Люди часто покупают предварительно обработанную нержавеющую сталь, что усложняет работу с материалом, которую приходится учитывать операторам.
Как и большинство материалов, нержавеющая сталь имеет множество преимуществ и недостатков. Сталь считается «нержавеющей», если сплав содержит не менее 10,5% хрома, который образует оксидную пленку, делающую ее устойчивой к кислотам и коррозии. Эту коррозионную стойкость можно дополнительно улучшить, увеличив содержание хрома и добавив дополнительные легирующие элементы.
Свойства материала «нержавеющей стали», низкие эксплуатационные расходы, долговечность и различные варианты отделки поверхности делают его пригодным для таких отраслей, как строительство, производство мебели, продуктов питания и напитков, медицина и многих других, где требуются прочность и коррозионная стойкость стали.
Нержавеющая сталь, как правило, дороже других видов стали. Однако она обеспечивает преимущества по соотношению прочности и веса, что позволяет использовать более тонкие материалы по сравнению с обычными марками, что может привести к экономии средств. Из-за ее общей стоимости магазины должны убедиться, что они используют правильные инструменты, чтобы избежать дорогостоящих отходов и повторной обработки этого материала.
Нержавеющая сталь обычно считается трудно свариваемой, поскольку она быстро рассеивает тепло и требует особой осторожности на этапах окончательной отделки и полировки.
Работа с нержавеющей сталью обычно требует более опытного сварщика или оператора, чем работа с углеродистой сталью, которая, как правило, более прочная. Ее широта применения может быть ограничена при введении определенных параметров, особенно во время сварки. Из-за высокой стоимости нержавеющей стали имеет смысл, чтобы ее использовали более опытные операторы.
«Люди обычно покупают нержавеющую сталь из-за ее отделки», — говорит Джонатан Дувиль, старший менеджер по продукции отдела международных исследований и разработок компании Walter Surface Technologies в Пуэнт-Клер, Квебек. «Это добавляет ограничений, которые приходится учитывать операторам».
Независимо от того, используется ли линейная текстурированная отделка размера 4 или зеркальная отделка размера 8, оператор должен обеспечить бережное отношение к материалу и отсутствие повреждений отделки во время транспортировки и 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, — убедиться, что он чистый, чистый, чистый», — сказал Рик Хателт, региональный менеджер PFERD Ontario в Канаде, Миссиссога, Онтарио. «Очень важно убедиться, что у вас чистая (безуглеродная) атмосфера, очистить нержавеющую сталь, чтобы удалить примеси, которые могут вызвать окисление (ржавчину) в дальнейшем, и не допустить восстановления пассивирующего слоя, создав защитный слой, минимизирующий окисление».
При использовании нержавеющей стали необходимо очистить материал и окружающую среду. Для начала следует удалить с материалов остатки масла и пластика. Загрязнения на нержавеющей стали могут вызывать окисление, но они также могут создавать проблемы во время сварки и приводить к дефектам. Поэтому важно очистить поверхность перед началом пайки.
Условия в цехах не всегда самые чистые, и перекрестное загрязнение может стать проблемой при работе с нержавеющей и углеродистой сталью. Часто в цехах используется множество вентиляторов или кондиционеров для охлаждения рабочих, что может привести к попаданию загрязняющих веществ на пол или вызвать образование конденсата или его накопление на сырье. Это особенно сложно, когда частицы углеродистой стали попадают на нержавеющую сталь. Разделение этих материалов и поддержание их в чистой среде имеет большое значение, когда речь идет об эффективной сварке.
Важно удалить изменения цвета, чтобы ржавчина не скапливалась со временем и не ослабляла общую конструкцию. Также полезно удалить воронение, чтобы выровнять цвет поверхности.
В Канаде из-за экстремально холодной и зимней погоды выбор правильной марки нержавеющей стали имеет важное значение. Дувилл объяснил, что большинство магазинов изначально выбирали 304 из-за ее цены. Но если магазин собирается использовать этот материал снаружи, он бы рекомендовал перейти на 316, даже несмотря на то, что он стоит в два раза дороже. 304 подвержен коррозии при использовании или хранении на открытом воздухе. Даже если поверхность очищена и на ней образовался пассивирующий слой, внешние условия могут повлиять на поверхность, разъедая пассивирующий слой и в конечном итоге вызывая повторную коррозию.
«Подготовка к сварке важна по ряду фундаментальных причин», — говорит Габи Михоликс, специалист по разработке приложений, Abrasive Systems Division, 3M Canada, Лондон, Онтарио. «Удаление ржавчины, краски и фасок необходимо для правильной сварки. На поверхности сварки не должно быть никаких загрязнений, которые могли бы ослабить соединение».
Хателт добавляет, что очистка поверхности имеет важное значение, но предварительная подготовка к сварке может также включать снятие фаски с материала для обеспечения надлежащей адгезии и прочности сварного шва.
При сварке нержавеющей стали важно выбрать правильный присадочный металл для используемой марки. Нержавеющая сталь особенно чувствительна и требует, чтобы сварные швы были сертифицированы с использованием того же типа материала. Например, для основного металла 316 требуется присадочный металл 316. Сварщики не могут просто использовать любой тип присадочного металла, для каждой марки нержавеющей стали требуется определенный присадочный металл для правильной сварки.
«При сварке нержавеющей стали сварщику действительно нужно следить за температурой», — говорит Майкл Радаэлли, менеджер по продукции Norton | Saint-Gobain Abrasives, Вустер, Массачусетс. «Существует множество различных устройств, которые можно использовать для измерения температуры сварного шва и детали по мере нагревания сварщика, потому что если в нержавеющей стали есть трещина, деталь по сути испорчена».
Радаэлли добавил, что сварщику необходимо следить за тем, чтобы он не оставался на одном и том же месте в течение длительного времени. Многослойная сварка — отличный способ защитить основание от перегрева. Длительная сварка базовой нержавеющей стали может привести к ее перегреву и растрескиванию.
«Сварка нержавеющей стали может занять больше времени, но это также искусство, требующее опытных рук», — сказал Радаэлли.
Подготовка после сварки на самом деле зависит от конечного продукта и его применения. В некоторых случаях, как объяснил Михоликс, сварной шов фактически никогда не виден, поэтому требуется лишь ограниченная очистка после сварки, а любые заметные брызги быстро удаляются. Или сварной шов может потребоваться выровнять или очистить, но никакой специальной подготовки поверхности не требуется. Если требуется чистовая или зеркальная отделка, могут потребоваться более сложные этапы полировки. Все зависит от области 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 инструмента для финишной обработки с переменной скоростью позволит сэкономить время и деньги, а также позволит оператору подобрать подходящий вариант отделки.
Важно удалить изменения цвета, чтобы ржавчина не скапливалась со временем и не ослабляла общую конструкцию. Также полезно удалить воронение, чтобы выровнять цвет поверхности.
Процесс очистки может повредить поверхности, особенно при использовании едких химикатов. Неправильная очистка может помешать образованию пассивирующего слоя. Вот почему многие специалисты рекомендуют ручную очистку сварных деталей.
«Когда вы выполняете ручную очистку, если вы не позволяете кислороду реагировать с поверхностью в течение 24 или 48 часов, у вас не будет времени для создания пассивной поверхности», — сказал Дувиль. Он объяснил, что поверхности нужен кислород для реакции с хромом в сплаве и образования пассивирующего слоя. Некоторые магазины стремятся очищать, упаковывать детали и отправлять их немедленно, что замедляет процесс и увеличивает риск коррозии.
Производители и сварщики часто используют несколько материалов. Однако, как упоминалось ранее, использование нержавеющей стали накладывает некоторые ограничения. Потратив время на очистку детали, вы начнете с того, что это будет хорошим первым шагом, но его эффективность будет зависеть от условий, в которых она находится.
Хателт сказал, что он постоянно видит загрязненные рабочие зоны. Исключение присутствия углерода в рабочей среде нержавеющей стали является ключевым фактором. Нередко цеха, использующие сталь, переходят на нержавеющую сталь без надлежащей подготовки рабочей среды для этого материала. Это ошибка, особенно если они не могут разделить два материала или купить собственный набор инструментов.
«Если у вас есть проволочная щетка для шлифовки или подготовки нержавеющей стали, и вы используете ее на углеродистой стали, вы больше не можете использовать нержавеющую сталь», — сказал Радаэлли. «Теперь щетки загрязнены углеродом и ржавеют. После перекрестного загрязнения щетки невозможно очистить».
По словам Хателта, магазины должны использовать отдельные инструменты для подготовки материалов, но им также следует маркировать инструменты как «только нержавеющая сталь», чтобы избежать ненужного загрязнения.
При выборе инструментов для подготовки сварных швов из нержавеющей стали мастерам следует учитывать множество факторов, включая параметры теплоотвода, тип минерала, скорость и размер зерна.
«Выбор абразива с теплорассеивающим покрытием — это хорошее начало», — сказал Михоликс. «Нержавеющая сталь очень твердая и будет выделять больше тепла при шлифовании, чем мягкая сталь. Тепло должно куда-то уходить, поэтому есть покрытие, которое позволяет теплу течь к краю диска, а не просто оставаться там, где вы шлифуете. На тот момент это было идеально».
Она добавляет, что выбор абразива также зависит от того, как должна выглядеть конечная отделка. Это действительно зависит от наблюдателя. Минералы оксида алюминия в абразивах являются наиболее распространенным типом, используемым на этапах отделки. Чтобы нержавеющая сталь выглядела синей на поверхности, следует использовать минерал карбид кремния. Он более острый и оставляет более глубокие надрезы, которые по-разному отражают свет, делая ее синей. Если оператор ищет особую или уникальную отделку поверхности, лучше всего поговорить с поставщиком.
«RPM — это большая проблема», — сказал Хателт. «Разные инструменты требуют разных RPM, и они часто работают слишком быстро. Использование правильных RPM обеспечивает наилучшие результаты, как с точки зрения того, насколько быстро выполняется работа, так и с точки зрения того, насколько хорошо она выполнена. Знайте, какой финиш вы хотите и как Измерение».
Дувилль добавил, что инвестирование в инструменты для финишной обработки с переменной скоростью является одним из способов решения проблем со скоростью. Многие операторы пробуют использовать обычную шлифовальную машину для финишной обработки, но она обеспечивает высокую скорость только для резки. Для завершения процесса требуется снижение скорости. Выбор инструмента для финишной обработки с переменной скоростью сэкономит время и деньги и позволит оператору добиться нужного результата.
Кроме того, при выборе абразива важна зернистость. Оператор должен начать с наилучшей зернистости для конкретной области применения.
Начав с зернистости 60 или 80 (средняя), оператор может практически сразу перейти к зернистости 120 (мелкая) и 220 (очень мелкая), что придаст нержавеющей стали качество отделки № 4.
«Это может быть всего три шага», — сказал Радаэлли. «Однако, если оператор имеет дело с большим сварным швом, он не может начать с зернистости 60 или 80 и может перейти на зернистость 24 (очень грубая) или 36 (грубая). Это добавляет дополнительный шаг и может быть трудно удалить на материале, на котором есть глубокие царапины».
Кроме того, лучшим другом сварщика может стать нанесение спрея или геля против брызг, однако при сварке нержавеющей стали об этом часто забывают, говорит Дувилль. Детали с брызгами необходимо удалить, поскольку они могут поцарапать поверхность, потребовать дополнительных этапов шлифования и потратить больше времени. Этот этап можно легко исключить с помощью системы против брызг.
Линдси Люминосо, заместитель редактора, сотрудничает с Metal Fabrication Canada и Fabrication and Welding Canada. С 2014 по 2016 год она была заместителем редактора/веб-редактором в Metal Fabrication Canada, а в последнее время — заместителем редактора по проектированию.
Луминосо имеет степень бакалавра гуманитарных наук Карлтонского университета, степень бакалавра педагогических наук Оттавского университета и сертификат о высшем образовании по специальности «Книги, журналы и цифровые публикации» колледжа Centennial.
Будьте в курсе последних новостей, событий и технологий в сфере всех металлов из наших двух ежемесячных информационных бюллетеней, написанных специально для канадских производителей!
Теперь с полным доступом к цифровому изданию журнала Canadian Metalworking вы получите легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Теперь с полным доступом к цифровому изданию Made in Canada и Welding вы получите легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Рэнди Макдональд, вышедший на пенсию менеджер по продукции компании Overtone, делится советами и рекомендациями, основанными на его 40-летнем опыте. Используя полировальную машинку с регулируемой скоростью FEIN WPO 14-25E и принадлежности для финишной обработки и полировки из обширной линейки полировальных принадлежностей FEIN Canada, Рэнди шаг за шагом проводит нас через весь процесс.