As soldas longitudinais em barras de aço inoxidável são desbarbadas eletroquimicamente para garantir a passivação adequada. Imagem cedida pela Walter Surface Technologies.
Imagine que um fabricante firma um contrato para produzir um produto essencial em aço inoxidável. Chapas metálicas e seções de tubos são cortadas, dobradas e soldadas antes de serem enviadas para a estação de acabamento. A peça consiste em placas soldadas verticalmente ao tubo. As soldas parecem boas, mas o preço não é o ideal para o comprador. Como resultado, a retificadora gasta tempo removendo mais metal de solda do que o normal. Então, infelizmente, uma coloração azulada aparece na superfície – um sinal claro de excesso de calor. Nesse caso, isso significa que a peça não atenderá aos requisitos do cliente.
Frequentemente realizadas à mão, a lixagem e o acabamento exigem destreza e habilidade artesanal. Erros no acabamento podem ser muito dispendiosos, considerando todo o valor atribuído à peça. Ao adicionar materiais caros e sensíveis ao calor, como o aço inoxidável, os custos de retrabalho e descarte de sucata podem ser ainda maiores. Somados a complicações como contaminação e falhas na passivação, uma operação com aço inoxidável, antes lucrativa, pode tornar-se deficitária ou até mesmo prejudicial à reputação.
Como os fabricantes podem evitar tudo isso? Eles podem começar ampliando seu conhecimento sobre retificação e acabamento, entendendo os papéis que desempenham e como afetam as peças de aço inoxidável.
Esses termos não são sinônimos. Na verdade, cada pessoa tem objetivos fundamentalmente diferentes. A retificação remove materiais como rebarbas e excesso de metal de solda, enquanto o acabamento proporciona um acabamento fino à superfície do metal. A confusão é compreensível, visto que quem retifica com rebolos grandes remove muito metal rapidamente, podendo deixar riscos profundos no processo. Mas, na retificação, os riscos são apenas uma consequência; o objetivo é remover material rapidamente, principalmente ao trabalhar com metais sensíveis ao calor, como o aço inoxidável.
O acabamento é feito em etapas, com o operador começando com uma lixa mais grossa e progredindo para rebolos mais finos, abrasivos não tecidos e, possivelmente, feltro e pasta de polimento para obter um acabamento espelhado. O objetivo é alcançar um determinado acabamento final (padrão de riscos). Cada etapa (lixa mais fina) remove os riscos mais profundos da etapa anterior e os substitui por riscos menores.
Como a retificação e o acabamento têm finalidades diferentes, muitas vezes não se complementam e podem até se contradizer se a estratégia de consumíveis for inadequada. Para remover o excesso de metal de solda, o operador faz riscos muito profundos com um rebolo e, em seguida, passa a peça para o dressador, que agora precisa gastar muito tempo removendo esses riscos. Essa sequência de retificação para acabamento ainda pode ser a maneira mais eficiente de atender aos requisitos de acabamento do cliente. Mas, novamente, esses não são processos adicionais.
As superfícies das peças projetadas para usinagem geralmente não requerem retificação ou acabamento. As peças que são lixadas o são apenas porque a lixagem é a maneira mais rápida de remover soldas ou outros materiais, e os riscos profundos deixados pela rebarbadora são exatamente o que o cliente desejava. As peças que requerem apenas acabamento são fabricadas de forma que a remoção excessiva de material não seja necessária. Um exemplo típico é uma peça de aço inoxidável com uma solda perfeita protegida por um eletrodo de tungstênio que precisa apenas ser nivelada e adaptada ao padrão de acabamento do substrato.
Retificadoras com discos de baixa remoção de material podem apresentar sérios problemas ao trabalhar com aço inoxidável. Da mesma forma, o superaquecimento pode causar oxidação e alteração nas propriedades do material. O objetivo é manter o aço inoxidável o mais frio possível durante todo o processo.
Para isso, é útil selecionar o rebolo com a maior taxa de remoção de material, considerando a aplicação e o orçamento disponíveis. Rebolos de zircônio removem material mais rapidamente do que os de alumina, mas os rebolos de cerâmica geralmente apresentam melhor desempenho.
As partículas cerâmicas extremamente resistentes e afiadas sofrem um desgaste único. À medida que se desintegram gradualmente, não se tornam planas, mantendo uma aresta afiada. Isso significa que podem remover material muito rapidamente, muitas vezes várias vezes mais rápido do que outros rebolos. De modo geral, isso faz com que os rebolos cerâmicos valham o investimento. São ideais para usinagem de aço inoxidável, pois removem rapidamente cavacos grandes e geram menos calor e deformação.
Independentemente do rebolo escolhido pelo fabricante, a possibilidade de contaminação deve ser levada em consideração. A maioria dos fabricantes sabe que não pode usar o mesmo rebolo para aço carbono e aço inoxidável. Muitas pessoas separam fisicamente as operações de retificação de aço carbono e aço inoxidável. Mesmo pequenas faíscas de aço carbono que caem sobre peças de aço inoxidável podem causar problemas de contaminação. Muitas indústrias, como a farmacêutica e a nuclear, exigem que os consumíveis sejam classificados como não poluentes. Isso significa que os rebolos de aço inoxidável devem ser praticamente isentos (menos de 0,1%) de ferro, enxofre e cloro.
Os discos de desbaste não se desbastam sozinhos; precisam de uma ferramenta elétrica. Qualquer um pode anunciar os benefícios dos discos de desbaste ou das ferramentas elétricas, mas a realidade é que as ferramentas elétricas e seus discos de desbaste funcionam como um sistema. Os discos de cerâmica são projetados para esmerilhadeiras angulares com determinada potência e torque. Embora algumas esmerilhadeiras pneumáticas possuam as especificações necessárias, na maioria dos casos, o desbaste de discos de cerâmica é feito com ferramentas elétricas.
Esmerilhadeiras com potência e torque insuficientes podem causar sérios problemas até mesmo com os abrasivos mais modernos. A falta de potência e torque pode fazer com que a ferramenta diminua significativamente a velocidade sob pressão, impedindo que as partículas cerâmicas do rebolo cumpram sua função: remover rapidamente grandes pedaços de metal, reduzindo assim a quantidade de material térmico que entra no rebolo.
Isso agrava o ciclo vicioso: os operadores de lixadeira percebem que nenhum material está sendo removido, então instintivamente pressionam com mais força, o que, por sua vez, gera calor excessivo e oxidação. Eles acabam pressionando tanto que vitrificam os discos, o que os força a trabalhar mais e gerar mais calor antes de perceberem que precisam trocá-los. Se você trabalha dessa forma com tubos ou chapas finas, eles acabam atravessando o material.
É claro que, se os operadores não forem devidamente treinados, mesmo com as melhores ferramentas, esse ciclo vicioso pode ocorrer, especialmente no que diz respeito à pressão exercida sobre a peça de trabalho. A melhor prática é aproximar-se o máximo possível da corrente nominal da esmerilhadeira. Se o operador estiver usando uma esmerilhadeira de 10 amperes, ele deve pressionar com tanta força que a esmerilhadeira consuma cerca de 10 amperes.
O uso de um amperímetro pode ajudar a padronizar as operações de retificação se um fabricante processa uma grande quantidade de aço inoxidável caro. Claro que poucas operações usam um amperímetro regularmente, então é melhor prestar atenção. Se o operador ouvir e sentir a RPM cair rapidamente, ele pode estar forçando demais.
Perceber toques muito leves (ou seja, com pouca pressão) pode ser difícil, portanto, prestar atenção à intensidade das faíscas pode ajudar nesse caso. Lixar aço inoxidável produz faíscas mais escuras do que lixar aço carbono, mas elas ainda devem ser visíveis e se projetar uniformemente da área de trabalho. Se o operador notar uma redução repentina na quantidade de faíscas, isso pode ser devido à aplicação de força insuficiente ou à falta de polimento adequado do disco.
Os operadores também devem manter um ângulo de trabalho constante. Se abordarem a peça em um ângulo quase reto (quase paralelo à peça), podem causar superaquecimento significativo; se abordarem em um ângulo muito grande (quase vertical), correm o risco de bater com força a borda do disco no metal. Se utilizarem um disco tipo 27, devem abordar a peça em um ângulo de 20 a 30 graus. Se utilizarem discos tipo 29, o ângulo de trabalho deve ser em torno de 10 graus.
Os rebolos tipo 28 (cônicos) são normalmente usados ​​para retificar superfícies planas, removendo material em percursos de retificação mais amplos. Esses rebolos cônicos também apresentam melhor desempenho em ângulos de retificação menores (em torno de 5 graus), ajudando a reduzir a fadiga do operador.
Isso introduz outro fator importante: escolher o tipo certo de rebolo. O rebolo tipo 27 tem um ponto de contato com a superfície metálica, o rebolo tipo 28 tem uma linha de contato devido ao seu formato cônico, e o rebolo tipo 29 tem uma superfície de contato.
As rebolos tipo 27, mais comuns atualmente, são adequadas para muitas aplicações, mas seu formato dificulta o trabalho com peças de perfil profundo e curvas, como conjuntos de tubos de aço inoxidável soldados. O formato do perfil da rebolo tipo 29 facilita o trabalho dos operadores que precisam retificar superfícies curvas e planas combinadas. A rebolo tipo 29 consegue isso aumentando a área de contato com a superfície, o que significa que o operador não precisa gastar muito tempo retificando cada ponto – 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 movimentar o rebolo em curtos movimentos de subida e descida, mas isso pode causar o superaquecimento da peça, pois mantém o rebolo em uma área pequena por um longo período. Para reduzir a entrada de calor, o operador pode passar toda a solda em uma direção por uma das pontas, depois levantar a ferramenta (permitindo que a peça esfrie) e passar a peça na mesma direção pela outra ponta. Outros métodos funcionam, mas todos têm uma coisa em comum: evitam o superaquecimento mantendo o rebolo em movimento.
Isso também é facilitado pelos métodos amplamente utilizados de "penteamento". Suponha que o operador esteja esmerilhando uma solda de topo em posição plana. Para reduzir o estresse térmico e a escavação excessiva, ele evita empurrar a esmerilhadeira ao longo da junta. Em vez disso, ele começa na extremidade e move a esmerilhadeira ao longo da junta. Isso também impede que o disco afunde demais no material.
É claro que qualquer técnica pode superaquecer o metal se o operador trabalhar muito devagar. Trabalhar muito devagar superaquecerá a peça; se for muito rápido, o lixamento pode demorar muito. Encontrar a velocidade de avanço ideal geralmente requer experiência. Mas, se o operador não estiver familiarizado com o trabalho, ele pode lixar a sucata para "sentir" a velocidade de avanço adequada para a peça.
A estratégia de acabamento depende da condição da superfície do material ao entrar e sair do departamento de acabamento. Determine um ponto de partida (condição da superfície obtida) e um ponto de chegada (acabamento desejado) e, em seguida, elabore um plano para encontrar o melhor caminho entre esses dois pontos.
Muitas vezes, o melhor caminho não começa com um abrasivo muito agressivo. Isso pode parecer contraintuitivo. Afinal, por que não começar com areia grossa para obter uma superfície áspera e depois passar para uma areia mais fina? Não seria muito ineficiente começar com uma granulometria mais fina?
Não necessariamente, isso tem a ver com a natureza da comparação. À medida que se obtém uma granulação mais fina em cada etapa, o condicionador substitui riscos mais profundos por riscos cada vez mais finos. Se começarem com lixa de grão 40 ou uma lixadeira orbital, deixarão riscos profundos no metal. Seria ótimo se esses riscos aproximassem a superfície do acabamento desejado, e é por isso que existem materiais de acabamento de grão 40 disponíveis. No entanto, se um cliente solicitar um acabamento nº 4 (lixamento direcional), os riscos profundos deixados pelo grão nº 40 levam muito tempo para serem removidos. Os artesãos acabam usando vários tamanhos de grão ou gastando muito tempo usando abrasivos de grão fino para remover esses riscos profundos e substituí-los por menores. Tudo isso não só é ineficiente, como também aquece demais a peça.
É claro que usar abrasivos de grão fino em superfícies ásperas pode ser lento e, combinado com uma técnica inadequada, resulta em superaquecimento. Discos dois-em-um ou discos escalonados podem ajudar nesse sentido. Esses discos incluem tecidos abrasivos combinados com materiais de tratamento de superfície. Eles permitem que o profissional use abrasivos para remover material, deixando um acabamento mais liso.
A próxima etapa no acabamento pode incluir o uso de tecidos não tecidos, o que ilustra outra característica exclusiva do processo: ele funciona melhor com ferramentas elétricas de velocidade variável. Uma esmerilhadeira angular a 10.000 rpm pode lidar com alguns materiais abrasivos, mas derreterá completamente alguns materiais não tecidos. Por esse motivo, os profissionais de acabamento reduzem a velocidade para 3.000 a 6.000 rpm antes de trabalhar com não tecidos. Obviamente, a velocidade exata depende da aplicação e dos consumíveis. Por exemplo, os tambores para não tecidos geralmente giram de 3.000 a 4.000 rpm, enquanto os discos para tratamento de superfície geralmente giram de 4.000 a 6.000 rpm.
Ter as ferramentas certas (esmerilhadeiras de velocidade variável, diversos materiais de acabamento) e determinar o número ideal de etapas basicamente fornece um mapa que mostra o melhor caminho entre o material de entrada e o material acabado. O caminho exato depende da aplicação, mas os aparadores experientes seguem esse caminho usando métodos de aparamento semelhantes.
Os rolos de tecido não tecido completam a superfície de aço inoxidável. Para um acabamento eficiente e vida útil ideal dos consumíveis, diferentes materiais de acabamento operam em diferentes velocidades de rotação.
Primeiro, eles levam tempo. Se percebem que uma fina peça de aço inoxidável está esquentando, param de finalizar em um ponto e começam em outro. Ou podem estar trabalhando em duas peças diferentes ao mesmo tempo. Trabalham um pouco em uma e depois na outra, dando tempo para a primeira esfriar.
Ao polir para obter um acabamento espelhado, o polidor pode realizar um polimento cruzado com o tambor ou disco de polimento em uma direção perpendicular à etapa anterior. O lixamento cruzado destaca áreas que devem se integrar ao padrão de riscos anterior, mas ainda não leva a superfície a um acabamento espelhado de grão 8. Depois que todos os riscos forem removidos, será necessário um pano de feltro e uma boina de polimento para criar o acabamento brilhante desejado.
Para obter o acabamento desejado, os fabricantes devem fornecer aos acabadores as ferramentas adequadas, incluindo ferramentas e materiais reais, bem como ferramentas de comunicação, como a criação de amostras padrão para determinar a aparência ideal de um determinado acabamento. Essas amostras (expostas perto do departamento de acabamento, em materiais de treinamento e em folhetos de vendas) ajudam a manter todos alinhados.
No que diz respeito às ferramentas propriamente ditas (incluindo ferramentas elétricas e abrasivos), a geometria de algumas peças pode ser um desafio até mesmo para a equipe de acabamento mais experiente. Ferramentas profissionais serão de grande ajuda.
Imagine que um operador precise montar um tubo de aço inoxidável de paredes finas. O uso de discos de lixa ou mesmo tambores pode causar problemas, superaquecimento e, às vezes, até mesmo o aplainamento do próprio tubo. É aí que as lixadeiras de cinta projetadas para tubos podem ajudar. A correia transportadora cobre a maior parte do diâmetro do tubo, distribuindo os pontos de contato, aumentando a eficiência e reduzindo a entrada de calor. No entanto, como em qualquer outra operação, o operador ainda precisa mover a lixadeira de cinta para um local diferente para reduzir o acúmulo excessivo de calor e evitar o azulamento do tubo.
O mesmo se aplica a outras ferramentas profissionais de acabamento. Considere uma lixadeira de cinta projetada para locais de difícil acesso. Um profissional de acabamento pode usá-la para fazer uma solda de filete entre duas tábuas em um ângulo agudo. Em vez de mover a lixadeira de cinta verticalmente (como se estivesse escovando os dentes), o técnico a move horizontalmente ao longo da borda superior da solda de filete e depois ao longo da borda inferior, certificando-se de que a lixadeira não permaneça em um mesmo lugar por muito tempo.
A soldagem, o esmerilhamento e o acabamento do aço inoxidável trazem consigo outro desafio: garantir a passivação adequada. Após todos esses processos, restará alguma contaminação na superfície do material que impeça a formação natural de uma camada de cromo sobre toda a superfície? A última coisa que um fabricante precisa é de um cliente insatisfeito reclamando de peças enferrujadas ou sujas. 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 feita? Depende da aplicação. Se os fabricantes limpam o aço inoxidável para garantir a passivação completa, geralmente o fazem imediatamente após a soldagem. Não fazer isso significa que o meio de acabamento pode absorver contaminantes da superfície da peça e distribuí-los para outros locais. No entanto, para algumas aplicações críticas, os fabricantes podem adicionar etapas de limpeza adicionais — talvez até mesmo testando a passivação adequada antes que o aço inoxidável saia da fábrica.
Imagine que um fabricante está soldando um importante componente de aço inoxidável para a indústria nuclear. Um soldador profissional de arco de tungstênio cria uma solda lisa e perfeita. Mas, novamente, esta é uma aplicação crítica. Um membro da equipe de acabamento usa uma escova conectada a um sistema de limpeza eletroquímica para limpar a superfície da solda. Em seguida, ele lixa a solda com um abrasivo não tecido e um pano de limpeza, finalizando o acabamento para obter uma superfície lisa. Depois, ele aplica a última escovação com o sistema de limpeza eletroquímica. Após um ou dois dias de inatividade, um testador portátil verifica se a peça foi passivada corretamente. Os resultados, registrados e salvos com o trabalho, mostraram que a peça foi totalmente passivada antes de sair da fábrica.
Na maioria das fábricas, a retificação, o acabamento e a limpeza da passivação do aço inoxidável normalmente ocorrem em etapas subsequentes. Na verdade, geralmente são realizados pouco antes da entrega do produto final.
Peças usinadas incorretamente geram alguns dos custos mais elevados de retrabalho e sucata, portanto, faz sentido que os fabricantes reavaliem seus departamentos de lixamento e acabamento. Melhorias nos processos de retificação e acabamento ajudam a eliminar gargalos importantes, aprimorar a qualidade, evitar dores de cabeça e, principalmente, aumentar a satisfação do cliente.
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