Pentru a asigura o pasivizare corectă, tehnicienii curăță electrochimic sudurile longitudinale ale secțiunilor laminate din oțel inoxidabil. Imagine oferită de Walter Surface Technologies
Imaginați-vă că un producător încheie un contract care implică fabricarea de oțel inoxidabil cheie. Secțiunile de tablă și țeavă sunt tăiate, îndoite și sudate înainte de a ajunge la o stație de finisare. Piesa este formată din plăci sudate vertical pe țeavă. Sudurile arată bine, dar nu este suma perfectă pe care o caută clientul. Drept urmare, șlefuitorul petrece timp îndepărtând mai mult metal de sudură decât de obicei. Apoi, din păcate, au apărut niște pete albastre distincte pe suprafață - un semn clar al unui aport prea mare de căldură. În acest caz, înseamnă că piesa nu va îndeplini cerințele clientului.
Adesea efectuate manual, șlefuirea și finisarea necesită dexteritate și îndemânare. Erorile în finisare pot fi foarte costisitoare, având în vedere toată valoarea care a fost acordată piesei de prelucrat. Adăugarea de materiale sensibile la căldură scumpe, cum ar fi oțelul inoxidabil, costurile de refacere și instalare a deșeurilor pot fi mai mari. Combinată cu complicații precum contaminarea și defecțiunile de pasivizare, o lucrare cândva profitabilă din oțel inoxidabil se poate transforma într-un incident care pierde bani sau chiar dăunează reputației.
Cum previn producătorii toate acestea? Aceștia pot începe prin a-și dezvolta cunoștințele despre șlefuire și finisare, înțelegând rolurile pe care le joacă fiecare și modul în care afectează piesele de prelucrat din oțel inoxidabil.
Nu sunt sinonime. De fapt, fiecare are un obiectiv fundamental diferit. Șlefuirea îndepărtează materiale precum bavurile și excesul de metal sudat, în timp ce finisarea oferă un finisaj pe suprafața metalică. Confuzia este de înțeles, având în vedere că cei care șlefuiesc cu corpuri abrazive mari îndepărtează foarte repede mult metal, iar acest lucru poate lăsa zgârieturi foarte adânci. Dar în șlefuire, zgârieturile sunt doar un efect secundar; scopul este de a îndepărta rapid materialul, mai ales atunci când se lucrează cu metale sensibile la căldură, cum ar fi oțelul inoxidabil.
Finisarea se face în etape, operatorul începând cu o granulație mai mare și progresând cu pietre de șlefuit mai fine, abrazive nețesute și, eventual, pâslă și pastă de lustruit pentru a obține un finisaj oglindă. Scopul este de a obține un anumit finisaj final (model de zgârieturi). Fiecare etapă (granulația mai fină) îndepărtează zgârieturile mai adânci de la etapa anterioară și le înlocuiește cu zgârieturi mai mici.
Deoarece șlefuirea și finisarea au obiective diferite, adesea nu se completează reciproc și pot chiar să se împotrivească dacă se utilizează o strategie greșită de utilizare a consumabilelor. Pentru a îndepărta excesul de metal sudat, operatorii folosesc pietre de șlefuit pentru a realiza zgârieturi foarte adânci, apoi predau piesa unui specialist în prelucrare, care acum trebuie să petreacă mult timp îndepărtând aceste zgârieturi adânci. Această secvență de la șlefuire la finisare poate fi în continuare cea mai eficientă modalitate de a satisface cerințele de finisare ale clienților. Dar, din nou, nu sunt procese complementare.
Suprafețele pieselor de prelucrat proiectate pentru fabricabilitate nu necesită, în general, șlefuire și finisare. Piesele care sunt șlefuite fac acest lucru doar deoarece șlefuirea este cea mai rapidă modalitate de a îndepărta sudurile sau alte materiale, iar zgârieturile adânci lăsate de discul de șlefuit sunt exact ceea ce își dorește clientul. Piesele care necesită doar finisare sunt fabricate într-un mod care nu necesită îndepărtarea excesivă de material. Un exemplu tipic este o piesă din oțel inoxidabil cu o sudură frumoasă protejată cu tungsten gazos, care trebuie doar amestecată și potrivită cu modelul de finisare al substratului.
Polizoarele cu discuri abrazive cu așchiere redusă pot prezenta dificultăți semnificative atunci când se lucrează cu oțel inoxidabil. De asemenea, supraîncălzirea poate provoca îngălbenirea și poate modifica proprietățile materialului. Scopul este de a menține oțelul inoxidabil cât mai rece posibil pe tot parcursul procesului.
În acest scop, este util să selectați discul abraziv cu cea mai rapidă rată de îndepărtare pentru aplicație și buget. Discurile abrazive din zirconiu șlefuiesc mai repede decât cele din alumină, dar în majoritatea cazurilor, discurile ceramice funcționează cel mai bine.
Particulele ceramice extrem de dure și ascuțite se uzează într-un mod unic. Pe măsură ce se dezintegrează treptat, nu se șlefuiesc plat, ci își mențin o muchie ascuțită. Aceasta înseamnă că pot îndepărta materialul foarte rapid, adesea într-o fracțiune din timpul de lucru față de alte corpuri de șlefuit. Acest lucru face ca, în general, corpurile de șlefuit ceramice să merite banii. Sunt ideale pentru aplicații din oțel inoxidabil, deoarece îndepărtează rapid așchiile mari și generează mai puțină căldură și distorsiune.
Indiferent de piatra abrazivă aleasă de un producător, trebuie avută în vedere potențiala contaminare. Majoritatea producătorilor știu că nu pot utiliza aceeași piatră abrazivă pe oțel carbon și oțel inoxidabil. Mulți oameni separă fizic operațiunile de rectificare a oțelului carbon și a oțelului inoxidabil. Chiar și scânteile minuscule de oțel carbon care cad pe piesele de prelucrat din oțel inoxidabil pot cauza probleme de contaminare. Multe industrii, cum ar fi industria farmaceutică și cea nucleară, solicită ca consumabilele să fie clasificate ca fiind nepoluante. Aceasta înseamnă că pietrele abrazive pentru oțel inoxidabil trebuie să fie aproape lipsite (mai puțin de 0,1%) de fier, sulf și clor.
Corpurile de șlefuit nu se pot șlefui singure; au nevoie de o unealtă electrică. Oricine poate lăuda beneficiile corpurilor de șlefuit sau ale sculelor electrice, dar realitatea este că sculele electrice și corpurile lor de șlefuit funcționează ca un sistem. Corpurile de șlefuit ceramice sunt concepute pentru polizoare unghiulare cu o anumită putere și cuplu. În timp ce unele polizoare pneumatice au specificațiile necesare, majoritatea șlefuirii corpurilor de șlefuit ceramice se face cu scule electrice.
Polizoarele cu putere și cuplu insuficiente pot cauza probleme grave, chiar și cu cele mai avansate abrazive. Lipsa de putere și cuplu poate determina încetinirea semnificativă a sculei sub presiune, împiedicând practic particulele ceramice de pe discul abraziv să facă ceea ce au fost proiectate să facă: îndepărtarea rapidă a bucăților mari de metal, reducând astfel cantitatea de material termic care intră în discul abraziv.
Acest lucru exacerbează un cerc vicios: operatorii de șlefuire văd că materialul nu este îndepărtat, așa că instinctiv împing mai tare, ceea ce, la rândul său, creează exces de căldură și învinețire. Ajung să împingă atât de tare încât roțile se glazează, ceea ce le face să lucreze mai mult și să genereze mai multă căldură înainte de a-și da seama că trebuie să le înlocuiască. Dacă lucrați în acest fel pe tuburi sau foi subțiri, acestea ajung să treacă direct prin material.
Desigur, dacă operatorii nu sunt instruiți corespunzător, chiar și cu cele mai bune unelte, acest cerc vicios se poate produce, mai ales când vine vorba de presiunea pe care o exercită asupra piesei de prelucrat. Cea mai bună practică este să vă apropiați cât mai mult posibil de curentul nominal al polizorului. Dacă operatorul folosește un polizor de 10 amperi, acesta ar trebui să apese atât de tare încât polizorul să consume aproximativ 10 amperi.
Utilizarea unui ampermetru poate ajuta la standardizarea operațiunilor de șlefuire dacă producătorul procesează cantități mari de oțel inoxidabil scump. Desigur, puține operațiuni folosesc de fapt un ampermetru în mod regulat, așa că cel mai bine este să ascultați cu atenție. Dacă operatorul aude și simte că turația scade rapid, este posibil să apese prea tare.
Ascultarea atingerilor prea ușoare (adică a presiunii prea mici) poate fi dificilă, așa că, în acest caz, atenția la fluxul scânteilor poate fi de ajutor. Șlefuirea oțelului inoxidabil va produce scântei mai închise la culoare decât oțelul carbon, dar acestea ar trebui să fie totuși vizibile și să iasă din zona de lucru într-un mod constant. Dacă operatorul vede brusc mai puține scântei, este posibil să fie pentru că nu aplică suficientă presiune sau nu lustruiește roata.
Operatorii trebuie, de asemenea, să mențină un unghi de lucru constant. Dacă abordează piesa de prelucrat la un unghi aproape plat (aproape paralel cu piesa de prelucrat), pot provoca o supraîncălzire extinsă; dacă abordează la un unghi prea mare (aproape vertical), riscă să înfigă marginea discului în metal. Dacă utilizează un disc de tip 27, ar trebui să abordeze piesa de prelucrat la un unghi de 20 până la 30 de grade. Dacă au discuri de tip 29, unghiul lor de lucru ar trebui să fie de aproximativ 10 grade.
Discurile abrazive de tip 28 (conice) sunt utilizate de obicei pentru șlefuirea pe suprafețe plane pentru a îndepărta materialul pe căi de șlefuire mai largi. Aceste discuri conice funcționează cel mai bine și la unghiuri de șlefuire mai mici (aproximativ 5 grade), astfel încât ajută la reducerea oboselii operatorului.
Aceasta introduce un alt factor critic: alegerea tipului potrivit de piatră abrazivă. Piatra abrazivă de tip 27 are un punct de contact pe suprafața metalică; piatra abrazivă de tip 28 are o linie de contact datorită formei sale conice; piatra abrazivă de tip 29 are o suprafață de contact.
De departe, cele mai comune discuri abrazive de tip 27 pot îndeplini sarcinile în multe aplicații, dar forma lor face dificilă manipularea pieselor cu profile adânci și curbe, cum ar fi ansamblurile sudate din tuburi din oțel inoxidabil. Forma profilului discului abraziv de tip 29 facilitează manipularea pentru operatorii care trebuie să rectifice o combinație de suprafețe curbate și plane. Discul abraziv de tip 29 realizează acest lucru prin creșterea suprafeței de contact, ceea ce înseamnă că operatorul nu trebuie să petreacă mult timp rectificând în fiecare locație - o strategie bună pentru reducerea acumulării de căldură.
De fapt, acest lucru se aplică oricărei pietre abrazive. La rectificare, operatorul nu trebuie să stea în același loc pentru o perioadă lungă de timp. Să presupunem că un operator îndepărtează metal dintr-o racordare lungă de câțiva metri. El poate direcționa piesa abrazivă în mișcări scurte în sus și în jos, dar acest lucru poate supraîncălzi piesa de prelucrat, deoarece menține piesa abrazivă într-o zonă mică pentru perioade lungi de timp. Pentru a reduce aportul de căldură, operatorul poate traversa întreaga sudură într-o singură direcție lângă un vârf, apoi ridică scula (oferind piesei de prelucrat timp să se răcească) și traversează piesa de prelucrat în aceeași direcție lângă celălalt vârf. Alte tehnici funcționează, dar toate au o caracteristică în comun: evită supraîncălzirea menținând piesa abrazivă în mișcare.
Tehnicile de „cardare” utilizate în mod obișnuit ajută, de asemenea, la realizarea acestui lucru. Să presupunem că operatorul rectifică o sudură cap la cap într-o poziție plană. Pentru a reduce stresul termic și săparea excesivă, a evitat împingerea polizorului de-a lungul îmbinării. În schimb, începe de la capăt și trage polizorul de-a lungul îmbinării. Acest lucru previne, de asemenea, ca discul să se afunde prea mult în material.
Desigur, orice tehnică poate supraîncălzi metalul dacă operatorul merge prea încet. Dacă mergeți prea încet, operatorul va supraîncălzi piesa de prelucrat; dacă mergeți prea repede, rectificarea poate dura mult timp. Găsirea punctului optim de avans necesită de obicei experiență. Dar dacă operatorul nu este familiarizat cu lucrarea, poate rectifica deșeurile pentru a se familiariza cu viteza de avans adecvată pentru piesa de prelucrat respectivă.
Strategia de finisare se învârte în jurul stării suprafeței materialului la sosire și la plecarea acestuia din departamentul de finisare. Identificați punctul de plecare (starea suprafeței recepționate) și punctul de sosire (finisarea necesară), apoi faceți un plan pentru a găsi cea mai bună cale între aceste două puncte.
Adesea, cea mai bună cale nu începe cu un abraziv foarte agresiv. Acest lucru poate părea contraintuitiv. La urma urmei, de ce să nu începem cu nisip grosier pentru a obține o suprafață rugoasă și apoi să trecem la nisip mai fin? Nu ar fi foarte ineficient să începem cu o granulație mai fină?
Nu neapărat, acest lucru are din nou legătură cu natura procesului de șlefuire. Pe măsură ce fiecare pas atinge o granulație mai mică, aparatul de condiționare înlocuiește zgârieturile mai adânci cu zgârieturi mai superficiale și mai fine. Dacă se începe cu șmirghel cu granulație 40 sau cu un disc abraziv, acestea vor lăsa zgârieturi adânci pe metal. Ar fi minunat dacă aceste zgârieturi ar aduce suprafața aproape de finisajul dorit; de aceea există acele consumabile de finisare cu granulație 40. Cu toate acestea, dacă clientul solicită un finisaj nr. 4 (finisaj periat direcțional), zgârieturile adânci create de un abraziv nr. 40 vor dura mult timp pentru a fi îndepărtate. Persoanele care efectuează prelucrarea fie trec la mai multe granulații, fie petrec mult timp folosind abrazivi cu granulație fină pentru a îndepărta acele zgârieturi mari și a le înlocui cu zgârieturi mai mici. Nu numai că toate acestea sunt ineficiente, dar introduc și prea multă căldură în piesa de prelucrat.
Desigur, utilizarea abrazivilor cu granulație fină pe suprafețe rugoase poate fi lentă și, combinată cu o tehnică deficitară, poate introduce prea multă căldură. Aici poate ajuta un disc lamelar două în unu sau decalat. Aceste discuri includ pânze abrazive combinate cu materiale de tratare a suprafeței. Acestea permit în mod eficient operatorului de finisare să utilizeze abrazivi pentru a îndepărta materialul, lăsând în același timp un finisaj mai neted.
Următorul pas în finisarea finală poate implica utilizarea de materiale nețesute, ceea ce ilustrează o altă caracteristică unică a finisării: procesul funcționează cel mai bine cu scule electrice cu viteză variabilă. O polizor unghiular care funcționează la 10.000 RPM poate funcționa cu anumite medii de șlefuire, dar va topi complet unele materiale nețesute. Din acest motiv, finisorii reduc viteza între 3.000 și 6.000 RPM înainte de a începe etapa de finisare cu materiale nețesute. Desigur, viteza exactă depinde de aplicație și de consumabile. De exemplu, tamburele pentru materiale nețesute se rotesc de obicei între 3.000 și 4.000 RPM, în timp ce discurile de tratare a suprafeței se rotesc de obicei între 4.000 și 6.000 RPM.
Deținerea uneltelor potrivite (polizoare cu viteză variabilă, diferite medii de finisare) și determinarea numărului optim de pași oferă practic o hartă care dezvăluie cea mai bună cale între materialul primit și cel finit. Calea exactă variază în funcție de aplicație, dar mașina de tuns cu experiență urmează această cale folosind tehnici de tundere similare.
Rolele din material nețesut completează suprafața din oțel inoxidabil. Pentru o finisare eficientă și o durată de viață optimă a consumabilelor, diferite medii de finisare funcționează la turații diferite.
În primul rând, își iau timp. Dacă văd că o piesă subțire din oțel inoxidabil se încălzește, opresc finisarea într-o zonă și încep în alta. Sau ar putea lucra la două artefacte diferite în același timp. Lucrează puțin la una și apoi la cealaltă, oferind celeilalte piese timp să se răcească.
La lustruirea până la un finisaj oglindă, lustruitorul poate lustrui încrucișat cu un tambur sau un disc de lustruit, într-o direcție perpendiculară față de etapa anterioară. Șlefuirea încrucișată evidențiază zonele care trebuie să se îmbine cu modelul anterior de zgârieturi, dar tot nu va obține suprafața cu un finisaj oglindă de nr. 8. După ce toate zgârieturile au fost îndepărtate, sunt necesare o lavetă de pâslă și o roată de lustruit pentru a crea finisajul lucios dorit.
Pentru a obține finisajul potrivit, producătorii trebuie să ofere finisorilor instrumentele potrivite, inclusiv instrumente și suporturi practice, precum și instrumente de comunicare, cum ar fi stabilirea unor mostre standard pentru a determina cum ar trebui să arate un anumit finisaj. Aceste mostre (afișate lângă departamentul de finisare, în documentele de instruire și în documentația de vânzări) ajută la punerea tuturor pe aceeași lungime de undă.
În ceea ce privește sculele propriu-zise (inclusiv sculele electrice și mediile abrazive), geometria anumitor piese poate prezenta provocări chiar și pentru cei mai experimentați angajați din departamentul de finisare. Aici pot ajuta sculele profesionale.
Să presupunem că un operator trebuie să finalizeze un ansamblu tubular cu pereți subțiri din oțel inoxidabil. Utilizarea discurilor lamelare sau chiar a tamburelor poate cauza probleme, poate provoca supraîncălzirea și uneori chiar poate crea o zonă plată pe tubul în sine. Aici, șlefuitoarele cu bandă concepute pentru tuburi pot ajuta. Banda transportoare înfășoară cea mai mare parte a diametrului țevii, răspândind punctele de contact, crescând eficiența și reducând aportul de căldură. Acestea fiind spuse, ca în cazul oricărui alt lucru, operatorul trebuie să mute șlefuitorul cu bandă într-o altă zonă pentru a atenua acumularea excesivă de căldură și a evita îngălbenirea.
Același lucru este valabil și pentru alte unelte profesionale de finisare. Luați în considerare o șlefuitoare cu bandă digitală concepută pentru spații înguste. Un finisor ar putea să o folosească pentru a urmări o sudură de colț între două plăci la un unghi ascuțit. În loc să miște șlefuitoarea cu bandă digitală pe verticală (cam ca și cum te-ai spăla pe dinți), mașina de finisat o mișcă pe orizontală de-a lungul vârfului superior al sudurii de colț, apoi pe cel inferior, asigurându-se în același timp că șlefuitoarea digitală nu rămâne prea mult timp în poziție.
Sudarea, șlefuirea și finisarea oțelului inoxidabil introduc o altă complicație: asigurarea unei pasivări corespunzătoare. După toate aceste perturbări ale suprafeței materialului, există contaminanți rămași care ar împiedica formarea naturală a stratului de crom al oțelului inoxidabil pe întreaga suprafață? Ultimul lucru pe care și-l dorește un producător este un client supărat care se plânge de piesele ruginite sau contaminate. Aici intervin curățarea și trasabilitatea corespunzătoare.
Curățarea electrochimică poate ajuta la îndepărtarea contaminanților pentru a asigura o pasivizare corectă, dar când ar trebui efectuată această curățare? Depinde de aplicație. Dacă producătorii curăță oțelul inoxidabil pentru a promova pasivizarea completă, de obicei o fac imediat după sudare. Nerespectarea acestei proceduri înseamnă că mediul de finisare poate prelua contaminanți de suprafață de pe piesa de prelucrat și îi poate răspândi în altă parte. Cu toate acestea, pentru unele aplicații critice, producătorii pot alege să introducă etape suplimentare de curățare - poate chiar testarea pasivării corecte înainte ca oțelul inoxidabil să părăsească podeaua fabricii.
Să presupunem că un producător sudează o componentă critică din oțel inoxidabil pentru industria nucleară. Un sudor profesionist cu arc de tungsten cu gaz realizează o îmbinare de o mică valoare care arată perfect. Dar, din nou, aceasta este o aplicație critică. Un angajat din departamentul de finisare folosește o perie conectată la un sistem de curățare electrochimică pentru a curăța suprafața unei suduri. Apoi, el netezește vârful sudurii folosind o lavetă abrazivă nețesută și o lavetă de finisare și obține un finisaj periat uniform. Apoi vine perierea finală cu un sistem de curățare electrochimică. După ce a stat o zi sau două, se folosește un dispozitiv de testare portabil pentru a testa piesa pentru pasivizare corespunzătoare. Rezultatele, înregistrate și păstrate împreună cu lucrarea, au arătat că piesa a fost complet pasivată înainte de a părăsi fabrica.
În majoritatea fabricilor de producție, șlefuirea, finisarea și curățarea pasivării oțelului inoxidabil au loc de obicei în aval. De fapt, acestea sunt de obicei executate cu puțin timp înainte de livrarea lucrării.
Piesele finisate incorect generează unele dintre cele mai scumpe deșeuri și prelucrări, așa că este logic ca producătorii să își analizeze din nou departamentele de rectificare și finisare. Îmbunătățirile în rectificare și finisare ajută la atenuarea blocajelor majore, la îmbunătățirea calității, la eliminarea durerilor de cap și, cel mai important, la creșterea satisfacției clienților.
FABRICATOR este revista lider în industria de formare și fabricare a metalelor din America de Nord. Revista oferă știri, articole tehnice și studii de caz care permit producătorilor să își facă treaba mai eficient. FABRICATOR deservește industria din 1970.
Acum, cu acces complet la ediția digitală a revistei The FABRICATOR, acces facil la resurse valoroase din industrie.
Ediția digitală a revistei The Tube & Pipe Journal este acum complet accesibilă, oferind acces facil la resurse valoroase din industrie.
Bucurați-vă de acces complet la ediția digitală a revistei STAMPING Journal, care oferă cele mai recente progrese tehnologice, cele mai bune practici și știri din industrie pentru piața de ștanțare a metalelor.
Acum, cu acces complet la ediția digitală a revistei The Fabricator en Español, aveți acces facil la resurse valoroase din industrie.