Người ta thường mua thép không gỉ đã được gia công sẵn, điều này làm tăng thêm độ phức tạp của vật liệu mà người vận hành phải xem xét.
Giống như hầu hết các vật liệu khác, thép không gỉ có nhiều ưu điểm và nhược điểm. Một loại thép được coi là “thép không gỉ” nếu hợp kim của nó chứa ít nhất 10,5% crom, tạo thành một lớp oxit giúp nó chống lại axit và ăn mòn. Khả năng chống ăn mòn này có thể được cải thiện hơn nữa bằng cách tăng hàm lượng crom và thêm các chất hợp kim khác.
Các đặc tính "thép không gỉ", khả năng bảo trì thấp, độ bền cao và nhiều loại bề mặt hoàn thiện khác nhau của vật liệu này khiến nó phù hợp với các ngành công nghiệp như xây dựng, nội thất, thực phẩm và đồ uống, y tế và nhiều ứng dụng khác đòi hỏi độ bền và khả năng chống ăn mòn của thép.
Thép không gỉ thường đắt hơn các loại thép khác. Tuy nhiên, nó có ưu điểm về tỷ lệ độ bền trên trọng lượng, cho phép sử dụng vật liệu có độ dày mỏng hơn so với các loại thép thông thường, từ đó tiết kiệm chi phí. Do chi phí tổng thể cao, các cửa hàng cần đảm bảo sử dụng đúng dụng cụ để tránh lãng phí và làm lại tốn kém đối với vật liệu này.
Thép không gỉ thường được coi là khó hàn vì nó tản nhiệt nhanh và đòi hỏi sự cẩn thận cao trong các công đoạn hoàn thiện và đánh bóng cuối cùng.
Gia công thép không gỉ thường đòi hỏi người thợ hàn hoặc người vận hành có kinh nghiệm hơn so với gia công thép carbon, loại thép có tính đàn hồi cao hơn. Khả năng chịu lực của thép không gỉ có thể bị hạn chế khi áp dụng một số thông số nhất định, đặc biệt là trong quá trình hàn. Do chi phí cao của thép không gỉ, việc sử dụng loại vật liệu này sẽ hợp lý hơn đối với những người thợ có kinh nghiệm.
“Mọi người thường mua thép không gỉ vì bề mặt hoàn thiện của nó,” Jonathan Douville, quản lý sản phẩm cấp cao về nghiên cứu và phát triển quốc tế tại Walter Surface Technologies ở Pointe-Claire, Quebec, cho biết. “Điều này làm tăng thêm những hạn chế mà người vận hành phải cân nhắc.”
Cho dù đó là bề mặt hoàn thiện dạng vân tuyến tính cỡ 4 hay bề mặt bóng như gương cỡ 8, người vận hành phải đảm bảo rằng vật liệu được giữ gìn cẩn thận và bề mặt hoàn thiện không bị hư hại trong quá trình xử lý và gia công. Điều này cũng có thể hạn chế các lựa chọn chuẩn bị và làm sạch, vốn rất quan trọng để đảm bảo sản xuất ra các sản phẩm chất lượng tốt.
“Khi làm việc với vật liệu này, điều đầu tiên cần làm là đảm bảo nó thật sạch sẽ,” ông Rick Hatelt, Giám đốc quốc gia Canada của PFERD Ontario, Mississauga, Ontario cho biết. “Điều rất quan trọng là phải đảm bảo môi trường sạch (không có carbon), làm sạch thép không gỉ để loại bỏ các tạp chất có thể gây ra quá trình oxy hóa (gỉ sét) sau này và ngăn chặn sự hình thành lại lớp thụ động, tạo ra một lớp bảo vệ để giảm thiểu quá trình oxy hóa.”
Khi sử dụng thép không gỉ, vật liệu và môi trường xung quanh phải được làm sạch. Loại bỏ dầu mỡ và cặn nhựa khỏi vật liệu là bước đầu tiên cần thực hiện. Các chất gây ô nhiễm trên thép không gỉ có thể gây ra quá trình oxy hóa, đồng thời cũng có thể gây ra vấn đề trong quá trình hàn và tạo ra các khuyết tật. Do đó, việc làm sạch bề mặt trước khi bắt đầu hàn là rất quan trọng.
Môi trường xưởng không phải lúc nào cũng sạch sẽ, và sự nhiễm chéo có thể là vấn đề khi làm việc với thép không gỉ và thép carbon. Thường thì các xưởng sử dụng nhiều quạt hoặc máy điều hòa để làm mát cho công nhân, điều này có thể đẩy các chất gây ô nhiễm xuống sàn hoặc gây ra hiện tượng ngưng tụ nhỏ giọt hoặc tích tụ trên nguyên liệu thô. Điều này đặc biệt khó khăn khi các hạt thép carbon bị thổi vào thép không gỉ. Việc tách biệt các vật liệu này và giữ chúng trong môi trường sạch sẽ tạo ra sự khác biệt lớn đối với hiệu quả hàn.
Việc loại bỏ vết ố rất quan trọng để đảm bảo rỉ sét không tích tụ theo thời gian và làm suy yếu cấu trúc tổng thể. Loại bỏ lớp mạ xanh cũng giúp làm đều màu bề mặt.
Tại Canada, do thời tiết cực lạnh và mùa đông khắc nghiệt, việc lựa chọn loại thép không gỉ phù hợp là rất quan trọng. Ông Douville giải thích rằng hầu hết các cửa hàng ban đầu chọn loại 304 vì giá thành của nó. Nhưng nếu một cửa hàng sử dụng vật liệu này ở ngoài trời, ông ấy sẽ khuyên nên chuyển sang loại 316, mặc dù giá thành gấp đôi. Thép 304 dễ bị ăn mòn nếu sử dụng hoặc bảo quản ngoài trời. Ngay cả khi bề mặt được làm sạch và hình thành lớp thụ động, điều kiện ngoài trời vẫn có thể ảnh hưởng đến bề mặt, làm mòn lớp thụ động và cuối cùng khiến nó bị gỉ trở lại.
“Công tác chuẩn bị mối hàn rất quan trọng vì nhiều lý do cơ bản,” Gabi Miholics, chuyên gia phát triển ứng dụng, Bộ phận Hệ thống Mài mòn, 3M Canada, London, Ontario cho biết. “Việc loại bỏ rỉ sét, sơn và các cạnh vát là cần thiết để hàn đúng cách. Bề mặt hàn không được có bất kỳ chất gây ô nhiễm nào có thể làm suy yếu mối hàn.”
Hatelt nói thêm rằng việc làm sạch khu vực là rất cần thiết, nhưng việc chuẩn bị trước khi hàn cũng có thể bao gồm việc vát cạnh vật liệu để đảm bảo độ bám dính và độ bền của mối hàn.
Đối với hàn thép không gỉ, việc lựa chọn kim loại phụ phù hợp với mác thép là rất quan trọng. Thép không gỉ đặc biệt nhạy cảm và yêu cầu các mối hàn phải được chứng nhận bằng cùng loại vật liệu. Ví dụ, kim loại nền 316 yêu cầu kim loại phụ 316. Thợ hàn không thể tùy tiện sử dụng bất kỳ loại kim loại phụ nào, mỗi mác thép không gỉ đều yêu cầu một loại kim loại phụ cụ thể để hàn đúng cách.
“Khi hàn thép không gỉ, người thợ hàn thực sự phải theo dõi nhiệt độ,” Michael Radaelli, quản lý sản phẩm tại Norton | Saint-Gobain Abrasives, Worcester, MA cho biết. “Có rất nhiều thiết bị khác nhau có thể được sử dụng để đo nhiệt độ của mối hàn và chi tiết khi máy hàn nóng lên, bởi vì nếu có vết nứt trong thép không gỉ, chi tiết đó về cơ bản sẽ bị hỏng.”
Radaelli nói thêm rằng người thợ hàn cần đảm bảo không ở lại cùng một khu vực quá lâu. Hàn nhiều lớp là một cách tuyệt vời để ngăn vật liệu nền bị quá nóng. Hàn kéo dài trên thép không gỉ cơ bản có thể khiến nó quá nóng và nứt.
“Hàn thép không gỉ có thể tốn nhiều thời gian hơn, nhưng đó cũng là một nghệ thuật đòi hỏi đôi bàn tay giàu kinh nghiệm,” Radaelli nói.
Việc chuẩn bị sau hàn thực sự phụ thuộc vào sản phẩm cuối cùng và ứng dụng của nó. Trong một số trường hợp, như Miholics giải thích, mối hàn thực tế không bao giờ được nhìn thấy, vì vậy chỉ cần làm sạch sau hàn ở mức độ hạn chế, và bất kỳ vết bắn tóe nào có thể nhìn thấy đều được loại bỏ nhanh chóng. Hoặc mối hàn có thể cần được làm phẳng hoặc làm sạch, nhưng không cần chuẩn bị bề mặt cụ thể nào. Nếu cần bề mặt hoàn thiện mịn hoặc bóng như gương, có thể cần các bước đánh bóng phức tạp hơn. Điều đó chỉ phụ thuộc vào ứng dụng.
“Vấn đề không nằm ở màu sắc,” Miholics nói. “Sự đổi màu bề mặt này cho thấy tính chất của kim loại đã thay đổi và giờ đây có thể bị oxy hóa/gỉ sét.”
Việc lựa chọn dụng cụ hoàn thiện có tốc độ điều chỉnh được sẽ tiết kiệm thời gian và tiền bạc, đồng thời cho phép người vận hành đạt được độ hoàn thiện như mong muốn.
Việc loại bỏ vết ố rất quan trọng để đảm bảo rỉ sét không tích tụ theo thời gian và làm suy yếu cấu trúc tổng thể. Loại bỏ lớp mạ xanh cũng giúp làm đều màu bề mặt.
Quá trình làm sạch có thể làm hỏng bề mặt, đặc biệt khi sử dụng hóa chất mạnh. Làm sạch không đúng cách có thể ngăn cản sự hình thành lớp thụ động. Đó là lý do tại sao nhiều chuyên gia khuyên nên làm sạch thủ công các bộ phận hàn này.
“Khi bạn làm sạch bằng tay, nếu bạn không cho phép oxy phản ứng với bề mặt trong 24 hoặc 48 giờ, bạn sẽ không có đủ thời gian để tạo ra một lớp bề mặt thụ động,” Douville nói. Ông giải thích rằng bề mặt cần oxy để phản ứng với crom trong hợp kim để tạo thành một lớp thụ động. Một số cửa hàng có xu hướng làm sạch, đóng gói các bộ phận và vận chuyển chúng ngay lập tức, điều này làm chậm quá trình và tăng nguy cơ ăn mòn.
Việc các nhà sản xuất và thợ hàn sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau là khá phổ biến. Tuy nhiên, như đã đề cập trước đó, việc sử dụng thép không gỉ đặt ra một số hạn chế. Dành thời gian để làm sạch chi tiết là bước đầu tiên tốt, nhưng hiệu quả của nó chỉ tốt khi môi trường làm việc sạch sẽ.
Ông Hatelt cho biết ông liên tục thấy các khu vực làm việc bị ô nhiễm. Việc loại bỏ sự hiện diện của carbon trong môi trường làm việc với thép không gỉ là rất quan trọng. Không hiếm trường hợp các xưởng sử dụng thép chuyển sang sử dụng thép không gỉ mà không chuẩn bị môi trường làm việc đúng cách cho vật liệu này. Đây là một sai lầm, đặc biệt nếu họ không thể tách hai vật liệu hoặc mua bộ dụng cụ riêng.
“Nếu bạn có bàn chải sắt dùng để mài hoặc chuẩn bị bề mặt thép không gỉ, và bạn dùng nó để chà thép carbon, thì bạn không thể dùng thép không gỉ nữa,” Radaelli nói. “Bàn chải sẽ bị nhiễm carbon và gỉ sét. Một khi bàn chải bị nhiễm chéo, chúng không thể được làm sạch.”
Ông Hatelt cho biết các cửa hàng nên sử dụng các dụng cụ riêng biệt để chuẩn bị nguyên liệu, nhưng cũng nên dán nhãn các dụng cụ đó là “chỉ dùng thép không gỉ” để tránh ô nhiễm không cần thiết.
Các xưởng cần xem xét nhiều yếu tố khi lựa chọn dụng cụ chuẩn bị mối hàn thép không gỉ, bao gồm các tùy chọn tản nhiệt, loại khoáng chất, tốc độ và kích thước hạt.
“Việc lựa chọn vật liệu mài có lớp phủ tản nhiệt là một bước khởi đầu tốt,” Miholics nói. “Thép không gỉ rất cứng và sẽ tạo ra nhiều nhiệt hơn khi mài so với thép mềm. Nhiệt cần phải được tản ra, vì vậy lớp phủ giúp nhiệt có thể truyền đến mép đĩa thay vì chỉ tập trung tại vị trí mài. Ở điểm đó, nó là lý tưởng.”
Bà ấy nói thêm rằng việc lựa chọn chất mài mòn cũng phụ thuộc vào kết quả hoàn thiện tổng thể mong muốn. Thực sự thì nó phụ thuộc vào cảm nhận của mỗi người. Khoáng chất alumina trong chất mài mòn là loại phổ biến nhất được sử dụng trong các bước hoàn thiện. Để làm cho thép không gỉ có màu xanh lam trên bề mặt, nên sử dụng khoáng chất silicon carbide. Nó sắc bén hơn và tạo ra các vết cắt sâu hơn, phản chiếu ánh sáng khác nhau, làm cho nó có màu xanh lam. Nếu người vận hành đang tìm kiếm một bề mặt hoàn thiện cụ thể hoặc độc đáo, tốt nhất nên trao đổi với nhà cung cấp.
“Tốc độ quay (RPM) là một vấn đề lớn,” Hatelt nói. “Các công cụ khác nhau yêu cầu tốc độ quay khác nhau, và chúng thường chạy quá nhanh. Sử dụng tốc độ quay phù hợp đảm bảo kết quả tốt nhất, cả về tốc độ hoàn thành công việc và chất lượng công việc. Hãy biết bạn muốn có bề mặt hoàn thiện như thế nào và cần đo lường ra sao.”
Ông Douville nói thêm rằng đầu tư vào các dụng cụ hoàn thiện có tốc độ điều chỉnh được là một cách để khắc phục các vấn đề về tốc độ. Nhiều người vận hành thử sử dụng máy mài thông thường để hoàn thiện, nhưng nó chỉ có tốc độ cao để cắt. Hoàn thành quy trình đòi hỏi phải giảm tốc độ. Việc lựa chọn dụng cụ hoàn thiện có tốc độ điều chỉnh được sẽ tiết kiệm thời gian và tiền bạc, đồng thời cho phép người vận hành đạt được độ hoàn thiện như mong muốn.
Ngoài ra, độ nhám cũng rất quan trọng khi lựa chọn vật liệu mài mòn. Người vận hành nên bắt đầu với độ nhám phù hợp nhất cho ứng dụng.
Bắt đầu với giấy nhám có độ nhám 60 hoặc 80 (trung bình), người vận hành có thể chuyển gần như ngay lập tức sang giấy nhám có độ nhám 120 (mịn) và sau đó là 220 (rất mịn), giúp bề mặt thép không gỉ đạt được độ bóng số 4.
“Nó có thể đơn giản chỉ gồm ba bước,” Radaelli nói. “Tuy nhiên, nếu người thợ đang xử lý một mối hàn lớn, họ không thể bắt đầu với giấy nhám có độ nhám 60 hoặc 80, mà có thể phải dùng loại 24 (rất thô) hoặc 36 (thô). Điều này làm tăng thêm một bước và có thể khó loại bỏ nếu vật liệu có những vết xước sâu.”
Thêm vào đó, việc sử dụng chất xịt hoặc gel chống bắn tóe có thể là trợ thủ đắc lực của thợ hàn, nhưng thường bị bỏ qua khi hàn thép không gỉ, theo Douville. Các bộ phận bị bắn tóe cần phải được loại bỏ, điều này có thể làm xước bề mặt, đòi hỏi các bước mài bổ sung và lãng phí thêm thời gian. Bước này có thể dễ dàng được loại bỏ bằng hệ thống chống bắn tóe.
Lindsay Luminoso, Biên tập viên cộng tác, đóng góp bài viết cho Metal Fabrication Canada và Fabrication and Welding Canada. Từ năm 2014-2016, bà là Biên tập viên cộng tác/Biên tập viên trang web tại Metal Fabrication Canada, gần đây nhất là Biên tập viên cộng tác cho Design Engineering.
Luminoso có bằng Cử nhân Nghệ thuật từ Đại học Carleton, bằng Cử nhân Giáo dục từ Đại học Ottawa và Chứng chỉ Sau đại học về Sách, Tạp chí và Xuất bản Kỹ thuật số từ Cao đẳng Centennial.
Cập nhật những tin tức, sự kiện và công nghệ mới nhất về tất cả các loại kim loại thông qua hai bản tin hàng tháng được biên soạn dành riêng cho các nhà sản xuất Canada!
Giờ đây, với quyền truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số của tạp chí Canadian Metalworking, bạn dễ dàng tiếp cận các nguồn tài liệu quý giá của ngành.
Giờ đây, với quyền truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số của Made in Canada và Welding, bạn có thể dễ dàng tiếp cận các nguồn tài nguyên quý giá của ngành.
Ông Randy McDonald, cựu Giám đốc Sản phẩm tại Overtone, chia sẻ những lời khuyên và bí quyết từ 40 năm kinh nghiệm của mình. Sử dụng máy đánh bóng tốc độ biến đổi FEIN WPO 14-25E và các phụ kiện hoàn thiện và đánh bóng từ dòng sản phẩm phụ kiện đánh bóng đa dạng của FEIN Canada, ông Randy hướng dẫn chúng ta từng bước thực hiện quy trình.