Щоб забезпечити належну пасивацію, техніки електрохімічно очищають поздовжні зварні шви прокатних профілів з нержавіючої сталі. Зображення надано Walter Surface Technologies.
Уявіть, що виробник укладає контракт, що включає виготовлення ключових деталей з нержавіючої сталі. Листовий метал і трубні секції розрізаються, згинаються та зварюються перед тим, як потрапити на станцію оздоблення. Деталь складається з пластин, вертикально приварених до труби. Зварні шви виглядають добре, але це не ідеальна ціна, яку шукає клієнт. В результаті шліфувальна машина витрачає час на видалення більше зварного металу, ніж зазвичай. Потім, на жаль, на поверхні з'явилися чіткі синяви – явна ознака надмірного підведення тепла. У цьому випадку це означає, що деталь не відповідатиме вимогам клієнта.
Шліфування та фінішна обробка, які часто виконуються вручну, вимагають спритності та вміння. Помилки в фінішній обробці можуть бути дуже дорогими, враховуючи всю цінність, яка була надана заготовці. Додавання дорогих термочутливих матеріалів, таких як нержавіюча сталь, витрати на повторну обробку та встановлення металобрухту можуть бути вищими. У поєднанні з такими ускладненнями, як забруднення та збої пасивації, колись прибуткова робота з нержавіючої сталі може перетворитися на збиткову або навіть шкідливу для репутації невдачу.
Як виробники можуть запобігти всьому цьому? Вони можуть почати з розвитку своїх знань про шліфування та фінішну обробку, розуміння ролі, яку відіграє кожна з них, і того, як вони впливають на заготовки з нержавіючої сталі.
Вони не є синонімами. Насправді, у кожного принципово різна мета. Шліфування видаляє такі матеріали, як задирки та надлишок зварного металу, тоді як фінішна обробка забезпечує оздоблення металевої поверхні. Плутанина зрозуміла, враховуючи, що ті, хто шліфує великими шліфувальними кругами, дуже швидко видаляють багато металу, і це може залишити дуже глибокі подряпини. Але при шліфуванні подряпини є лише наслідком; мета полягає в тому, щоб швидко видалити матеріал, особливо при роботі з термочутливими металами, такими як нержавіюча сталь.
Фінішна обробка виконується поетапно, оскільки оператор починає з більшої зернистості та переходить до дрібніших шліфувальних кругів, нетканих абразивів, а можливо, і фетру та полірувальної пасти для досягнення дзеркального блиску. Мета полягає в досягненні певного кінцевого результату (візерунка подряпин). Кожен крок (дрібніша зернистість) видаляє глибші подряпини з попереднього кроку та замінює їх меншими.
Оскільки шліфування та чистова обробка мають різні цілі, вони часто не доповнюють одне одного і навіть можуть суперечити одне одному, якщо використовується неправильна стратегія витратних матеріалів. Щоб видалити надлишок зварного металу, оператори використовують шліфувальні круги для створення дуже глибоких подряпин, а потім передають деталь обробнику, який тепер повинен витратити багато часу на видалення цих глибоких подряпин. Ця послідовність від шліфування до чистової обробки все ще може бути найефективнішим способом задоволення вимог замовника до чистової обробки. Але знову ж таки, це не взаємодоповнюючі процеси.
Поверхні заготовок, розроблені для технологічності, зазвичай не потребують шліфування та обробки. Деталі, які шліфуються, потребують цього лише тому, що шліфування – це найшвидший спосіб видалення зварних швів або іншого матеріалу, а глибокі подряпини, залишені шліфувальним кругом, саме те, що потрібно замовнику. Деталі, які потребують лише обробки, виготовляються таким чином, щоб не було надмірного видалення матеріалу. Типовим прикладом є деталь з нержавіючої сталі з гарним зварним швом у газовому вольфрамовому захисному середовищі, який потрібно лише змішати та підібрати до візерунка обробки основи.
Шліфувальні машини з кругами з низьким ступенем видалення різця можуть створювати значні труднощі під час роботи з нержавіючою сталлю. Так само, перегрів може призвести до посиніння та зміни властивостей матеріалу. Мета полягає в тому, щоб нержавіюча сталь залишалася якомога холоднішою протягом усього процесу.
Для цього корисно вибрати шліфувальний круг з найшвидшою швидкістю видалення матеріалу відповідно до застосування та бюджету. Цирконієві круги шліфуються швидше, ніж оксидні, але в більшості випадків керамічні круги працюють найкраще.
Надзвичайно міцні та гострі керамічні частинки зношуються унікальним чином. Поступово руйнуючи, вони не шліфуються до плоского стану, а зберігають гостру кромку. Це означає, що вони можуть видаляти матеріал дуже швидко, часто за частку часу, ніж інші шліфувальні круги. Загалом це робить керамічні шліфувальні круги вартими своїх грошей. Вони ідеально підходять для обробки нержавіючої сталі, оскільки швидко видаляють велику стружку та генерують менше тепла та деформації.
Незалежно від того, який шліфувальний круг обере виробник, слід враховувати потенційне забруднення. Більшість виробників знають, що не можна використовувати один і той самий шліфувальний круг для вуглецевої та нержавіючої сталі. Багато людей фізично розділяють свої операції шліфування вуглецевої та нержавіючої сталі. Навіть крихітні іскри вуглецевої сталі, що падають на заготовки з нержавіючої сталі, можуть спричинити проблеми із забрудненням. Багато галузей промисловості, такі як фармацевтична та ядерна, вимагають, щоб витратні матеріали були оцінені як екологічно чисті. Це означає, що шліфувальні круги для нержавіючої сталі повинні бути майже без (менше 0,1%) заліза, сірки та хлору.
Шліфувальні круги не можуть шліфувати самі себе; для них потрібен електроінструмент. Будь-хто може розхвалювати переваги шліфувальних кругів або електроінструментів, але реальність така, що електроінструменти та їхні шліфувальні круги працюють як система. Керамічні шліфувальні круги призначені для кутових шліфувальних машин з певною потужністю та крутним моментом. Хоча деякі пневматичні шліфувальні машини мають необхідні характеристики, більшість шліфування керамічних кругів виконується за допомогою електроінструментів.
Шліфувальні машини з недостатньою потужністю та крутним моментом можуть спричинити серйозні проблеми, навіть з найсучаснішими абразивами. Відсутність потужності та крутного моменту може призвести до значного уповільнення інструменту під тиском, що по суті перешкоджає керамічним частинкам на шліфувальному кругу виконувати те, для чого вони призначені: швидко видаляти великі шматки металу, тим самим зменшуючи кількість термічного матеріалу, що потрапляє на шліфувальний круг.
Це посилює замкнене коло: оператори шліфування бачать, що матеріал не видаляється, тому вони інстинктивно натискають сильніше, що, своєю чергою, створює надлишок тепла та посиніння. Зрештою, вони натискають так сильно, що глазурують колеса, що змушує їх працювати інтенсивніше та генерувати більше тепла, перш ніж вони усвідомлюють, що потрібно замінити колеса. Якщо ви працюєте таким чином з тонкими трубами або листами, вони врешті-решт проходять прямо крізь матеріал.
Звичайно, якщо оператори не пройшли належного навчання, навіть з найкращими інструментами, це замкнене коло може виникнути, особливо коли йдеться про тиск, який вони чинять на заготовку. Найкраща практика — максимально наблизитися до номінального струму шліфувальної машини. Якщо оператор використовує шліфувальну машину на 10 ампер, він повинен натискати так сильно, щоб шліфувальна машина споживала близько 10 ампер.
Використання амперметра може допомогти стандартизувати операції шліфування, якщо виробник обробляє великі кількості дорогої нержавіючої сталі. Звичайно, мало які операції насправді використовують амперметр регулярно, тому найкраще уважно слухати. Якщо оператор чує та відчуває швидке падіння обертів, можливо, він занадто сильно натискає.
Сприйняття занадто легких дотиків (тобто занадто слабкого тиску) може бути складним, тому в цьому випадку може допомогти звернення уваги на потік іскор. Шліфування нержавіючої сталі призведе до темніших іскор, ніж вуглецевої сталі, але вони все одно повинні бути видимими та рівномірно виступати з робочої зони. Якщо оператор раптом побачить менше іскор, це може бути тому, що він не застосовує достатнього тиску або не глазурує круг.
Операторам також необхідно підтримувати постійний робочий кут. Якщо вони підходять до заготовки під майже плоским кутом (майже паралельно до заготовки), це може призвести до значного перегріву; якщо вони підходять під занадто великим кутом (майже вертикально), вони ризикують врізатися краєм круга в метал. Якщо вони використовують круг типу 27, їм слід підходити до заготовки під кутом від 20 до 30 градусів. Якщо у них є круги типу 29, їхній робочий кут повинен бути близько 10 градусів.
Шліфувальні круги типу 28 (конічні) зазвичай використовуються для шліфування плоских поверхонь для видалення матеріалу на ширших траєкторіях шліфування. Ці конічні круги також найкраще працюють при менших кутах шліфування (близько 5 градусів), тому вони допомагають зменшити втому оператора.
Це вводить ще один критичний фактор: вибір правильного типу шліфувального круга. Круг типу 27 має точку контакту на металевій поверхні; круг типу 28 має лінію контакту завдяки своїй конічній формі; круг типу 29 має контактну поверхню.
Найпоширеніші круги типу 27 можуть виконувати роботу в багатьох сферах застосування, але їхня форма ускладнює обробку деталей з глибокими профілями та вигинами, таких як зварні збірки труб з нержавіючої сталі. Форма профілю круга типу 29 полегшує роботу операторам, яким потрібно шліфувати комбінацію криволінійних та плоских поверхонь. Круг типу 29 досягає цього за рахунок збільшення площі контакту поверхні, що означає, що оператору не потрібно витрачати багато часу на шліфування в кожному місці – гарна стратегія для зменшення нагрівання.
Фактично, це стосується будь-якого шліфувального круга. Під час шліфування оператор не повинен довго перебувати на одному місці. Припустимо, що оператор знімає метал із закруглення довжиною кілька футів. Він може керувати кругом короткими рухами вгору та вниз, але це може перегріти заготовку, оскільки він тримає круг на невеликій ділянці протягом тривалого часу. Щоб зменшити введення тепла, оператор може пройти весь зварний шов в одному напрямку біля одного носка, потім підняти інструмент (даючи заготовці час охолонути) і перемістити заготовку в тому ж напрямку біля іншого носка. Інші методи працюють, але всі вони мають одну спільну рису: вони запобігають перегріву, підтримуючи рух шліфувального круга.
Звичайні методи «кардування» також допомагають досягти цього. Припустимо, що оператор шліфує стиковий шов у плоскому положенні. Щоб зменшити термічне напруження та надмірне заглиблення, він уникає просування шліфувального верстата вздовж стику. Натомість він починає з кінця та тягне шліфувальний верстата вздовж стику. Це також запобігає надмірному заглибленню круга в матеріал.
Звичайно, будь-яка техніка може перегріти метал, якщо оператор працює занадто повільно. Якщо працювати занадто повільно, оператор перегріє заготовку; якщо працювати занадто швидко, шліфування може зайняти багато часу. Визначення оптимальної швидкості подачі зазвичай вимагає досвіду. Але якщо оператор не знайомий з цією роботою, він може шліфувати брухт, щоб «відчути» відповідну швидкість подачі для заготовки.
Стратегія фінішної обробки зосереджена на стані поверхні матеріалу під час його надходження та виходу з фінішного відділу. Визначте початкову точку (отриманий стан поверхні) та кінцеву точку (необхідний рівень фінішної обробки), а потім складіть план для пошуку найкращого шляху між цими двома точками.
Часто найкращий шлях не починається з високоагресивного абразиву. Це може здатися нелогічним. Зрештою, чому б не почати з грубого піску, щоб отримати шорстку поверхню, а потім перейти до дрібнішого піску? Хіба не було б дуже неефективно починати з дрібнішої зернистості?
Не обов'язково, це знову ж таки пов'язано з характером сортування. Коли кожен крок досягає меншої зернистості, кондиціонер замінює глибші подряпини більш поверхневими, дрібнішими подряпинами. Якщо вони почнуть з наждачного паперу з зернистістю 40 або перекидного диска, вони залишать глибокі подряпини на металі. Було б чудово, якби ці подряпини наблизили поверхню до бажаного результату; саме тому існують ці матеріали для фінішної обробки з зернистістю 40. Однак, якщо клієнт запитує фінішну обробку № 4 (спрямоване шліфування), глибокі подряпини, створені абразивом № 40, будуть видалені задовго. Шліфувальні майстри або переходять на різні розміри зернистості, або витрачають багато часу на використання дрібнозернистих абразивів, щоб видалити ці великі подряпини та замінити їх меншими. Це не тільки неефективно, але й вносить занадто багато тепла в заготовку.
Звичайно, використання дрібнозернистих абразивів на шорстких поверхнях може бути повільним процесом і, в поєднанні з неправильною технікою, може призвести до надмірного нагрівання. Саме тут може допомогти пелюстковий диск «два в одному» або диск із шаховим розташуванням. Ці диски містять абразивні тканини в поєднанні з матеріалами для обробки поверхні. Вони ефективно дозволяють обробнику використовувати абразиви для видалення матеріалу, водночас залишаючи більш гладку поверхню.
Наступний крок у остаточному оздобленні може включати використання нетканих матеріалів, що ілюструє ще одну унікальну особливість оздоблення: процес найкраще працює з електроінструментами зі змінною швидкістю. Прямокутна шліфувальна машина, що працює зі швидкістю 10 000 об/хв, може працювати з деякими шліфувальними матеріалами, але вона повністю розплавить деякі неткані матеріали. З цієї причини обробники знижують швидкість до 3000-6000 об/хв, перш ніж розпочати етап оздоблення нетканими матеріалами. Звичайно, точна швидкість залежить від застосування та витратних матеріалів. Наприклад, барабани з нетканими матеріалами зазвичай обертаються зі швидкістю від 3000 до 4000 об/хв, тоді як диски для обробки поверхні зазвичай обертаються зі швидкістю від 4000 до 6000 об/хв.
Наявність правильних інструментів (шліфувальних машин зі змінною швидкістю, різних матеріалів для обробки) та визначення оптимальної кількості кроків, по суті, забезпечує карту, яка показує найкращий шлях між вхідним та готовим матеріалом. Точний шлях залежить від застосування, але досвідчені обрізувачі дотримуються цього шляху, використовуючи схожі методи обробки.
Неткані ролики доповнюють поверхню з нержавіючої сталі. Для ефективної обробки та оптимального терміну служби різних матеріалів для обробки використовуються різні швидкості обертання.
Спочатку вони не поспішають. Якщо бачать, що тонка заготовка з нержавіючої сталі нагрівається, вони припиняють обробку в одній ділянці та починають в іншій. Або ж вони можуть працювати над двома різними артефактами одночасно. Вони трохи працюють над однією, а потім над іншою, даючи іншій заготовці час охолонути.
Під час полірування до дзеркального блиску полірувальник може виконувати перехресне полірування полірувальним барабаном або полірувальним диском у напрямку, перпендикулярному до попереднього кроку. Перехресне шліфування виділяє ділянки, які потрібно змішати з попереднім малюнком подряпин, але все одно не досягне дзеркального блиску № 8 на поверхні. Після видалення всіх подряпин для створення бажаного глянцевого покриття знадобляться фетрова тканина та полірувальний круг.
Щоб досягти належного результату обробки, виробникам необхідно забезпечити обробників правильними інструментами, включаючи фактичні інструменти та носії, а також засобами комунікації, такими як встановлення стандартних зразків для визначення того, як має виглядати певна обробка. Ці зразки (розміщені біля відділу обробки, у навчальних документах та в рекламних матеріалах) допомагають усім порозумітися.
Що стосується фактичного оснащення (включаючи електроінструменти та абразивні матеріали), геометрія певних деталей може створювати труднощі навіть для найдосвідченіших працівників у відділі оздоблювальної обробки. Саме тут можуть допомогти професійні інструменти.
Припустимо, оператору потрібно завершити збірку тонкостінної трубки з нержавіючої сталі. Використання пелюсткових дисків або навіть барабанів може спричинити проблеми, перегрівання, а іноді навіть створити плоску пляму на самій трубі. Тут можуть допомогти стрічкові шліфувальні машини, призначені для труб. Конвеєрна стрічка охоплює більшу частину діаметра труби, розподіляючи точки контакту, підвищуючи ефективність та зменшуючи теплопостачання. Тим не менш, як і з будь-чим іншим, шліфувальному верстату все одно потрібно перемістити стрічкову шліфувальну машину в іншу зону, щоб зменшити надмірне накопичення тепла та уникнути посиніння.
Те саме стосується й інших професійних інструментів для оздоблення. Розглянемо стрічкову шліфувальну машину для пальців, призначену для роботи у вузьких просторах. Оздоблювач може використовувати її для обробки кутового зварного шва між двома дошками під гострим кутом. Замість того, щоб рухати стрічкову шліфувальну машину для пальців вертикально (щось на кшталт чищення зубів), обробник рухає її горизонтально вздовж верхнього краю кутового зварного шва, потім нижнього, стежачи при цьому, щоб шліфувальна машина для пальців не залишалася в одному з них надто довго.
Зварювання, шліфування та обробка нержавіючої сталі створюють ще одну складність: забезпечення належної пасивації. Після всіх цих порушень поверхні матеріалу, чи залишаються якісь забруднення, які могли б перешкодити природному формуванню шару хрому з нержавіючої сталі по всій поверхні? Останнє, що хоче виробник, це розлючений клієнт, який скаржиться на іржаві або забруднені деталі. Саме тут вступають у гру належне очищення та відстеження.
Електрохімічне очищення може допомогти видалити забруднення для забезпечення належної пасивації, але коли слід проводити це очищення? Це залежить від застосування. Якщо виробники очищують нержавіючу сталь для забезпечення повної пасивації, вони зазвичай роблять це одразу після зварювання. Якщо цього не зробити, обробний засіб може поглинути поверхневі забруднення з заготовки та поширити їх в інших місцях. Однак для деяких критичних застосувань виробники можуть вирішити додати додаткові етапи очищення, можливо, навіть перевірити належну пасивацію, перш ніж нержавіюча сталь покине заводський цех.
Припустимо, що виробник зварює важливий компонент з нержавіючої сталі для ядерної промисловості. Професійний зварювальник з вольфрамовим електродом створює ідеальний шов. Але знову ж таки, це критичне застосування. Працівник відділу оздоблення використовує щітку, підключену до електрохімічної системи очищення, для очищення поверхні зварного шва. Потім він обробив нижню частину зварного шва нетканим абразивом та обробною тканиною, отримавши рівномірне шліфування. Потім настає фінішне шліфування електрохімічною системою очищення. Після одного-двох днів простою, за допомогою ручного випробувального пристрою перевіряють деталь на належну пасивацію. Результати, записані та збережені разом із завданням, показали, що деталь була повністю пасивована перед тим, як вона покинула завод.
На більшості виробничих підприємств шліфування, оздоблення та очищення нержавіючої сталі від пасивації зазвичай відбувається після обробки. Фактично, вони зазвичай виконуються незадовго до відправки роботи.
Неправильно оброблені деталі призводять до найдорожчих браку та переробки, тому виробникам має сенс ще раз переглянути свої відділи шліфування та обробки. Удосконалення в шліфуванні та обробці допомагають зменшити основні вузькі місця, покращити якість, усунути головний біль і, найголовніше, підвищити задоволеність клієнтів.
FABRICATOR – провідний журнал Північної Америки, присвячений металообробці та виробництву. Журнал містить новини, технічні статті та приклади з практики, які дозволяють виробникам виконувати свою роботу ефективніше. FABRICATOR обслуговує галузь з 1970 року.
Тепер із повним доступом до цифрового видання The FABRICATOR, легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Цифрове видання журналу «The Tube & Pipe Journal» тепер повністю доступне, забезпечуючи легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Насолоджуйтесь повним доступом до цифрового видання журналу STAMPING, який містить найновіші технологічні досягнення, передовий досвід та новини галузі для ринку штампування металу.
Тепер із повним доступом до цифрового видання The Fabricator en Español, легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.