Aby sa zabezpečila správna pasivácia, technici elektrochemicky čistia pozdĺžne zvary valcovaných profilov z nehrdzavejúcej ocele. Obrázok s láskavým dovolením spoločnosti Walter Surface Technologies.
Predstavte si, že výrobca uzavrie zmluvu týkajúcu sa kľúčovej výroby nehrdzavejúcej ocele. Plechové a rúrkové profily sa pred pristátím na dokončovacej stanici narežú, ohnú a zvaria. Diel pozostáva z plechov zvarených vertikálne na rúru. Zvary vyzerajú dobre, ale nie je to perfektná cena, ktorú zákazník hľadá. V dôsledku toho brúska trávi čas odstraňovaním väčšieho množstva zvarového kovu ako zvyčajne. Potom sa, bohužiaľ, na povrchu objavili výrazné modré škvrny – jasný znak príliš veľkého tepelného vstupu. V tomto prípade to znamená, že diel nebude spĺňať požiadavky zákazníka.
Brúsenie a konečná úprava, ktoré sa často vykonávajú ručne, si vyžadujú obratnosť a zručnosť. Chyby pri konečnej úprave môžu byť veľmi drahé, vzhľadom na všetku hodnotu, ktorá bola obrobku pripísaná. Pridaním drahých tepelne citlivých materiálov, ako je nehrdzavejúca oceľ, môžu byť náklady na prepracovanie a inštaláciu šrotu vyššie. V kombinácii s komplikáciami, ako je kontaminácia a zlyhanie pasivácie, sa kedysi lukratívna práca s nehrdzavejúcou oceľou môže zmeniť na stratu peňazí alebo dokonca na nehodu poškodzujúcu reputáciu.
Ako tomu všetkému výrobcovia predchádzajú? Môžu začať tým, že si rozšíria svoje vedomosti o brúsení a konečnej úprave, pochopia úlohy, ktoré každý z nich zohráva, a ako ovplyvňujú obrobky z nehrdzavejúcej ocele.
Nie sú to synonymá. V skutočnosti má každý zásadne iný cieľ. Brúsenie odstraňuje materiály, ako sú otrepy a prebytočný zvarový kov, zatiaľ čo konečná úprava poskytuje povrchovej úprave povrch kovu. Zmätok je pochopiteľný, keďže tí, ktorí brúsia s veľkými brúsnymi kotúčmi, veľmi rýchlo odstraňujú veľa kovu a môžu tak zanechať veľmi hlboké škrabance. Pri brúsení sú však škrabance len následným efektom; cieľom je rýchlo odstrániť materiál, najmä pri práci s teplocitlivými kovmi, ako je nehrdzavejúca oceľ.
Dokončovanie sa vykonáva postupne, pričom obsluha začína s väčšou zrnitosťou a postupuje k jemnejším brúsnym kotúčom, netkaným abrazívam a prípadne k plsti a leštiacej paste, aby dosiahla zrkadlový lesk. Cieľom je dosiahnuť určitý konečný výsledok (vzor škrabancov). Každý krok (jemnejšia zrnitosť) odstraňuje hlbšie škrabance z predchádzajúceho kroku a nahrádza ich menšími škrabancami.
Keďže brúsenie a konečná úprava majú odlišné ciele, často sa navzájom nedopĺňajú a v skutočnosti si môžu protirečiť, ak sa použije nesprávna stratégia spotrebného materiálu. Na odstránenie prebytočného zvarového kovu operátori používajú brúsne kotúče na vytvorenie veľmi hlbokých škrabancov a potom odovzdajú diel opracovávaču, ktorý teraz musí stráviť veľa času odstraňovaním týchto hlbokých škrabancov. Táto postupnosť od brúsenia po konečnú úpravu môže byť stále najefektívnejším spôsobom, ako splniť požiadavky zákazníka na konečnú úpravu. Opäť však nejde o doplnkové procesy.
Povrchy obrobkov navrhnuté pre vyrobiteľnosť vo všeobecnosti nevyžadujú brúsenie a konečnú úpravu. Súčiastky, ktoré sú brúsené, to robia len preto, že brúsenie je najrýchlejší spôsob odstránenia zvarov alebo iného materiálu a hlboké škrabance zanechané brúsnym kotúčom sú presne to, čo zákazník požaduje. Súčiastky, ktoré vyžadujú len konečnú úpravu, sa vyrábajú spôsobom, ktorý nevyžaduje nadmerné odstraňovanie materiálu. Typickým príkladom je súčiastka z nehrdzavejúcej ocele s krásnym zvarom v ochrannej atmosfére volfrámu, ktorý stačí len zmiešať a prispôsobiť povrchovej úprave substrátu.
Brúsky s kotúčmi s nízkym úberom môžu predstavovať značné problémy pri práci s nehrdzavejúcou oceľou. Prehriatie môže tiež spôsobiť zmodranie a zmeniť vlastnosti materiálu. Cieľom je udržiavať nehrdzavejúcu oceľ počas celého procesu čo najchladnejšiu.
Na tento účel je užitočné vybrať si brúsny kotúč s najrýchlejšou rýchlosťou odoberania materiálu pre danú aplikáciu a rozpočet. Zirkónové kotúče brúsia rýchlejšie ako hliníkové, ale vo väčšine prípadov fungujú najlepšie keramické kotúče.
Extrémne tvrdé a ostré keramické častice sa opotrebúvajú jedinečným spôsobom. Postupným rozpadom sa nebrúsia naplocho, ale zachovávajú si ostrú hranu. To znamená, že dokážu veľmi rýchlo odstrániť materiál, často za zlomok času v porovnaní s inými brúsnymi kotúčmi. Vďaka tomu sa keramické brúsne kotúče vo všeobecnosti oplatia. Sú ideálne pre aplikácie z nehrdzavejúcej ocele, pretože rýchlo odstraňujú veľké triesky a vytvárajú menej tepla a deformácie.
Bez ohľadu na to, ktorý brúsny kotúč si výrobca vyberie, treba mať na pamäti potenciálnu kontamináciu. Väčšina výrobcov vie, že nemôžu použiť rovnaký brúsny kotúč na uhlíkovú a nehrdzavejúcu oceľ. Mnoho ľudí fyzicky oddeľuje brúsne operácie s uhlíkovou a nehrdzavejúcou oceľou. Aj malé iskry z uhlíkovej ocele dopadajúce na obrobky z nehrdzavejúcej ocele môžu spôsobiť problémy s kontamináciou. Mnohé odvetvia, ako napríklad farmaceutický a jadrový priemysel, vyžadujú, aby boli spotrebné materiály klasifikované ako neznečisťujúce. To znamená, že brúsne kotúče na nehrdzavejúcu oceľ musia byť takmer bez (menej ako 0,1 %) železa, síry a chlóru.
Brúsne kotúče sa nedokážu samy brúsiť; potrebujú elektrické náradie. Každý môže vychvaľovať výhody brúsnych kotúčov alebo elektrického náradia, ale realita je taká, že elektrické náradie a jeho brúsne kotúče fungujú ako systém. Keramické brúsne kotúče sú určené pre uhlové brúsky s určitým výkonom a krútiacim momentom. Zatiaľ čo niektoré pneumatické brúsky majú potrebné špecifikácie, väčšina brúsenia keramických kotúčov sa vykonáva pomocou elektrického náradia.
Brúsky s nedostatočným výkonom a krútiacim momentom môžu spôsobiť vážne problémy, a to aj s najmodernejšími abrazívami. Nedostatok výkonu a krútiaceho momentu môže spôsobiť výrazné spomalenie nástroja pod tlakom, čo v podstate bráni keramickým časticiam na brúsnom kotúči v tom, na čo sú určené: rýchlo odstraňovať veľké kusy kovu, čím sa znižuje množstvo tepelného materiálu vstupujúceho do brúsneho kotúča.
Toto zhoršuje začarovaný kruh: Brúsiaci operátori vidia, že materiál sa neodstraňuje, a tak inštinktívne tlačia silnejšie, čo následne vytvára nadmerné teplo a zmodranie. Nakoniec tlačia tak silno, že sa kotúče zafarbia, čo ich núti pracovať viac a vytvárať viac tepla skôr, ako si uvedomia, že je potrebné kotúče vymeniť. Ak takto pracujete na tenkých rúrkach alebo plechoch, prechádzajú priamo cez materiál.
Samozrejme, ak operátori nie sú riadne vyškolení, aj s najlepšími nástrojmi sa môže stať tento začarovaný kruh, najmä pokiaľ ide o tlak, ktorý vyvíjajú na obrobok. Najlepšie je čo najviac sa priblížiť k menovitému prúdu brúsky. Ak operátor používa 10-ampérovú brúsku, mal by tlačiť tak silno, aby brúska odoberala približne 10 ampérov.
Použitie ampérmetra môže pomôcť štandardizovať brúsne operácie, ak výrobca spracováva veľké množstvo drahej nehrdzavejúcej ocele. Samozrejme, len málo prevádzok pravidelne používa ampérmeter, takže najlepšie je pozorne počúvať. Ak obsluha počuje a cíti, že otáčky rýchlo klesajú, možno tlačí príliš silno.
Počúvanie príliš ľahkých dotykov (t. j. príliš malý tlak) môže byť ťažké, takže v tomto prípade môže pomôcť venovanie pozornosti toku iskry. Brúsenie nehrdzavejúcej ocele bude produkovať tmavšie iskry ako uhlíková oceľ, ale mali by byť stále viditeľné a vyčnievať z pracovnej plochy konzistentným spôsobom. Ak obsluha zrazu vidí menej iskier, môže to byť preto, že nevyvíja dostatočný tlak alebo neglazuje kotúč.
Operátori musia tiež udržiavať konzistentný pracovný uhol. Ak sa k obrobku priblížia pod takmer plochým uhlom (takmer rovnobežne s obrobkom), môžu spôsobiť rozsiahle prehriatie; ak sa priblížia pod príliš veľkým uhlom (takmer zvisle), riskujú zarytie hrany kotúča do kovu. Ak používajú kotúč typu 27, mali by sa k obrobku priblížiť pod uhlom 20 až 30 stupňov. Ak majú kotúče typu 29, ich pracovný uhol by mal byť okolo 10 stupňov.
Brúsne kotúče typu 28 (kužeľové) sa zvyčajne používajú na brúsenie rovných povrchov na odstraňovanie materiálu na širších brúsnych dráhach. Tieto kužeľové kotúče tiež fungujú najlepšie pri nižších uhloch brúsenia (približne 5 stupňov), takže pomáhajú znižovať únavu obsluhy.
To predstavuje ďalší kritický faktor: výber správneho typu brúsneho kotúča. Kotúč typu 27 má kontaktný bod na kovovom povrchu; kotúč typu 28 má kontaktnú čiaru vďaka svojmu kužeľovitému tvaru; kotúč typu 29 má kontaktnú plochu.
Zďaleka najbežnejšie kotúče typu 27 dokážu splniť úlohu v mnohých aplikáciách, ale ich tvar sťažuje manipuláciu s dielmi s hlbokými profilmi a krivkami, ako sú napríklad zvárané zostavy z rúrok z nehrdzavejúcej ocele. Profilový tvar kotúča typu 29 uľahčuje obsluhe brúsenie kombinácie zakrivených a rovných povrchov. Kotúč typu 29 to dosahuje zvýšením kontaktnej plochy, čo znamená, že obsluha nemusí tráviť veľa času brúsením na každom mieste – čo je dobrá stratégia na zníženie hromadenia tepla.
V skutočnosti to platí pre akýkoľvek brúsny kotúč. Pri brúsení nesmie obsluha dlho zostať na jednom mieste. Predpokladajme, že obsluha odoberá kov z okraja dlhého niekoľko stôp. Môže ovládať kotúč krátkymi pohybmi hore a dole, ale pri tom môže dôjsť k prehriatiu obrobku, pretože kotúč drží dlhší čas v malej oblasti. Aby sa znížil prívod tepla, obsluha môže prejsť celým zvarom v jednom smere blízko jednej špičky, potom zdvihnúť nástroj (čo dáva obrobku čas na vychladnutie) a posúvať obrobok v rovnakom smere blízko druhej špičky. Fungujú aj iné techniky, ale všetky majú jednu spoločnú vlastnosť: zabraňujú prehriatiu tým, že udržiavajú brúsny kotúč v pohybe.
Bežne používané techniky „mykania“ tiež pomáhajú dosiahnuť tento cieľ. Predpokladajme, že operátor brúsi tupý zvar v plochej polohe. Aby sa znížilo tepelné namáhanie a nadmerné zarezávanie, vyhýba sa tlačeniu brúsky pozdĺž spoja. Namiesto toho začína na konci a ťahá brúsku pozdĺž spoja. To tiež zabraňuje prílišnému zarezávaniu kotúča do materiálu.
Samozrejme, akákoľvek technika môže prehriať kov, ak obsluha pracuje príliš pomaly. Ak idete príliš pomaly, obsluha prehreje obrobok; ak idete príliš rýchlo, brúsenie môže trvať dlho. Nájdenie optimálnej rýchlosti posuvu si zvyčajne vyžaduje skúsenosti. Ak však obsluha nie je s danou prácou oboznámená, môže šrot zbrúsiť, aby získal „pocit“ o vhodnej rýchlosti posuvu pre daný obrobok.
Stratégia konečnej úpravy sa točí okolo stavu povrchu materiálu pri jeho príchode a odchode z oddelenia konečnej úpravy. Identifikujte východiskový bod (dosiahnutý stav povrchu) a koncový bod (požadovaná úprava) a potom vytvorte plán na nájdenie najlepšej cesty medzi týmito dvoma bodmi.
Často najlepšia cesta nezačína vysoko agresívnym abrazívom. Môže to znieť neintuitívne. Prečo napokon nezačať s hrubým pieskom, aby ste dosiahli drsný povrch, a potom prejsť na jemnejší piesok? Nebolo by veľmi neefektívne začať s jemnejšou zrnitosťou?
Nie nevyhnutne, opäť to súvisí s povahou triedenia. Ako každý krok dosiahne menšiu zrnitosť, kondicionér nahradí hlbšie škrabance plytšími, jemnejšími škrabancami. Ak začnú s brúsnym papierom so zrnitosťou 40 alebo otočným kotúčom, zanechajú na kove hlboké škrabance. Bolo by skvelé, keby tieto škrabance priblížili povrch k požadovanému výsledku; preto existujú tieto dokončovacie materiály so zrnitosťou 40. Ak však zákazník požaduje povrchovú úpravu č. 4 (smerový kefovaný povrch), odstránenie hlbokých škrabancov vytvorených abrazívom č. 40 bude trvať dlho. Orezávači buď prechádzajú na viacero veľkostí zrnitosti, alebo strávia dlhý čas používaním jemnozrnných abrazív na odstránenie týchto veľkých škrabancov a ich nahradenie menšími škrabancami. Nielenže je to všetko neefektívne, ale tiež to zavádza do obrobku príliš veľa tepla.
Samozrejme, používanie jemnozrnných abrazív na drsných povrchoch môže byť pomalé a v kombinácii so zlou technikou môže viesť k nadmernému zahrievaniu. Tu môže pomôcť dvojzrnný alebo stupňovitý lamelový kotúč. Tieto kotúče obsahujú brúsne plátna kombinované s materiálmi na úpravu povrchu. Účinne umožňujú opracovateľovi použiť abrazíva na odstránenie materiálu a zároveň zanechať hladší povrch.
Ďalším krokom pri konečnej úprave môže byť použitie netkaných textílií, čo ilustruje ďalšiu jedinečnú vlastnosť konečnej úpravy: proces funguje najlepšie s elektrickými nástrojmi s premenlivou rýchlosťou. Pravouhlá brúska bežiaca pri 10 000 ot./min. môže pracovať s niektorými brúsnymi médiami, ale niektoré netkané textílie dôkladne roztaví. Z tohto dôvodu dokončovači znížia rýchlosť na 3 000 až 6 000 ot./min. pred začatím kroku konečnej úpravy netkaných textílií. Presná rýchlosť samozrejme závisí od aplikácie a spotrebného materiálu. Napríklad bubny s netkanými textíliami sa zvyčajne otáčajú medzi 3 000 a 4 000 ot./min., zatiaľ čo kotúče na povrchovú úpravu sa zvyčajne otáčajú medzi 4 000 a 6 000 ot./min.
Správne nástroje (brúsky s premenlivou rýchlosťou, rôzne dokončovacie médiá) a určenie optimálneho počtu krokov v podstate poskytujú mapu, ktorá odhaľuje najlepšiu cestu medzi vstupným a hotovým materiálom. Presná cesta sa líši v závislosti od aplikácie, ale skúsení orezáči sa touto cestou riadia pomocou podobných techník orezávania.
Netkané valčeky dotvárajú povrch z nehrdzavejúcej ocele. Pre efektívnu povrchovú úpravu a optimálnu životnosť spotrebného materiálu sa rôzne povrchové médiá používajú s rôznymi otáčkami.
Najprv si dajú načas. Ak vidia, že sa tenký obrobok z nehrdzavejúcej ocele zahrieva, prestanú s dokončovaním v jednej oblasti a začnú v inej. Alebo môžu pracovať na dvoch rôznych artefaktoch súčasne. Pracujú trochu na jednom a potom na druhom, čím dajú druhému obrobku čas na vychladnutie.
Pri leštení do zrkadlového lesku môže leštič leštiť krížovo leštiacim valcom alebo leštiacim kotúčom v smere kolmom na predchádzajúci krok. Krížové brúsenie zvýrazňuje oblasti, ktoré je potrebné splynúť s predchádzajúcim vzorom škrabancov, ale stále nedosiahne zrkadlový lesk č. 8 na povrchu. Po odstránení všetkých škrabancov je na vytvorenie požadovaného lesklého povrchu potrebná plstená handrička a leštiaci kotúč.
Na dosiahnutie správnej povrchovej úpravy musia výrobcovia poskytnúť dokončovacím pracovníkom správne nástroje vrátane skutočných nástrojov a médií, ako aj komunikačné nástroje, ako je napríklad vytvorenie štandardných vzoriek na určenie, ako by mala určitá povrchová úprava vyzerať. Tieto vzorky (umiestnené v blízkosti oddelenia povrchovej úpravy, v školiacich dokumentoch a v predajných materiáloch) pomáhajú dosiahnuť rovnakú informáciu pre všetkých.
Pokiaľ ide o samotné nástroje (vrátane elektrického náradia a abrazívnych médií), geometria určitých dielov môže predstavovať výzvu aj pre najskúsenejších zamestnancov v oddelení dokončovacích prác. Tu môžu pomôcť profesionálne nástroje.
Predpokladajme, že operátor potrebuje dokončiť zostavu tenkostennej rúrky z nehrdzavejúcej ocele. Použitie lamelových kotúčov alebo dokonca bubnov môže spôsobiť problémy, prehriatie a niekedy dokonca vytvoriť ploché miesto na samotnej rúrke. V tomto prípade môžu pomôcť pásové brúsky určené na rúrky. Dopravný pás sa ovíja okolo väčšiny priemeru rúrky, čím rozprestiera body kontaktu, zvyšuje účinnosť a znižuje prívod tepla. Napriek tomu, rovnako ako pri všetkom inom, opracovateľ musí stále presunúť pásovú brúsku na iné miesto, aby zmiernil nadmerné hromadenie tepla a zabránil zmodraniu.
To isté platí pre iné profesionálne nástroje na dokončovacie práce. Zvážte prstovú pásovú brúsku určenú pre úzke priestory. Dokončovateľ ju môže použiť na sledovanie kútového zvaru medzi dvoma doskami pod ostrým uhlom. Namiesto vertikálneho pohybu prstovej pásovej brúsky (podobne ako čistenie zubov) ju orovnávač pohybuje horizontálne pozdĺž hornej časti kútového zvaru a potom pozdĺž spodnej časti, pričom dbá na to, aby prstová brúska v ňom nezostala príliš dlho.
Zváranie, brúsenie a konečná úprava nehrdzavejúcej ocele prináša ďalšiu komplikáciu: zabezpečenie správnej pasivácie. Zostávajú po všetkých týchto narušeniach povrchu materiálu nejaké nečistoty, ktoré by bránili prirodzenému vytvoreniu vrstvy chrómu z nehrdzavejúcej ocele na celom povrchu? Posledná vec, ktorú výrobca chce, je nahnevaný zákazník, ktorý sa sťažuje na hrdzavé alebo kontaminované diely. Tu prichádza na rad správne čistenie a sledovateľnosť.
Elektrochemické čistenie môže pomôcť odstrániť nečistoty a zabezpečiť správnu pasiváciu, ale kedy by sa malo toto čistenie vykonať? Závisí to od aplikácie. Ak výrobcovia čistia nehrdzavejúcu oceľ na podporu úplnej pasivácie, zvyčajne tak robia ihneď po zváraní. Ak tak neurobia, povrchová úprava môže zachytiť povrchové nečistoty z obrobku a rozšíriť ich inde. V niektorých kritických aplikáciách sa však výrobcovia môžu rozhodnúť zaviesť ďalšie kroky čistenia – možno dokonca testovať správnu pasiváciu predtým, ako nehrdzavejúca oceľ opustí výrobnú halu.
Predpokladajme, že výrobca zvára kritický komponent z nehrdzavejúcej ocele pre jadrový priemysel. Profesionálna zváračka s volfrámovým oblúkom na plyne vytvára perfektný šev. Ale opäť ide o kritickú aplikáciu. Zamestnanec v oddelení konečnej úpravy používa kefu pripojenú k elektrochemickému čistiacemu systému na vyčistenie povrchu zvaru. Potom obrúsok zvaru vyčistil netkanou abrazívnou látkou a ošetrovacou handričkou a všetko dotiahol do rovnomerného kefovaného povrchu. Potom prichádza na rad finálne kefovanie s elektrochemickým čistiacim systémom. Po dni alebo dvoch odstátí použite ručné testovacie zariadenie na overenie správnej pasivácie dielu. Výsledky, zaznamenané a uchovávané spolu s prácou, ukázali, že diel bol pred opustením továrne úplne pasivovaný.
Vo väčšine výrobných závodov sa brúsenie, konečná úprava a čistenie pasivácie nehrdzavejúcej ocele zvyčajne vykonávajú v následných fázach. V skutočnosti sa zvyčajne vykonávajú krátko pred odoslaním zákazky.
Nesprávne dokončené diely generujú jeden z najdrahších odpadov a prepracovaní, preto je pre výrobcov rozumné znova sa zamyslieť nad svojimi oddeleniami brúsenia a konečnej úpravy. Zlepšenia v brúsení a konečnej úprave pomáhajú zmierniť hlavné úzke miesta, zlepšiť kvalitu, odstrániť bolesti hlavy a čo je najdôležitejšie, zvýšiť spokojnosť zákazníkov.
FABRICATOR je popredný severoamerický časopis zameraný na tvárnenie a spracovanie kovov. Časopis poskytuje novinky, technické články a prípadové štúdie, ktoré umožňujú výrobcom vykonávať svoju prácu efektívnejšie. FABRICATOR slúži tomuto odvetviu od roku 1970.
Teraz s plným prístupom k digitálnej edícii časopisu The FABRICATOR máte jednoduchý prístup k cenným priemyselným zdrojom.
Digitálne vydanie časopisu The Tube & Pipe Journal je teraz plne dostupné a poskytuje jednoduchý prístup k cenným priemyselným zdrojom.
Využite plný prístup k digitálnemu vydaniu časopisu STAMPING Journal, ktorý poskytuje najnovšie technologické pokroky, osvedčené postupy a novinky z odvetvia pre trh s lisovaním kovov.
Teraz s plným prístupom k digitálnemu vydaniu časopisu The Fabricator en Español máte jednoduchý prístup k cenným priemyselným zdrojom.