Para garantir a passivação adequada, os técnicos limpam eletroquimicamente as soldas longitudinais das seções laminadas de aço inoxidável. Imagem cortesia da Walter Surface Technologies
Imagine que um fabricante celebra um contrato envolvendo a fabricação de aço inoxidável essencial. Chapas metálicas e seções de tubos são cortadas, dobradas e soldadas antes de chegarem a uma estação de acabamento. A peça consiste em placas soldadas verticalmente ao tubo. As soldas parecem boas, mas não é o acabamento perfeito que o cliente está procurando. Como resultado, o esmerilhador gasta tempo removendo mais metal de solda do que o normal. Então, infelizmente, algumas manchas azuis distintas apareceram na superfície, um sinal claro de muito calor aplicado. Nesse caso, significa que a peça não atenderá aos requisitos do cliente.
Geralmente realizados manualmente, o desbaste e o acabamento exigem destreza e habilidade. Erros no acabamento podem ser muito caros, considerando todo o valor dado à peça de trabalho. Adicionar materiais caros e sensíveis ao calor, como aço inoxidável, pode aumentar os custos de retrabalho e instalação de sucata. Combinado com complicações como contaminação e falhas de passivação, um trabalho antes lucrativo em aço inoxidável pode se transformar em um prejuízo financeiro ou até mesmo em um acidente que pode prejudicar a reputação.
Como os fabricantes evitam tudo isso? Eles podem começar desenvolvendo seus conhecimentos sobre retificação e acabamento, entendendo as funções que cada um desempenha e como afetam as peças de aço inoxidável.
Eles não são sinônimos. Na verdade, cada um tem um objetivo fundamentalmente diferente. O esmerilhamento remove materiais como rebarbas e excesso de metal de solda, enquanto o acabamento proporciona um acabamento na superfície do metal. A confusão é compreensível, considerando que aqueles que esmerilham com grandes rebolos removem muito metal muito rapidamente, e isso pode deixar arranhões muito profundos. Mas no esmerilhamento, os arranhões são apenas um efeito posterior; o objetivo é remover o material rapidamente, especialmente ao trabalhar com metais sensíveis ao calor, como aço inoxidável.
O acabamento é feito em etapas, à medida que o operador começa com uma granulação maior e progride para rebolos mais finos, abrasivos não tecidos e talvez pano de feltro e pasta de polimento para obter um acabamento espelhado. O objetivo é obter um certo acabamento final (padrão de arranhões). Cada etapa (a granulação mais fina) remove os arranhões mais profundos da etapa anterior e os substitui por arranhões menores.
Como o esmerilhamento e o acabamento têm objetivos diferentes, muitas vezes eles não se complementam e podem, na verdade, atuar como um contraponto se a estratégia de consumíveis errada for usada. Para remover o excesso de metal de solda, os operadores usam rebolos para fazer arranhões muito profundos e, em seguida, entregam a peça a um afiador, que agora precisa gastar muito tempo removendo esses arranhões profundos. Essa sequência de esmerilhamento até o acabamento ainda pode ser a maneira mais eficiente de atender aos requisitos de acabamento do cliente. Mas, novamente, eles não são processos complementares.
As superfícies das peças projetadas para fabricação geralmente não exigem retificação e acabamento. As peças retificadas fazem apenas isso porque a retificação é a maneira mais rápida de remover soldas ou outros materiais, e os arranhões profundos deixados pela roda de retificação são exatamente o que o cliente deseja. As peças que exigem apenas acabamento são fabricadas de uma forma que não requer remoção excessiva de material. Um exemplo típico é uma peça de aço inoxidável com uma bela solda protegida com tungstênio a gás que só precisa ser misturada e combinada com o padrão de acabamento do substrato.
Esmerilhadeiras com rodas de baixa remoção podem apresentar desafios significativos ao trabalhar com aço inoxidável. Da mesma forma, o superaquecimento pode causar oxidação e alterar as propriedades do material. O objetivo é manter o aço inoxidável o mais frio possível durante todo o processo.
Para isso, é útil selecionar a roda de desbaste com a taxa de remoção mais rápida para a aplicação e o orçamento. As rodas de zircônia desbastam mais rápido que as de alumina, mas na maioria dos casos, as rodas de cerâmica funcionam melhor.
Partículas de cerâmica extremamente resistentes e afiadas se desgastam de uma maneira única. À medida que se desintegram gradualmente, elas não ficam planas, mas mantêm uma borda afiada. Isso significa que elas podem remover material muito rapidamente, geralmente em uma fração do tempo de outros rebolos. Isso geralmente faz com que os rebolos de cerâmica valham a pena. Eles são ideais para aplicações de aço inoxidável porque removem cavacos grandes rapidamente e geram menos calor e distorção.
Não importa qual rebolo o fabricante escolha, a contaminação potencial precisa ser levada em consideração. A maioria dos fabricantes sabe que não pode usar o mesmo rebolo em aço carbono e aço inoxidável. Muitas pessoas separam fisicamente suas operações de retificação de aço carbono e aço inoxidável. Até mesmo pequenas faíscas de aço carbono caindo em peças de aço inoxidável podem causar problemas de contaminação. Muitas indústrias, como as farmacêuticas e nucleares, exigem que os consumíveis sejam classificados como livres de poluição. Isso significa que os rebolos para aço inoxidável devem ser quase livres (menos de 0,1%) de ferro, enxofre e cloro.
As rodas de desbaste não podem se desbastar sozinhas; elas precisam de uma ferramenta elétrica. Qualquer um pode alardear os benefícios das rodas de desbaste ou ferramentas elétricas, mas a realidade é que as ferramentas elétricas e suas rodas de desbaste funcionam como um sistema. As rodas de desbaste de cerâmica são projetadas para esmerilhadeiras angulares com uma certa quantidade de potência e torque. Embora algumas esmerilhadeiras pneumáticas tenham as especificações necessárias, a maioria das desbastes com rodas de cerâmica é feita com ferramentas elétricas.
Esmerilhadeiras com potência e torque insuficientes podem causar problemas sérios, mesmo com os abrasivos mais avançados. A falta de potência e torque pode fazer com que a ferramenta fique significativamente mais lenta sob pressão, essencialmente impedindo que as partículas de cerâmica na roda de esmerilhamento façam o que foram projetadas para fazer: remover rapidamente grandes pedaços de metal, reduzindo assim a quantidade de material térmico que entra na roda de esmerilhamento.
Isso agrava um ciclo vicioso: os operadores de retificação percebem que o material não está sendo removido, então instintivamente empurram com mais força, o que por sua vez cria excesso de calor e oxidação. Eles acabam empurrando com tanta força que vitrificam as rodas, o que os faz trabalhar mais e gerar mais calor antes de perceberem que precisam substituí-las. Se você trabalhar dessa forma em tubos ou chapas finas, elas acabam atravessando o material.
É claro que, se os operadores não forem treinados adequadamente, mesmo com as melhores ferramentas, esse ciclo vicioso pode acontecer, especialmente quando se trata da pressão que eles exercem sobre a peça de trabalho. A melhor prática é chegar o mais próximo possível da corrente nominal da retificadora. Se o operador estiver usando uma retificadora de 10 amperes, ele deve pressionar com tanta força que a retificadora consuma cerca de 10 amperes.
Usar um amperímetro pode ajudar a padronizar as operações de retificação se o fabricante processar grandes quantidades de aço inoxidável caro. É claro que poucas operações realmente usam um amperímetro regularmente, então sua melhor aposta é ouvir com atenção. Se o operador ouvir e sentir a RPM cair rapidamente, ele pode estar forçando demais.
Pode ser difícil ouvir toques muito leves (ou seja, pouca pressão), então, neste caso, prestar atenção ao fluxo de faíscas pode ajudar. A retificação de aço inoxidável produzirá faíscas mais escuras do que aço carbono, mas elas ainda devem ser visíveis e se projetar da área de trabalho de maneira consistente. Se o operador repentinamente vir menos faíscas, pode ser porque ele não está aplicando pressão suficiente ou polindo a roda.
Os operadores também precisam manter um ângulo de trabalho consistente. Se eles abordarem a peça de trabalho em um ângulo quase plano (quase paralelo à peça de trabalho), eles podem causar superaquecimento extenso; se eles se aproximarem em um ângulo muito alto (quase vertical), eles correm o risco de cavar a borda da roda no metal. Se eles estiverem usando uma roda Tipo 27, eles devem abordar o trabalho em um ângulo de 20 a 30 graus. Se eles tiverem rodas Tipo 29, seu ângulo de trabalho deve ser em torno de 10 graus.
As rodas de desbaste tipo 28 (cônicas) são normalmente usadas para desbaste em superfícies planas para remover material em caminhos de desbaste mais largos. Essas rodas cônicas também funcionam melhor em ângulos de desbaste mais baixos (cerca de 5 graus), ajudando a reduzir a fadiga do operador.
Isso introduz outro fator crítico: escolher o tipo certo de rebolo. O rebolo Tipo 27 tem um ponto de contato na superfície metálica; o rebolo Tipo 28 tem uma linha de contato devido ao seu formato cônico; o rebolo Tipo 29 tem uma superfície de contato.
De longe, as rodas Tipo 27 mais comuns conseguem realizar o trabalho em muitas aplicações, mas seu formato dificulta o manuseio de peças com perfis e curvas profundas, como conjuntos soldados de tubos de aço inoxidável. O formato do perfil da roda Tipo 29 facilita para operadores que precisam retificar uma combinação de superfícies curvas e planas. A roda Tipo 29 faz isso aumentando a área de contato da superfície, o que significa que o operador não precisa gastar muito tempo retificando em cada local - uma boa estratégia para reduzir o acúmulo de calor.
Na verdade, isso se aplica a qualquer rebolo. Ao esmerilhar, o operador não deve permanecer no mesmo lugar por muito tempo. Suponha que um operador esteja removendo metal de um filete de vários metros de comprimento. Ele pode dirigir o rebolo em movimentos curtos para cima e para baixo, mas isso pode superaquecer a peça de trabalho porque ele mantém o rebolo em uma pequena área por longos períodos de tempo. Para reduzir a entrada de calor, o operador pode percorrer toda a solda em uma direção perto de um pé, então levantar a ferramenta (dando tempo para a peça de trabalho esfriar) e percorrer a peça de trabalho na mesma direção perto do outro pé. Outras técnicas funcionam, mas todas têm uma característica em comum: elas evitam o superaquecimento mantendo o rebolo em movimento.
Técnicas de "cardação" comumente usadas também ajudam a conseguir isso. Suponha que o operador esteja retificando uma solda de topo em uma posição plana. Para reduzir o estresse térmico e a escavação excessiva, ele evitou empurrar a retificadora ao longo da junta. Em vez disso, ele começa na extremidade e puxa a retificadora ao longo da junta. Isso também evita que a roda cave muito no material.
É claro que qualquer técnica pode superaquecer o metal se o operador for muito devagar. Se for muito devagar, o operador superaquecerá a peça de trabalho; se for muito rápido, o desbaste pode levar muito tempo. Encontrar o ponto ideal de avanço geralmente requer experiência. Mas se o operador não estiver familiarizado com o trabalho, ele pode desbastar a sucata para obter a "sensação" da taxa de avanço apropriada para a peça de trabalho em questão.
A estratégia de acabamento gira em torno das condições da superfície do material quando ele chega e sai do departamento de acabamento. Identifique o ponto inicial (condição da superfície recebida) e o ponto final (acabamento necessário) e, em seguida, faça um plano para encontrar o melhor caminho entre esses dois pontos.
Muitas vezes, o melhor caminho não começa com um abrasivo altamente agressivo. Isso pode parecer contraintuitivo. Afinal, por que não começar com areia grossa para obter uma superfície áspera e depois passar para areia mais fina? Não seria muito ineficiente começar com uma granulação mais fina?
Não necessariamente, isso novamente tem a ver com a natureza da colagem. Conforme cada etapa atinge uma granulação menor, o condicionador substitui os arranhões mais profundos por arranhões mais superficiais e finos. Se eles começarem com uma lixa de granulação 40 ou um disco flip, eles deixarão arranhões profundos no metal. Seria ótimo se esses arranhões deixassem a superfície próxima ao acabamento desejado; é por isso que existem esses suprimentos de acabamento de granulação 40. No entanto, se o cliente solicitar um acabamento nº 4 (acabamento escovado direcional), arranhões profundos criados por um abrasivo nº 40 levarão muito tempo para serem removidos. Os amoladores diminuem o tamanho das granulações ou gastam muito tempo usando abrasivos de granulação fina para remover esses arranhões grandes e substituí-los por arranhões menores. Isso não só é ineficiente, mas também introduz muito calor na peça de trabalho.
É claro que usar abrasivos de granulação fina em superfícies ásperas pode ser lento e, combinado com uma técnica inadequada, pode introduzir muito calor. É aqui que um disco de abas dois em um ou escalonado pode ajudar. Esses discos incluem panos abrasivos combinados com materiais de tratamento de superfície. Eles permitem efetivamente que o aparador use abrasivos para remover material, deixando também um acabamento mais liso.
A próxima etapa do acabamento final pode envolver o uso de não-tecidos, o que ilustra outra característica exclusiva do acabamento: o processo funciona melhor com ferramentas elétricas de velocidade variável. Uma esmerilhadeira de ângulo reto operando a 10.000 RPM pode funcionar com alguns meios de moagem, mas derreterá alguns não-tecidos completamente. Por esse motivo, os finalizadores reduzem a velocidade para entre 3.000 e 6.000 RPM antes de iniciar a etapa de acabamento com não-tecidos. É claro que a velocidade exata depende da aplicação e dos consumíveis. Por exemplo, os tambores de não-tecidos normalmente giram entre 3.000 e 4.000 RPM, enquanto os discos de tratamento de superfície normalmente giram entre 4.000 e 6.000 RPM.
Ter as ferramentas certas (retificadoras de velocidade variável, diferentes meios de acabamento) e determinar o número ideal de etapas basicamente fornece um mapa que revela o melhor caminho entre o material recebido e o acabado. O caminho exato varia de acordo com a aplicação, mas aparadores experientes seguem esse caminho usando técnicas de aparagem semelhantes.
Rolos não tecidos completam a superfície de aço inoxidável. Para um acabamento eficiente e vida útil ideal dos consumíveis, diferentes mídias de acabamento funcionam em diferentes RPMs.
Primeiro, eles levam seu tempo. Se eles veem uma peça fina de aço inoxidável esquentando, eles param de terminar em uma área e começam em outra. Ou eles podem estar trabalhando em dois artefatos diferentes ao mesmo tempo. Eles trabalham um pouco em um e depois no outro, dando tempo para que a outra peça esfrie.
Ao polir para um acabamento espelhado, o polidor pode fazer o polimento cruzado com um tambor ou disco de polimento, em uma direção perpendicular à etapa anterior. O lixamento cruzado destaca áreas que precisam se misturar ao padrão de arranhões anterior, mas ainda não deixarão a superfície com um acabamento espelhado de nº 8. Depois que todos os arranhões forem removidos, um pano de feltro e uma roda de polimento são necessários para criar o acabamento brilhante desejado.
Para obter o acabamento correto, os fabricantes precisam fornecer aos finalizadores as ferramentas certas, incluindo ferramentas e mídias reais, bem como ferramentas de comunicação, como o estabelecimento de amostras padrão para determinar a aparência de um determinado acabamento. Essas amostras (publicadas perto do departamento de acabamento, em documentos de treinamento e na literatura de vendas) ajudam a colocar todos na mesma página.
No que diz respeito às ferramentas reais (incluindo ferramentas elétricas e meios abrasivos), a geometria de certas peças pode apresentar desafios até mesmo para os funcionários mais experientes do departamento de acabamento. É aqui que as ferramentas profissionais podem ajudar.
Suponha que um operador precise concluir uma montagem tubular de parede fina de aço inoxidável. Usar discos de aba ou até mesmo tambores pode causar problemas, causar superaquecimento e, às vezes, até mesmo criar um ponto plano no próprio tubo. Aqui, lixadeiras de cinta projetadas para tubos podem ajudar. A correia transportadora envolve a maior parte do diâmetro do tubo, espalhando os pontos de contato, aumentando a eficiência e reduzindo a entrada de calor. Dito isso, como em qualquer outra coisa, o afiador ainda precisa mover a lixadeira de cinta para uma área diferente para mitigar o acúmulo excessivo de calor e evitar o azulamento.
O mesmo se aplica a outras ferramentas de acabamento profissionais. Considere uma lixadeira de cinta de dedo projetada para espaços apertados. Um finalizador pode usá-la para seguir uma solda de filete entre duas tábuas em um ângulo agudo. Em vez de mover a lixadeira de cinta de dedo verticalmente (como se estivesse escovando os dentes), o aparador a move horizontalmente ao longo da parte superior da solda de filete e, em seguida, da parte inferior, certificando-se de que a lixadeira de dedo não permaneça em uma delas por muito tempo.
Soldagem, retificação e acabamento de aço inoxidável apresentam outra complicação: garantir a passivação adequada. Depois de todas essas perturbações na superfície do material, há algum contaminante restante que impeça a camada de cromo do aço inoxidável de se formar naturalmente em toda a superfície? A última coisa que um fabricante quer é um cliente irritado reclamando de peças enferrujadas ou contaminadas. É aqui que a limpeza adequada e a rastreabilidade entram em jogo.
A limpeza eletroquímica pode ajudar a remover contaminantes para garantir a passivação adequada, mas quando essa limpeza deve ser realizada? Depende da aplicação. Se os fabricantes limpam o aço inoxidável para promover a passivação completa, geralmente o fazem imediatamente após a soldagem. Não fazer isso significa que o meio de acabamento pode pegar contaminantes da superfície da peça de trabalho e espalhá-los para outro lugar. No entanto, para algumas aplicações críticas, os fabricantes podem optar por inserir etapas de limpeza adicionais — talvez até mesmo testar a passivação adequada antes que o aço inoxidável saia da fábrica.
Suponha que um fabricante solde um componente crítico de aço inoxidável para a indústria nuclear. Um soldador profissional de arco de tungstênio a gás estabelece uma costura de centavo que parece perfeita. Mas, novamente, esta é uma aplicação crítica. Um funcionário no departamento de acabamento usa uma escova conectada a um sistema de limpeza eletroquímica para limpar a superfície de uma solda. Ele então alisou a ponta da solda usando um abrasivo não tecido e um pano de limpeza e conseguiu um acabamento escovado uniforme. Então vem a escovação final com um sistema de limpeza eletroquímica. Depois de sentar por um ou dois dias, use um dispositivo de teste portátil para testar a peça para passivação adequada. Os resultados, registrados e mantidos com o trabalho, mostraram que a peça estava totalmente passivada antes de sair da fábrica.
Na maioria das fábricas, a retificação, o acabamento e a limpeza da passivação do aço inoxidável geralmente ocorrem posteriormente. Na verdade, eles geralmente são executados pouco antes do trabalho ser enviado.
Peças com acabamento incorreto geram alguns dos refugos e retrabalhos mais caros, então faz sentido que os fabricantes reavaliem seus departamentos de retificação e acabamento. Melhorias na retificação e acabamento ajudam a aliviar grandes gargalos, melhorar a qualidade, eliminar dores de cabeça e, o mais importante, aumentar a satisfação do cliente.
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