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 dostarczeniem na stanowisko wykańczające. Część składa się z płyt przyspawanych pionowo do rury. Spoiny wyglądają dobrze, ale nie jest to idealna moneta, jakiej szuka klient. W rezultacie szlifierka traci czas na usunięcie większej ilości metalu spoiny niż zwykle. 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 obrabianego przedmiotu. Dodanie drogich, wrażliwych na ciepło materiałów, takich jak stal nierdzewna, może skutkować wyższymi kosztami przeróbek i montażu złomu. W połączeniu z komplikacjami, takimi jak zanieczyszczenia i awarie pasywacji, niegdyś lukratywne zlecenie związane ze stalą nierdzewną może zamienić się w nieszczęście przynoszące straty finansowe, a nawet niszczące reputację.
Jak producenci mogą temu zapobiec? Mogą zacząć od rozwijania swojej wiedzy na temat szlifowania i wykańczania, rozumiejąc rolę każdego z nich i ich wpływ 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, że osoby szlifujące dużymi tarczami ściernymi bardzo szybko usuwają dużo metalu i w ten sposób mogą pozostawić bardzo głębokie rysy. Jednak w przypadku szlifowania rysy są tylko efektem ubocznym; celem jest szybkie usunięcie materiału, zwłaszcza 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 włókninowych, a być może także filcu i pasty polerskiej, aby uzyskać lustrzane wykończenie. Celem jest osiągnięcie określonego efektu końcowego (wzór zarysowań). Każdy etap (drobniejsze ziarno) usuwa głębsze rysy z poprzedniego etapu i zastępuje je mniejszymi.
Ponieważ szlifowanie i wykańczanie mają różne cele, często nie uzupełniają się wzajemnie, a nawet mogą działać przeciwko sobie, 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 wymagające tylko wykańczania są produkowane w sposób, który nie wymaga usuwania nadmiernej ilości materiału. Typowym przykładem jest część ze stali nierdzewnej z pięknym spawem w osłonie wolframu gazowego, który wystarczy połączyć i dopasować do wzoru wykończenia podłoża.
Szlifierki z tarczami o małej wydajności usuwania materiału mogą stanowić poważne wyzwanie podczas obróbki stali nierdzewnej. Ponadto przegrzanie może powodować sinienie i zmianę właściwości materiału. Celem jest utrzymanie stali nierdzewnej w jak najniższej temperaturze przez cały proces.
W tym celu warto wybrać tarczę szlifierską o największej wydajności usuwania materiału, dostosowaną do danego zastosowania i budżetu. Tarcze cyrkonowe szlifują szybciej niż tlenek glinu, ale w większości przypadków najlepiej sprawdzają się tarcze ceramiczne.
Wyjątkowo 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. Dzięki temu ceramiczne ściernice są zazwyczaj warte swojej ceny. Idealnie nadają się do obróbki stali nierdzewnej, ponieważ szybko usuwają duże wióry i wytwarzają 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 całkowicie wolne (poniżej 0,1%) od żelaza, siarki i chloru.
Ściernice nie szlifują się same; wymagają użycia elektronarzędzi. Każdy może zachwalać zalety ściernic 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 czynności szlifowania ściernic ceramicznych wykonuje się za pomocą elektronarzędzi.
Szlifierki o niewystarczającej mocy i momencie obrotowym mogą powodować poważne problemy, nawet w przypadku stosowania najnowocześniejszych materiałów ściernych. Brak mocy i momentu obrotowego może spowodować znaczne spowolnienie narzędzia pod wpływem nacisku, co w efekcie uniemożliwia cząsteczkom ceramicznym na tarczy szlifierskiej wykonywanie funkcji, do których zostały zaprojektowane: szybkie usuwanie dużych kawałków metalu, a tym samym zmniejszanie ilości 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 wytwarza dodatkowe ciepło i niebieszczenie. W efekcie naciskają tak mocno, że tarcze się szklą, co zmusza ich do cięższej pracy i wytwarzania większej ilości ciepła, zanim zorientują się, że muszą je wymienić. Jeśli pracuje się w ten sposób z cienkimi rurami lub arkuszami, przechodzą one prosto przez materiał.
Oczywiście, jeśli operatorzy nie są odpowiednio przeszkoleni, nawet jeśli korzystają z najlepszych narzędzi, może dojść do takiego błędnego koła, zwłaszcza jeśli chodzi o nacisk wywierany na obrabiany przedmiot. Najlepiej jest ustawić prąd szlifierki tak blisko znamionowego natężenia, jak to możliwe. Jeśli operator używa szlifierki 10-amperowej, 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 (tzn. zbyt słabego nacisku) może być trudne, dlatego w takim przypadku pomocne może być zwrócenie 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 nacisku lub ściernica się zeszkli.
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 używają ściernic typu 29, ich kąt roboczy powinien wynosić około 10 stopni.
Ściernice typu 28 (stożkowe) są zazwyczaj stosowane do szlifowania płaskich powierzchni w celu usuwania materiału na szerszych ścieżkach szlifowania. Te stożkowe ściernice najlepiej sprawdzają się również 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 na powierzchni metalu; ściernica typu 28 ma linię styku ze względu na swój stożkowy kształt; ściernica typu 29 ma powierzchnię styku.
Zdecydowanie najpopularniejsze ściernice typu 27 sprawdzają się w wielu zastosowaniach, ale ich kształt utrudnia obróbkę części o głębokich profilach i krzywiznach, takich jak zespawane zespoły rur ze stali nierdzewnej. Kształt profilu ściernicy typu 29 ułatwia pracę operatorom, którzy muszą szlifować zarówno powierzchnie płaskie, jak i zakrzywione. Ściernica typu 29 osiąga to poprzez zwiększenie powierzchni styku, co oznacza, że ​​operator nie musi spędzać dużo czasu szlifując w każdym miejscu – to dobra strategia na ograniczenie gromadzenia się ciepła.
W rzeczywistości dotyczy to każdej ściernicy. Podczas szlifowania operator nie może pozostawać w jednym miejscu przez dłuższy czas. Załóżmy, że operator usuwa metal z wnęki o długości kilku stóp. Może on kierować ściernicą wykonując krótkie ruchy w górę i w dół, ale takie działanie może przegrzać obrabiany element, ponieważ utrzymuje ściernicę 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 element w tym samym kierunku, blisko drugiego palca. Inne techniki działają, ale wszystkie mają jedną wspólną cechę: zapobiegają przegrzaniu, utrzymując ściernicę w ruchu.
W osiągnięciu tego celu pomocne są 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. Zbyt wolna praca spowoduje przegrzanie obrabianego przedmiotu; zbyt szybka praca może wydłużyć czas szlifowania. 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 koncentruje się na stanie powierzchni materiału w momencie jego dostarczenia do działu wykańczania i wyjścia z niego. 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 zaczynanie od bardzo agresywnego materiału ściernego. Może to brzmieć nieintuicyjnie. W końcu, dlaczego nie zacząć od grubego piasku, aby uzyskać szorstką powierzchnię, a następnie przejść do drobniejszego? Czy nie byłoby bardzo nieefektywne zacząć od drobniejszego ziarna?
Niekoniecznie, ma to związek z naturą procesu polerowania. W miarę jak każdy kolejny krok osiąga mniejszą ziarnistość, ścierniwo zastępuje głębsze rysy płytszymi, drobniejszymi. Jeśli zaczną od papieru ściernego o ziarnistości 40 lub tarczy obrotowej, pozostawią głębokie rysy na metalu. Byłoby wspaniale, gdyby te rysy zbliżyły powierzchnię do pożądanego wykończenia; właśnie dlatego istnieją materiały wykończeniowe o ziarnistości 40. Jednak jeśli klient poprosi o wykończenie nr 4 (wykończenie szczotkowane kierunkowo), usunięcie głębokich rys powstałych w wyniku użycia materiału ściernego nr 40 zajmie dużo czasu. Obrabiacze albo przechodzą przez wiele wielkości ziarnistości, albo spędzają dużo czasu, używając drobnoziarnistych materiałów ściernych, aby usunąć te duże rysy i zastąpić je mniejszymi. 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 i, w połączeniu ze złą techniką, wprowadzać zbyt dużo ciepła. W takiej sytuacji pomocne mogą okazać się tarcze listkowe typu „dwa w jednym” lub tarcze z przesuniętymi listkami. Tego typu tarcze zawierają płótno ścierne połączone z materiałami do obróbki powierzchni. Umożliwiają one skuteczne usuwanie materiału za pomocą materiałów ściernych, pozostawiając jednocześnie gładsze wykończenie.
Kolejny etap wykańczania końcowego może wymagać zastosowania włóknin, co stanowi kolejną unikalną cechę wykańczania: proces ten najlepiej sprawdza się w przypadku elektronarzędzi o zmiennej prędkości. Szlifierka kątowa pracująca z prędkością 10 000 obr./min może współpracować z niektórymi materiałami ściernymi, ale niektóre włókniny zostaną całkowicie stopione. Z tego powodu osoby wykańczające zmniejszają prędkość do 3000–6000 obr./min przed rozpoczęciem etapu wykańczania z użyciem włóknin. Oczywiście dokładna prędkość zależy od zastosowania i materiałów eksploatacyjnych. Na przykład bębny do 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 wykańczających) i określenie optymalnej liczby kroków zasadniczo zapewnia mapę, która pokazuje najlepszą ścieżkę między materiałem wejściowym a wykończonym. 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 rolki włókninowe. Aby zapewnić wydajne wykończenie i optymalną żywotność materiałów eksploatacyjnych, różne media wykańczające pracują z różnymi prędkościami obrotowymi.
Po pierwsze, poświęcają temu czas. Jeśli widzą, że cienki element ze stali nierdzewnej zaczyna się nagrzewać, przerywają obróbkę w jednym miejscu i zaczynają od innego. Mogą też pracować nad dwoma różnymi artefaktami w tym samym czasie. Pracują trochę nad jednym, potem trochę nad drugim, dając drugiemu elementowi czas na ostygnięcie.
Polerując na lustrzany połysk, 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 poprzednim wzorze zarysowań, ale nadal nie pozwoli uzyskać lustrzanego wykończenia nr 8. Po usunięciu wszystkich zarysowań, do uzyskania pożądanego połysku potrzebna jest ściereczka filcowa i tarcza polerska.
Aby uzyskać odpowiednie wykończenie, producenci muszą zapewnić pracownikom wykończeniowym odpowiednie narzędzia, w tym prawdziwe narzędzia i nośniki, a także 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 sytuacjach z pomocą przychodzą profesjonalne narzędzia.
Załóżmy, że operator musi złożyć cienkościenną rurę ze stali nierdzewnej. Stosowanie tarcz listkowych lub nawet bębnów może powodować problemy, powodować przegrzewanie, 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 redukując dopływ ciepła. Należy jednak pamiętać, że jak w przypadku wszystkiego innego, szlifierka taśmowa musi przenieść szlifierkę taśmową w inne miejsce, aby ograniczyć nadmierne gromadzenie się ciepła i zapobiec sinieniu.
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 jak podczas mycia zębów), pracownik przesuwa ją poziomo wzdłuż górnego palca spoiny pachwinowej, a następnie wzdłuż dolnego palca, upewniając się, że szlifierka taśmowa nie pozostaje w jednym miejscu zbyt długo.
Spawanie, szlifowanie i wykańczanie stali nierdzewnej wiąże się z kolejnym utrudnieniem: koniecznością zapewnienia prawidłowej pasywacji. Czy po tych wszystkich uszkodzeniach powierzchni materiału pozostają jakieś zanieczyszczenia, które uniemożliwiłyby naturalne uformowanie się warstwy chromu na całej powierzchni stali nierdzewnej? Ostatnią rzeczą, jakiej chce producent, jest niezadowolony klient narzekający na zardzewiałe lub zanieczyszczone części. W tym miejscu w grę wchodzi prawidłowe czyszczenie i identyfikowalność.
Czyszczenie elektrochemiczne może pomóc w usunięciu zanieczyszczeń i zapewnieniu prawidłowej pasywacji, ale kiedy należy je przeprowadzić? To zależy od zastosowania. Jeśli producenci czyszczą stal nierdzewną w celu zapewnienia pełnej pasywacji, zazwyczaj robią to bezpośrednio po spawaniu. W przeciwnym razie medium wykończeniowe może zebrać zanieczyszczenia z powierzchni przedmiotu obrabianego i rozprzestrzenić je w innych miejscach. Jednak w przypadku niektórych krytycznych zastosowań producenci mogą zdecydować się na wprowadzenie dodatkowych etapów czyszczenia – być może nawet przeprowadzenie testu prawidłowej pasywacji przed opuszczeniem hali produkcyjnej przez stal nierdzewną.
Załóżmy, że producent spawa kluczowy element ze stali nierdzewnej dla przemysłu jądrowego. Profesjonalny spawacz łukowy wolframem w osłonie gazu tworzy idealnie wyglądającą spoinę. Ale to również jest krytyczne zastosowanie. Pracownik działu wykończeniowego używa szczotki podłączonej do elektrochemicznego systemu czyszczącego do czyszczenia powierzchni spoiny. Następnie wygładza brzeg spoiny za pomocą włókniny ściernej i szmatki, doprowadzając wszystko do równomiernego, szczotkowanego wykończenia. 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 całkowicie spasywowana przed opuszczeniem fabryki.
W większości zakładów produkcyjnych szlifowanie, wykańczanie i czyszczenie pasywowanej stali nierdzewnej zwykle odbywa się w późniejszym etapie produkcji. W rzeczywistości czynności te są zazwyczaj wykonywane na krótko przed wysłaniem produktu do odbiorcy.
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 i produkcji metali. W magazynie można znaleźć wiadomości, artykuły techniczne i opisy przypadków, które pozwalają producentom wykonywać swoją pracę bardziej efektywnie. FABRICATOR obsługuje branżę od 1970 roku.
Teraz, dzięki pełnemu dostępowi do wydania cyfrowego The FABRICATOR, masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Cyfrowe wydanie czasopisma The Tube & Pipe Journal jest już w pełni dostępne, dzięki czemu można łatwo zapoznać się z cennymi zasobami branżowymi.
Uzyskaj pełny dostęp do wydania cyfrowego 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.