Люди часто покупают предварительно обработанную нержавеющую сталь, что усложняет выбор материала, который операторам необходимо учитывать.
Как и большинство материалов, нержавеющая сталь имеет множество преимуществ и недостатков. Сталь считается «нержавеющей сталью», если сплав содержит не менее 10,5% хрома, который образует оксидный слой, делающий ее устойчивой к кислотам и коррозии. Эта коррозионная стойкость может быть дополнительно улучшена за счет увеличения содержания хрома и добавления дополнительных легирующих добавок.
Благодаря своим свойствам «нержавеющей стали», неприхотливости в обслуживании, долговечности и разнообразию вариантов обработки поверхности, этот материал подходит для таких отраслей, как строительство, производство мебели, пищевая промышленность, медицина и многие другие, где требуется прочность и коррозионная стойкость стали.
Нержавеющая сталь, как правило, дороже других видов стали. Однако она обладает преимуществами в соотношении прочности к весу, что позволяет использовать материалы меньшей толщины по сравнению с традиционными марками, что может привести к экономии средств. Из-за высокой общей стоимости предприятиям необходимо убедиться, что они используют правильные инструменты, чтобы избежать дорогостоящих отходов и доработок этого материала.
Нержавеющая сталь, как правило, считается сложной в сварке, поскольку она быстро рассеивает тепло и требует большой осторожности на заключительных этапах обработки и полировки.
Работа с нержавеющей сталью, как правило, требует более опытного сварщика или оператора, чем работа с углеродистой сталью, которая обычно более прочна. Однако её возможности могут быть ограничены при введении определённых параметров, особенно во время сварки. Из-за высокой стоимости нержавеющей стали целесообразнее использовать её более опытным операторам.
«Люди обычно покупают нержавеющую сталь из-за ее отделки, — говорит Джонатан Дувиль, старший менеджер по продукции в области международных исследований и разработок компании Walter Surface Technologies в Пуэнт-Клер, Квебек. — Это добавляет ограничений, которые должны учитывать операторы».
Независимо от того, идет ли речь о линейной текстуре 4-го размера или зеркальной поверхности 8-го размера, оператор должен обеспечить бережное обращение с материалом и предотвратить повреждение покрытия во время обработки. Это также может ограничить возможности подготовки и очистки, которые имеют решающее значение для обеспечения качественного производства деталей.
«При работе с этим материалом первое, что нужно сделать, это убедиться, что он абсолютно чистый», — сказал Рик Хателт, руководитель представительства PFERD в Онтарио, Канада, Миссиссауга, Онтарио. «Очень важно обеспечить чистую (безуглеродную) атмосферу, очистив нержавеющую сталь от примесей, которые могут вызвать окисление (ржавление) в дальнейшем, и предотвратить повторное образование пассивирующего слоя, создав защитный слой для минимизации окисления».
При работе с нержавеющей сталью необходимо очистить материал и окружающую среду. Хорошим началом будет удаление масла и остатков пластика с материала. Загрязнения на нержавеющей стали могут вызывать окисление, а также создавать проблемы во время сварки и приводить к дефектам. Поэтому важно очистить поверхность перед началом пайки.
Производственные помещения не всегда отличаются чистотой, и перекрестное загрязнение может стать проблемой при работе с нержавеющей и углеродистой сталью. Часто в цехах работают многочисленные вентиляторы или кондиционеры для охлаждения рабочих, что может выносить загрязнения на пол или вызывать образование конденсата на сырье. Это особенно сложно, когда частицы углеродистой стали попадают на нержавеющую сталь. Разделение этих материалов и поддержание их в чистом помещении имеет большое значение для эффективной сварки.
Важно удалить пятна, чтобы предотвратить накопление ржавчины со временем и ослабление всей конструкции. Также полезно удалить синеватый налет, чтобы выровнять цвет поверхности.
В Канаде из-за сильных морозов и зимней погоды выбор правильной марки нержавеющей стали имеет важное значение. Дувиль объяснил, что большинство магазинов изначально выбирали сталь марки 304 из-за ее цены. Но если магазин будет использовать этот материал на открытом воздухе, он порекомендует перейти на сталь марки 316, даже несмотря на то, что она стоит вдвое дороже. Сталь марки 304 подвержена коррозии при использовании или хранении на открытом воздухе. Даже если поверхность очищена и образуется пассивирующий слой, внешние условия могут повлиять на поверхность, разрушая пассивирующий слой и в конечном итоге вызывая повторное ржавление.
«Подготовка к сварке важна по ряду фундаментальных причин, — говорит Габи Михоликс, специалист по разработке приложений, подразделение абразивных систем, 3M Canada, Лондон, Онтарио. — Для качественной сварки необходимо удаление ржавчины, краски и фасок. На сварочной поверхности не должно быть никаких загрязнений, которые могли бы ослабить соединение».
Хателт добавляет, что очистка зоны сварки необходима, но подготовка перед сваркой может также включать снятие фаски с материала для обеспечения надлежащей адгезии и прочности сварного шва.
При сварке нержавеющей стали важно правильно выбрать присадочный материал для используемой марки стали. Нержавеющая сталь особенно чувствительна, и сварные швы должны быть сертифицированы с использованием материала того же типа. Например, для основного металла марки 316 требуется присадочный материал той же марки. Сварщики не могут использовать любой присадочный материал, для каждой марки нержавеющей стали требуется свой специфический присадочный материал для правильной сварки.
«При сварке нержавеющей стали сварщику действительно необходимо следить за температурой, — говорит Майкл Радаэлли, менеджер по продукции компании Norton | Saint-Gobain Abrasives, Вустер, Массачусетс. — Существует множество различных устройств, которые можно использовать для измерения температуры сварного шва и детали по мере нагрева сварным швом, потому что если в нержавеющей стали появится трещина, деталь, по сути, будет испорчена».
Радаэлли добавил, что сварщику необходимо следить за тем, чтобы он не находился в одном и том же месте слишком долго. Многослойная сварка — отличный способ предотвратить перегрев подложки. Длительная сварка основной нержавеющей стали может привести к ее перегреву и растрескиванию.
«Сварка нержавеющей стали может быть более трудоемким процессом, но это также искусство, требующее опытных рук», — сказал Радаэлли.
Подготовка поверхности после сварки действительно зависит от конечного продукта и его применения. В некоторых случаях, как объяснил Михоликс, сварной шов никогда не виден, поэтому требуется лишь ограниченная очистка после сварки, а любые заметные брызги быстро удаляются. Или же сварной шов может нуждаться в выравнивании или очистке, но специальная подготовка поверхности не требуется. Если требуется гладкая или зеркальная поверхность, могут потребоваться более сложные этапы полировки. Все зависит от применения.
«Проблема не в цвете, — сказал Михоликс. — Это изменение цвета поверхности указывает на то, что свойства металла изменились, и теперь он может окисляться/ржаветь».
Выбор шлифовального инструмента с регулируемой скоростью позволит сэкономить время и деньги, а также даст оператору возможность добиться идеального качества отделки.
Важно удалить пятна, чтобы предотвратить накопление ржавчины со временем и ослабление всей конструкции. Также полезно удалить синеватый налет, чтобы выровнять цвет поверхности.
Процесс очистки может повредить поверхности, особенно при использовании агрессивных химикатов. Неправильная очистка может препятствовать образованию пассивирующего слоя. Именно поэтому многие специалисты рекомендуют ручную очистку этих сварных деталей.
«При ручной очистке, если не дать кислороду вступить в реакцию с поверхностью в течение 24 или 48 часов, у вас не будет времени для образования пассивирующего слоя», — сказал Дувиль. Он объяснил, что поверхности необходим кислород для реакции с хромом в сплаве и образования пассивирующего слоя. Некоторые предприятия склонны очищать, упаковывать детали и сразу же отправлять их, что замедляет процесс и увеличивает риск коррозии.
Производители и сварщики часто используют несколько материалов. Однако, как уже упоминалось, использование нержавеющей стали накладывает некоторые ограничения. Тщательная очистка детали — хороший первый шаг, но ее эффективность зависит от условий окружающей среды.
Хателт сказал, что постоянно видит загрязненные рабочие зоны. Ключевым моментом является устранение присутствия углерода в рабочей среде, где используется нержавеющая сталь. Нередко цеха, использующие сталь, переходят на нержавеющую сталь, не подготовив должным образом рабочую среду для этого материала. Это ошибка, особенно если они не могут разделить два материала или приобрести собственный набор инструментов.
«Если у вас есть проволочная щетка для шлифовки или подготовки нержавеющей стали, и вы используете ее на углеродистой стали, то работать с нержавеющей сталью больше нельзя», — сказал Радаэлли. «Теперь щетки загрязнены нагаром и ржавеют. После перекрестного загрязнения щетки невозможно очистить».
Хателт отметил, что на складах следует использовать отдельные инструменты для подготовки материалов, но при этом инструменты должны быть помечены надписью «только нержавеющая сталь», чтобы избежать ненужного загрязнения.
При выборе инструментов для подготовки сварных швов из нержавеющей стали цехам следует учитывать множество факторов, включая варианты отвода тепла, тип минерала, скорость и размер зерна.
«Выбор абразива с теплоотводящим покрытием — это хорошее начало», — сказал Михоликс. «Нержавеющая сталь очень твердая и при шлифовании выделяет больше тепла, чем низкоуглеродистая сталь. Тепло должно куда-то отводиться, поэтому покрытие позволяет теплу стекать к краю диска, а не оставаться только там, где вы шлифуете. В этом случае это было идеальным вариантом».
Выбор абразива также зависит от того, каким должен быть конечный результат, добавляет она. Всё зависит от субъективного восприятия. Минералы оксида алюминия в абразивах — наиболее распространённый тип, используемый на этапах финишной обработки. Чтобы нержавеющая сталь приобрела синий оттенок на поверхности, следует использовать минерал карбид кремния. Он более острый и оставляет более глубокие бороздки, которые по-разному отражают свет, придавая поверхности синий цвет. Если оператору требуется определённый или уникальный результат обработки поверхности, лучше всего проконсультироваться с поставщиком.
«Частота вращения — большая проблема, — сказал Хателт. — Разные инструменты требуют разной частоты вращения, и часто они работают слишком быстро. Использование правильной частоты вращения обеспечивает наилучшие результаты как с точки зрения скорости выполнения работы, так и с точки зрения ее качества. Знайте, какую отделку вы хотите получить и как это сделать».
Дувиль добавил, что инвестиции в инструменты для финишной обработки с регулируемой скоростью — один из способов решения проблем со скоростью. Многие операторы пытаются использовать для финишной обработки обычную шлифовальную машину, но у нее высокая скорость только для резки. Для завершения процесса необходимо снизить скорость. Выбор инструмента для финишной обработки с регулируемой скоростью сэкономит время и деньги и позволит оператору добиться нужного результата.
Кроме того, при выборе абразива важна зернистость. Оператору следует начинать с наиболее подходящей зернистости для конкретной задачи.
Начав с абразива с зернистостью 60 или 80 (средняя), оператор может почти сразу перейти к зернистости 120 (мелкая), а затем к 220 (очень мелкая), что придаст нержавеющей стали чистоту обработки № 4.
«Это может быть всего три простых шага, — сказал Радаэлли. — Однако, если оператор имеет дело с большим сварным швом, он не может начать с абразива зернистостью 60 или 80, а может использовать зернистость 24 (очень крупная) или 36 (крупная). Это добавляет дополнительный шаг, и удалить глубокие царапины из материала может быть сложно».
Кроме того, нанесение спрея или геля против разбрызгивания может стать лучшим другом сварщика, но при сварке нержавеющей стали это часто упускается из виду, говорит Дувиль. Детали с разбрызгиванием необходимо удалять, так как это может поцарапать поверхность, потребовать дополнительных этапов шлифовки и отнять больше времени. Этот этап легко исключить с помощью системы защиты от разбрызгивания.
Линдси Луминосо, заместитель редактора, сотрудничает с изданиями Metal Fabrication Canada и Fabrication and Welding Canada. С 2014 по 2016 год она работала заместителем редактора/веб-редактором в Metal Fabrication Canada, а в последнее время — заместителем редактора по проектированию.
Люминосо имеет степень бакалавра искусств Карлтонского университета, степень бакалавра образования Оттавского университета и диплом о повышении квалификации в области книгоиздания, журнального дела и цифрового издательства от Колледжа Сентенниал.
Будьте в курсе последних новостей, событий и технологий в области всех металлов благодаря нашим двум ежемесячным информационным бюллетеням, которые мы выпускаем специально для канадских производителей!
Теперь, благодаря полному доступу к цифровой версии журнала Canadian Metalworking, вы получаете легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Теперь, благодаря полному доступу к цифровой версии журнала Made in Canada and Welding, вы получаете легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Рэнди Макдональд, бывший менеджер по продукции компании Overtone, делится советами и рекомендациями, основанными на его 40-летнем опыте. Используя полировальную машину FEIN WPO 14-25E с регулируемой скоростью и полировальные принадлежности из обширной линейки полировальных инструментов FEIN Canada, Рэнди шаг за шагом показывает нам весь процесс.