taka, że ​​elektronarzędzia i ich tarcze szlifierskie działają jak system. Ceramiczne tarcze szlifierskie są przeznaczone do szlifierek kątowych o określonej mocy i momencie obrotowym. Podczas gdy niektóre szlifierki pneumatyczne mają niezbędne parametry, większość szlifowania tarcz ceramicznych odbywa się za pomocą elektronarzędzi.
Szlifierki o niewystarczającej mocy i momencie obrotowym mogą powodować poważne problemy, nawet w przypadku stosowania najbardziej zaawansowanych materiałów ściernych. Brak mocy i momentu obrotowego może spowodować znaczne spowolnienie pracy narzędzia pod wpływem nacisku, co uniemożliwia cząsteczkom ceramicznym na tarczy szlifierskiej wykonywanie zadań, do których zostały zaprojektowane: szybkie usuwanie dużych kawałków metalu, zmniejszając tym samym ilość materiału termicznego dostającego się do tarczy szlifierskiej.
To pogłębia błędne koło: operatorzy szlifierek widzą, że materiał nie jest usuwany, więc instynktownie naciskają mocniej, co z kolei powoduje wydzielanie się nadmiaru ciepła i niebieszczenie. W efekcie naciskają tak mocno, że tarcze stają się szkliste, co zmusza ich do cięższej pracy i wytwarzania większej ilości ciepła, zanim zorientują się, że muszą wymienić tarcze. Jeśli w ten sposób pracuje się z cienkimi rurkami lub arkuszami, przebijają one materiał na wylot.
Oczywiście, jeśli operatorzy nie są odpowiednio przeszkoleni, nawet korzystając z najlepszych narzędzi, może dojść do takiego błędnego koła, szczególnie jeśli chodzi o nacisk wywierany na obrabiany przedmiot. Najlepiej jest ustawić wartość prądu jak najbardziej zbliżoną do znamionowej wartości znamionowej szlifierki. Jeśli operator używa szlifierki o natężeniu 10 amperów, powinien naciskać tak mocno, aby szlifierka pobierała około 10 amperów.
Użycie amperomierza może pomóc w standaryzacji operacji szlifowania, jeśli producent przetwarza duże ilości drogiej stali nierdzewnej. Oczywiście, w niewielu procesach regularnie używa się amperomierza, więc najlepiej jest uważnie słuchać. Jeśli operator słyszy i czuje gwałtowny spadek obrotów na minutę, może naciskać zbyt mocno.
Wykrywanie zbyt lekkich dotknięć (czyli zbyt słabego nacisku) może być trudne, dlatego w takim przypadku pomocne może być zwracanie uwagi na przepływ iskier. Szlifowanie stali nierdzewnej wytwarza ciemniejsze iskry niż szlifowanie stali węglowej, ale powinny być one nadal widoczne i wystawać z obszaru roboczego w jednolity sposób. Jeśli operator nagle zauważy mniej iskier, może to być spowodowane tym, że nie wywiera wystarczającej siły lub że tarcza uległa zeszkleniu.
Operatorzy muszą również utrzymywać stały kąt roboczy. Jeśli podchodzą do obrabianego przedmiotu pod niemal płaskim kątem (prawie równolegle do przedmiotu obrabianego), może to spowodować znaczne przegrzanie; jeśli podchodzą pod zbyt dużym kątem (prawie pionowo), ryzykują wbiciem krawędzi ściernicy w metal. Jeśli używają ściernicy typu 27, powinni podchodzić do obrabianego przedmiotu pod kątem od 20 do 30 stopni. Jeśli mają ściernice typu 29, ich kąt roboczy powinien wynosić około 10 stopni.
Ściernice typu 28 (stożkowe) są zazwyczaj używane do szlifowania płaskich powierzchni w celu usuwania materiału na szerszych ścieżkach szlifowania. Te stożkowe ściernice najlepiej sprawdzają się przy mniejszych kątach szlifowania (około 5 stopni), dzięki czemu pomagają zmniejszyć zmęczenie operatora.
Wprowadza to kolejny istotny czynnik: wybór właściwego rodzaju ściernicy. Ściernica typu 27 ma punkt styku z powierzchnią metalu; ściernica typu 28 ma linię styku ze względu na stożkowy kształt; ściernica typu 29 ma powierzchnię styku.
Zdecydowanie najpopularniejsze tarcze typu 27 mogą sprawdzić się w wielu zastosowaniach, ale ich kształt utrudnia obróbkę części o głębokich profilach i krzywiznach, takich jak spawane zespoły rur ze stali nierdzewnej. Kształt profilu tarczy typu 29 ułatwia pracę operatorom, którzy muszą szlifować kombinację powierzchni zakrzywionych i płaskich. Tarcza typu 29 robi to poprzez zwiększenie powierzchni styku, co oznacza, że ​​operator nie musi spędzać dużo czasu szlifując w każdym miejscu – to dobra strategia na zmniejszenie gromadzenia się ciepła.
W rzeczywistości dotyczy to każdej tarczy szlifierskiej. Podczas szlifowania operator nie może pozostawać w jednym miejscu przez dłuższy czas. Załóżmy, że operator usuwa metal z wpustu o długości kilku stóp. Może on wykonywać krótkie ruchy tarczą w górę i w dół, ale może to spowodować przegrzanie obrabianego przedmiotu, ponieważ trzyma tarczę na małym obszarze przez długi czas. Aby zmniejszyć ilość wprowadzanego ciepła, operator może przesunąć całą spoinę w jednym kierunku, blisko jednego palca, a następnie podnieść narzędzie (dając obrabianemu przedmiotowi czas na ostygnięcie) i przesunąć obrabiany przedmiot w tym samym kierunku, blisko drugiego palca. Inne techniki również działają, ale wszystkie mają jedną wspólną cechę: zapobiegają przegrzaniu, utrzymując tarczę szlifierską w ruchu.
W osiągnięciu tego celu pomagają również powszechnie stosowane techniki „kartowania”. Załóżmy, że operator szlifuje spoinę czołową w pozycji płaskiej. Aby zmniejszyć naprężenia cieplne i nadmierne wgłębianie, unika przesuwania szlifierki wzdłuż złącza. Zamiast tego zaczyna od końca i ciągnie szlifierkę wzdłuż złącza. Zapobiega to również zbyt głębokiemu wgłębianiu się ściernicy w materiał.
Oczywiście, każda technika może spowodować przegrzanie metalu, jeśli operator będzie pracował zbyt wolno. Jeśli będzie pracował zbyt wolno, operator przegrzeje obrabiany przedmiot; jeśli będzie pracował zbyt szybko, szlifowanie może zająć dużo czasu. Znalezienie optymalnej prędkości posuwu zazwyczaj wymaga doświadczenia. Jeśli jednak operator nie jest zaznajomiony z daną pracą, może zeszlifować złom, aby uzyskać „wyczucie” odpowiedniej prędkości posuwu dla danego przedmiotu obrabianego.
Strategia wykańczania zależy od stanu powierzchni materiału w momencie jego odbioru i odbioru z działu wykańczania. Należy określić punkt początkowy (stan otrzymanej powierzchni) i punkt końcowy (wymagane wykończenie), a następnie opracować plan mający na celu znalezienie najlepszej ścieżki łączącej te dwa punkty.
Często najlepszym rozwiązaniem nie jest zastosowanie bardzo agresywnego materiału ściernego. Może to brzmieć nielogicznie. W końcu, dlaczego nie zacząć od grubego piasku, aby uzyskać szorstką powierzchnię, a następnie przejść na drobniejszy? Czy nie byłoby bardzo nieefektywne zacząć od drobniejszego ziarna?
Niekoniecznie, to znów ma związek z charakterem zestawiania. Gdy każdy krok osiąga mniejszą gradację, kondycjoner zastępuje głębsze rysy płytszymi, drobniejszymi rysami. Jeśli zaczną od papieru ściernego o gradacji 40 lub tarczy odwracalnej, pozostawią głębokie rysy na metalu. Byłoby wspaniale, gdyby te rysy zbliżyły powierzchnię do pożądanego wykończenia; dlatego istnieją materiały wykończeniowe o gradacji 40. Jednak jeśli klient poprosi o wykończenie nr 4 (kierunkowe szczotkowanie), usunięcie głębokich rys utworzonych przez materiał ścierny nr 40 zajmie dużo czasu. Obrabiacze albo przechodzą przez wiele rozmiarów gradacji, albo spędzają dużo czasu, używając drobnoziarnistych materiałów ściernych, aby usunąć te duże rysy i zastąpić je mniejszymi rysami. To wszystko jest nie tylko nieefektywne, ale również wprowadza zbyt dużo ciepła do obrabianego przedmiotu.
Oczywiście, stosowanie drobnoziarnistych materiałów ściernych na chropowatych powierzchniach może być powolne, a w połączeniu ze złą techniką, wprowadzać zbyt dużo ciepła. W takiej sytuacji pomocne mogą okazać się tarcze typu „dwa w jednym” lub tarcze listkowe o przesuniętych listkach. Tego typu tarcze zawierają ścierne płótno połączone z materiałami do obróbki powierzchni. Umożliwiają one skuteczne wykorzystanie materiałów ściernych do usuwania materiału, pozostawiając jednocześnie gładsze wykończenie.
Następny etap końcowego wykańczania może obejmować zastosowanie włóknin, co stanowi kolejną unikalną cechę wykańczania: proces ten najlepiej sprawdza się w przypadku elektronarzędzi o zmiennej prędkości obrotowej. Szlifierka kątowa pracująca z prędkością 10 000 obr./min może współpracować z niektórymi materiałami ściernymi, ale niektóre materiały włókninowe zostaną przez nią dokładnie stopione. Z tego powodu wykańczacze zmniejszają prędkość do 3000–6000 obr./min przed rozpoczęciem etapu wykańczania przy użyciu włóknin. Oczywiście dokładna prędkość zależy od zastosowania i materiałów eksploatacyjnych. Na przykład bębny do obróbki włóknin zazwyczaj obracają się z prędkością od 3000 do 4000 obr./min, podczas gdy tarcze do obróbki powierzchni zazwyczaj obracają się z prędkością od 4000 do 6000 obr./min.
Posiadanie odpowiednich narzędzi (szlifierek o zmiennej prędkości, różnych materiałów wykończeniowych) i określenie optymalnej liczby kroków zasadniczo pozwala na stworzenie mapy, która pokazuje najlepszą ścieżkę między materiałem wejściowym a gotowym. Dokładna ścieżka różni się w zależności od zastosowania, ale doświadczeni trymerzy postępują zgodnie z tą ścieżką, stosując podobne techniki przycinania.
Powierzchnię ze stali nierdzewnej uzupełniają wałki z włókniny. Aby zapewnić wydajne wykończenie i optymalną żywotność materiałów eksploatacyjnych, różne media wykańczające pracują z różną prędkością obrotową.
Po pierwsze, poświęcają temu czas. Jeśli widzą, że cienki element ze stali nierdzewnej zaczyna się nagrzewać, przestają kończyć pracę w jednym miejscu i zaczynają od innego. Mogą też pracować nad dwoma różnymi artefaktami jednocześnie. Najpierw pracują trochę nad jednym, potem nad drugim, dając drugiemu elementowi czas na ostygnięcie.
Polerując na połysk lustrzany, polerujący może polerować krzyżowo za pomocą bębna polerskiego lub tarczy polerskiej, w kierunku prostopadłym do poprzedniego kroku. Szlifowanie krzyżowe uwydatnia obszary, które należy zniwelować w wyniku poprzednich zarysowań, ale nadal nie uzyska się powierzchni o połysku nr 8. Po usunięciu wszystkich zarysowań, do uzyskania pożądanego połysku potrzebna jest ściereczka filcowa i tarcza polerska.
Aby uzyskać odpowiednie wykończenie, producenci muszą wyposażyć pracowników w odpowiednie narzędzia, w tym prawdziwe narzędzia i materiały, a także w narzędzia komunikacyjne, takie jak standardowe próbki, które pomogą określić, jak powinno wyglądać dane wykończenie. Próbki te (wywieszone w pobliżu działu wykończeniowego, w dokumentach szkoleniowych i materiałach sprzedażowych) pomagają wszystkim dojść do porozumienia.
Jeśli chodzi o same narzędzia (w tym elektronarzędzia i materiały ścierne), geometria niektórych części może stanowić wyzwanie nawet dla najbardziej doświadczonych pracowników działu wykańczania. W takich przypadkach z pomocą przychodzą profesjonalne narzędzia.
Załóżmy, że operator musi wykonać montaż cienkościennej rury ze stali nierdzewnej. Stosowanie tarcz listkowych lub nawet bębnów może powodować problemy, powodować przegrzanie, a czasem nawet tworzyć płaskie miejsca na samej rurze. W tym przypadku pomocne mogą okazać się szlifierki taśmowe przeznaczone do rur. Taśma przenośnika owija się wokół większości średnicy rury, rozprowadzając punkty styku, zwiększając wydajność i zmniejszając dopływ ciepła. Mimo to, jak w przypadku wszystkiego innego, osoba obrabiająca musi przenieść szlifierkę taśmową w inne miejsce, aby ograniczyć nadmierne gromadzenie się ciepła i uniknąć zasinienia.
To samo dotyczy innych profesjonalnych narzędzi wykańczających. Rozważmy szlifierkę taśmową palcową przeznaczoną do ciasnych przestrzeni. Pracownik wykończeniowy może jej używać do śledzenia spoiny pachwinowej pomiędzy dwiema deskami pod ostrym kątem. Zamiast przesuwać szlifierkę taśmową palcową pionowo (coś w rodzaju mycia zębów), pracownik przesuwa ją poziomo wzdłuż górnego palca spoiny pachwinowej, a następnie wzdłuż dolnego palca, upewniając się, że szlifierka taśmowa palcowa nie pozostaje w jednym położeniu zbyt długo.
Spawanie, szlifowanie i wykańczanie stali nierdzewnej wprowadza kolejną komplikację: zapewnienie właściwej pasywacji. Czy po wszystkich tych zaburzeniach powierzchni materiału pozostają jakieś zanieczyszczenia, które uniemożliwiłyby naturalne uformowanie się warstwy chromu na całej powierzchni stali nierdzewnej? Ostatnią rzeczą, jakiej chce producent, jest zły klient narzekający na zardzewiałe lub zanieczyszczone części. W tym miejscu w grę wchodzi właściwe czyszczenie i identyfikowalność.
Czyszczenie elektrochemiczne może pomóc w usunięciu zanieczyszczeń, aby zapewnić właściwą pasywację, ale kiedy należy wykonać takie czyszczenie?To zależy od zastosowania.Jeśli producenci czyszczą stal nierdzewną w celu zapewnienia pełnej pasywacji, zazwyczaj robią to natychmiast po spawaniu.W przeciwnym razie medium wykończeniowe może zebrać zanieczyszczenia powierzchniowe z przedmiotu obrabianego i rozprzestrzenić je w innym miejscu.Jednak w przypadku niektórych krytycznych zastosowań producenci mogą zdecydować się na wprowadzenie dodatkowych etapów czyszczenia — być może nawet przeprowadzenie testów prawidłowej pasywacji przed opuszczeniem hali produkcyjnej przez stal nierdzewną.
Załóżmy, że producent spawa kluczowy element ze stali nierdzewnej dla przemysłu nuklearnego. Profesjonalny spawacz łukowy wolframem gazowym układa idealnie wyglądającą spoinę. Ale to jest krytyczne zastosowanie. Pracownik działu wykończeniowego używa szczotki podłączonej do elektrochemicznego systemu czyszczącego, aby wyczyścić powierzchnię spoiny. Następnie wygładza brzeg spoiny za pomocą włókniny ściernej i szmatki, doprowadzając wszystko do równomiernego szczotkowania. Następnie następuje ostatnie szczotkowanie za pomocą elektrochemicznego systemu czyszczącego. Po dniu lub dwóch użyj ręcznego urządzenia testowego, aby sprawdzić, czy część jest prawidłowo pasywowana. Wyniki, zapisane i przechowywane wraz z zadaniem, wykazały, że część została w pełni pasywowana przed opuszczeniem fabryki.
W większości zakładów produkcyjnych szlifowanie, wykańczanie i czyszczenie pasywacji stali nierdzewnej zwykle odbywa się w późniejszym etapie. W rzeczywistości są one zazwyczaj wykonywane na krótko przed wysłaniem zadania do realizacji.
Nieprawidłowo wykończone części generują najdroższe odpady i przeróbki, dlatego producenci powinni ponownie przyjrzeć się swoim działom szlifowania i wykańczania. Usprawnienia w zakresie szlifowania i wykańczania pomagają zmniejszyć główne wąskie gardła, poprawić jakość, wyeliminować problemy i, co najważniejsze, zwiększyć zadowolenie klienta.
FABRICATOR to wiodący w Ameryce Północnej magazyn poświęcony branży obróbki plastycznej i produkcji metali. W magazynie można znaleźć wiadomości, artykuły techniczne i opisy przypadków, które pozwalają producentom wykonywać swoją pracę bardziej efektywnie. FABRICATOR świadczy usługi dla branży od 1970 roku.
Teraz, dzięki pełnemu dostępowi do wydania cyfrowego The FABRICATOR, masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Cyfrowa edycja czasopisma The Tube & Pipe Journal jest już w pełni dostępna, umożliwiając łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Ciesz się pełnym dostępem do cyfrowej wersji czasopisma STAMPING Journal, w którym znajdziesz najnowsze osiągnięcia technologiczne, najlepsze praktyki i wiadomości branżowe dla rynku tłoczenia metali.
Teraz, dzięki pełnemu dostępowi do wydania cyfrowego The Fabricator w języku hiszpańskim, masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.