Per garantir una passivació adequada, els tècnics netegen electroquímicament les soldadures longitudinals de les seccions laminades d'acer inoxidable. Imatge cortesia de Walter Surface Technologies
Imagineu-vos que un fabricant signa un contracte que implica la fabricació clau d'acer inoxidable. Les seccions de xapa i tub es tallen, dobleguen i solden abans d'arribar a una estació d'acabat. La peça consisteix en plaques soldades verticalment al tub. Les soldadures tenen bon aspecte, però no són els cèntims perfectes que busca el client. Com a resultat, la rectificadora passa temps eliminant més metall de soldadura del que és habitual. Aleshores, malauradament, van aparèixer uns blaus diferents a la superfície, un signe clar d'una entrada de calor excessiva. En aquest cas, significa que la peça no complirà els requisits del client.
Sovint realitzat manualment, el polit i l'acabat requereixen destresa i habilitat. Els errors en l'acabat poden ser molt cars, donat tot el valor que s'ha donat a la peça. L'addició de materials sensibles a la calor cars, com l'acer inoxidable, els costos de reelaboració i instal·lació de ferralla poden ser més elevats. Combinat amb complicacions com ara contaminació i fallades de passivació, una feina d'acer inoxidable que abans era lucrativa es pot convertir en un contratemps que perd diners o fins i tot que perjudica la reputació.
Com eviten els fabricants tot això? Poden començar desenvolupant els seus coneixements sobre rectificat i acabat, comprenent les funcions que cadascun juga i com afecten les peces d'acer inoxidable.
No són sinònims. De fet, tothom té un objectiu fonamentalment diferent. El polit elimina materials com ara rebaves i excés de metall soldat, mentre que l'acabat proporciona un acabat a la superfície metàl·lica. La confusió és comprensible, tenint en compte que aquells que polixen amb moles grans eliminen molt de metall molt ràpidament, i fer-ho pot deixar ratllades molt profundes. Però en el polit, les ratllades són només un efecte secundari; l'objectiu és eliminar material ràpidament, especialment quan es treballa amb metalls sensibles a la calor com l'acer inoxidable.
L'acabat es fa per passos, ja que l'operador comença amb un gra més gran i progressa a moles més fines, abrasius no teixits i potser tela de feltre i pasta de polir per aconseguir un acabat de mirall. L'objectiu és aconseguir un cert acabat final (patró de ratllades). Cada pas (el gra més fi) elimina les ratllades més profundes del pas anterior i les substitueix per ratllades més petites.
Com que el rectificat i l'acabat tenen objectius diferents, sovint no es complementen i, de fet, poden jugar en contra si s'utilitza l'estratègia de consumibles incorrecta. Per eliminar l'excés de metall de soldadura, els operadors utilitzen moles per fer ratllades molt profundes i després lliuren la peça a un rectificador, que ara ha de dedicar molt de temps a eliminar aquestes ratllades profundes. Aquesta seqüència de rectificat a acabat encara pot ser la manera més eficient de complir els requisits d'acabat del client. Però, de nou, no són processos complementaris.
Les superfícies de les peces dissenyades per a la seva fabricació generalment no requereixen rectificat ni acabat. Les peces que es rectifican només ho fan perquè el rectificat és la manera més ràpida d'eliminar soldadures o altres materials i les ratllades profundes que deixa la mola són exactament el que vol el client. Les peces que només requereixen acabat es fabriquen d'una manera que no requereix una eliminació excessiva de material. Un exemple típic és una peça d'acer inoxidable amb una bonica soldadura protegida amb gas de tungstè que només cal barrejar-la i adaptar-la al patró d'acabat del substrat.
Les esmoladores amb moles de baixa eliminació poden presentar reptes importants quan es treballa amb acer inoxidable. De la mateixa manera, el sobreescalfament pot causar un envermelliment i canviar les propietats del material. L'objectiu és mantenir l'acer inoxidable el més fred possible durant tot el procés.
Per això, ajuda seleccionar la mola amb la velocitat d'eliminació més ràpida per a l'aplicació i el pressupost. Les rodes de zircònia molen més ràpid que les d'alúmina, però en la majoria dels casos, les rodes ceràmiques funcionen millor.
Les partícules ceràmiques extremadament dures i afilades es desgasten d'una manera única. A mesura que es desintegren gradualment, no es molen planes, sinó que mantenen una vora afilada. Això significa que poden eliminar material molt ràpidament, sovint en una fracció del temps que altres moles. Això generalment fa que les moles ceràmiques valguin la pena. Són ideals per a aplicacions d'acer inoxidable perquè eliminen ràpidament les encenalls grans i generen menys calor i distorsió.
Independentment de la mola que triï un fabricant, cal tenir en compte la possible contaminació. La majoria dels fabricants saben que no poden utilitzar la mateixa mola en acer al carboni i acer inoxidable. Molta gent separa físicament les seves operacions de mòlta d'acer al carboni i acer inoxidable. Fins i tot petites espurnes d'acer al carboni que cauen sobre peces d'acer inoxidable poden causar problemes de contaminació. Moltes indústries, com ara la farmacèutica i la nuclear, requereixen que els consumibles es classifiquin com a lliures de contaminació. Això significa que les moles per a acer inoxidable han d'estar gairebé lliures (menys del 0,1%) de ferro, sofre i clor.
Les moles no es poden esmolar soles; necessiten una eina elèctrica. Qualsevol pot promocionar els beneficis de les moles o les eines elèctriques, però la realitat és que les eines elèctriques i les seves moles funcionen com un sistema. Les moles ceràmiques estan dissenyades per a esmoladores angulars amb una certa quantitat de potència i parell. Mentre que algunes esmoladores d'aire tenen les especificacions necessàries, la majoria de les moles ceràmiques es fan amb eines elèctriques.
Les esmoladores amb una potència i un parell insuficients poden causar problemes greus, fins i tot amb els abrasius més avançats. La manca de potència i parell pot fer que l'eina es desacceleri significativament sota pressió, cosa que essencialment impedeix que les partícules ceràmiques de la mola facin el que estaven dissenyades per fer: eliminar ràpidament grans peces de metall, reduint així la quantitat de material tèrmic que entra a la mola.
Això exacerba un cercle viciós: els operadors de mòlta veuen que no s'elimina material, de manera que instintivament empenyen més fort, cosa que al seu torn crea un excés de calor i un envernissament. Acaben empenyent tan fort que esmalten les rodes, cosa que les fa treballar més i generar més calor abans d'adonar-se que cal substituir-les. Si treballeu d'aquesta manera en tubs o làmines primes, acaben travessant directament el material.
Per descomptat, si els operadors no estan degudament formats, fins i tot amb les millors eines, aquest cercle viciós es pot produir, sobretot pel que fa a la pressió que exerceixen sobre la peça. La millor pràctica és aproximar-se el màxim possible al corrent nominal de la rectificadora. Si l'operador utilitza una rectificadora de 10 amperes, ha de prémer tan fort que la rectificadora consumeixi uns 10 amperes.
L'ús d'un amperímetre pot ajudar a estandarditzar les operacions de mòlta si el fabricant processa grans quantitats d'acer inoxidable car. Per descomptat, poques operacions utilitzen un amperímetre de manera regular, per la qual cosa el millor és escoltar atentament. Si l'operador sent i sent que les RPM baixen ràpidament, potser està pressionant massa fort.
Escoltar tocs massa lleus (és a dir, massa poca pressió) pot ser difícil, per la qual cosa en aquest cas, prestar atenció al flux de les espurnes pot ajudar. El poliment de l'acer inoxidable produirà espurnes més fosques que l'acer al carboni, però encara haurien de ser visibles i sobresortir de la zona de treball de manera consistent. Si l'operador de sobte veu menys espurnes, pot ser perquè no està aplicant prou pressió o no està polint la roda.
Els operadors també han de mantenir un angle de treball constant. Si s'acosten a la peça en un angle gairebé pla (gairebé paral·lel a la peça), poden provocar un sobreescalfament important; si s'acosten en un angle massa alt (gairebé vertical), corren el risc d'enfonsar la vora de la roda al metall. Si utilitzen una roda tipus 27, han d'acostar la peça en un angle de 20 a 30 graus. Si tenen rodes tipus 29, el seu angle de treball ha de ser d'uns 10 graus.
Les moles de tipus 28 (còniques) s'utilitzen normalment per a rectificar superfícies planes per eliminar material en camins de rectificat més amples. Aquestes moles còniques també funcionen millor en angles de rectificat més baixos (uns 5 graus), de manera que ajuden a reduir la fatiga de l'operador.
Això introdueix un altre factor crític: triar el tipus correcte de mola. La mola tipus 27 té un punt de contacte a la superfície metàl·lica; la mola tipus 28 té una línia de contacte a causa de la seva forma cònica; la mola tipus 29 té una superfície de contacte.
Amb diferència, les moles Tipus 27 més comunes poden fer la feina en moltes aplicacions, però la seva forma dificulta la manipulació de peces amb perfils i corbes profunds, com ara conjunts soldats de tubs d'acer inoxidable. La forma del perfil de la mola Tipus 29 facilita la feina als operadors que necessiten rectificar una combinació de superfícies corbes i planes. La mola Tipus 29 ho fa augmentant l'àrea de contacte superficial, cosa que significa que l'operador no ha de passar molt de temps rectificant a cada ubicació, una bona estratègia per reduir l'acumulació de calor.
De fet, això s'aplica a qualsevol mola. Quan es rectifica, l'operador no ha de romandre al mateix lloc durant molt de temps. Suposem que un operador està traient metall d'un filet de diversos peus de llarg. Pot dirigir la mola en moviments curts amunt i avall, però fer-ho pot sobreescalfar la peça perquè manté la mola en una àrea petita durant llargs períodes de temps. Per reduir l'aportació de calor, l'operador pot recórrer tota la soldadura en una direcció a prop d'un dit del peu, després aixecar l'eina (donant temps a la peça per refredar-se) i recórrer la peça en la mateixa direcció a prop de l'altre dit del peu. Altres tècniques funcionen, però totes tenen una característica en comú: eviten el sobreescalfament mantenint la mola en moviment.
Les tècniques de "cardat" que s'utilitzen habitualment també ajuden a aconseguir-ho. Suposem que l'operador està rectificant una soldadura a topall en una posició plana. Per reduir l'estrès tèrmic i l'excavació excessiva, va evitar empènyer la mola al llarg de la junta. En canvi, comença pel final i estira la mola al llarg de la junta. Això també evita que la mola s'enfonsi massa en el material.
Per descomptat, qualsevol tècnica pot sobreescalfar el metall si l'operador va massa lentament. Si va massa lentament, l'operador sobreescalfarà la peça; si va massa ràpid, el rectificat pot trigar molt de temps. Trobar el punt òptim de la velocitat d'avanç normalment requereix experiència. Però si l'operador no està familiaritzat amb la feina, pot rectificar la ferralla per obtenir la "sensació" de la velocitat d'avanç adequada per a la peça en qüestió.
L'estratègia d'acabat gira al voltant de l'estat de la superfície del material a mesura que arriba i surt del departament d'acabat. Identifiqueu el punt de partida (estat de la superfície rebut) i el punt final (acabat requerit) i, a continuació, feu un pla per trobar el millor camí entre aquests dos punts.
Sovint el millor camí no comença amb un abrasiu altament agressiu. Això pot semblar contradictori. Al cap i a la fi, per què no començar amb sorra gruixuda per obtenir una superfície rugosa i després passar a sorra més fina? No seria molt ineficient començar amb un gra més fi?
No necessàriament, això té a veure amb la naturalesa de la col·locació. A mesura que cada pas arriba a una gra més petita, el condicionador substitueix les ratllades més profundes per ratllades més superficials i fines. Si comencen amb paper de vidre de gra 40 o un disc giratori, deixaran ratllades profundes al metall. Seria fantàstic que aquestes ratllades acostessin la superfície a l'acabat desitjat; és per això que existeixen aquests subministraments d'acabat de gra 40. Tanmateix, si el client sol·licita un acabat núm. 4 (acabat raspallat direccional), les ratllades profundes creades per un abrasiu núm. 40 trigaran molt de temps a eliminar-se. Els rectificadors o bé redueixen la mides de gra a través de múltiples mides o bé dediquen molt de temps a utilitzar abrasius de gra fi per eliminar aquestes ratllades grans i substituir-les per ratllades més petites. Tot això no només és ineficient, sinó que també introdueix massa calor a la peça de treball.
Per descomptat, l'ús d'abrasius de gra fi en superfícies rugoses pot ser lent i, combinat amb una mala tècnica, introduir massa calor. Aquí és on un disc de lámines dos en un o esglaonat pot ajudar. Aquests discs inclouen teles abrasives combinades amb materials de tractament de superfícies. Permeten eficaçment que el polidor utilitzi abrasius per eliminar material alhora que deixa un acabat més suau.
El següent pas en l'acabat final pot implicar l'ús de materials no teixits, cosa que il·lustra una altra característica única de l'acabat: el procés funciona millor amb eines elèctriques de velocitat variable. Una esmoladora d'angle recte que funciona a 10.000 RPM pot funcionar amb alguns mitjans de mòlta, però fondrà completament alguns materials no teixits. Per aquest motiu, els acabats redueixen la velocitat entre 3.000 i 6.000 RPM abans de començar el pas d'acabat amb materials no teixits. Per descomptat, la velocitat exacta depèn de l'aplicació i dels consumibles. Per exemple, els tambors de materials no teixits solen girar entre 3.000 i 4.000 RPM, mentre que els discs de tractament de superfícies solen girar entre 4.000 i 6.000 RPM.
Tenir les eines adequades (esmoladores de velocitat variable, diferents mitjans d'acabat) i determinar el nombre òptim de passos bàsicament proporciona un mapa que revela el millor camí entre el material entrant i el material acabat. El camí exacte varia segons l'aplicació, però els retalladors experimentats segueixen aquest camí utilitzant tècniques de retall similars.
Els rodets de teixit no teixit completen la superfície d'acer inoxidable. Per a un acabat eficient i una vida útil òptima dels consumibles, els diferents suports d'acabat funcionen a diferents RPM.
Primer, es prenen el seu temps. Si veuen que una peça prima d'acer inoxidable s'escalfa, deixen d'acabar en una zona i comencen en una altra. O poden estar treballant en dos artefactes diferents alhora. Treballen una mica en un i després en l'altre, donant temps a l'altra peça per refredar-se.
Quan es polit fins a obtenir un acabat mirall, el polidor pot polir en creu amb un tambor o disc de polit, en una direcció perpendicular al pas anterior. El poliment en creu ressalta les zones que s'han de barrejar amb el patró de ratllades anterior, però encara no aconseguirà que la superfície tingui un acabat mirall del número 8. Un cop eliminades totes les ratllades, cal un drap de feltre i una roda de polit per crear l'acabat brillant desitjat.
Per aconseguir l'acabat correcte, els fabricants han de proporcionar als acabatistes les eines adequades, incloent-hi eines i suports reals, així com eines de comunicació, com ara l'establiment de mostres estàndard per determinar quin aspecte hauria de tenir un acabat determinat. Aquestes mostres (publicades a prop del departament d'acabats, en documents de formació i en la documentació de vendes) ajuden a posar tothom al dia.
Pel que fa a les eines reals (incloses les eines elèctriques i els mitjans abrasius), la geometria de certes peces pot presentar reptes fins i tot per als empleats més experimentats del departament d'acabat. Aquí és on les eines professionals poden ajudar.
Suposem que un operador necessita completar un conjunt tubular d'acer inoxidable de paret fina. L'ús de discs de lámina o fins i tot tambors pot causar problemes, provocar sobreescalfament i, de vegades, fins i tot crear un punt pla al tub. Aquí, les polidores de banda dissenyades per a tubs poden ajudar. La cinta transportadora envolta la major part del diàmetre del tub, estenent els punts de contacte, augmentant l'eficiència i reduint l'aportació de calor. Dit això, com amb qualsevol altra cosa, el polidor encara ha de moure la polidora de banda a una zona diferent per mitigar l'excés d'acumulació de calor i evitar que es torni blavós.
El mateix s'aplica a altres eines d'acabat professionals. Considereu una polidora de banda de dits dissenyada per a espais reduïts. Un acabatista la podria utilitzar per seguir una soldadura de filete entre dues taules en un angle agut. En lloc de moure la polidora de banda de dits verticalment (una mica com si es rentés les dents), el rectificador la mou horitzontalment al llarg de la punta superior de la soldadura de filete, després la punta inferior, mentre s'assegura que la polidora de dits no es quedi en una durant massa temps.
La soldadura, el poliment i l'acabat de l'acer inoxidable introdueixen una altra complicació: garantir una passivació adequada. Després de totes aquestes alteracions a la superfície del material, hi ha contaminants restants que impedeixin que la capa de crom de l'acer inoxidable es formi naturalment sobre tota la superfície? L'últim que vol un fabricant és un client enfadat que es queixi de peces rovellades o contaminades. Aquí és on entren en joc una neteja i una traçabilitat adequades.
La neteja electroquímica pot ajudar a eliminar contaminants per garantir una passivació adequada, però quan s'ha de realitzar aquesta neteja? Depèn de l'aplicació. Si els fabricants netegen l'acer inoxidable per promoure la passivació completa, normalment ho fan immediatament després de la soldadura. Si no es fa això, el mitjà d'acabat pot recollir contaminants superficials de la peça i escampar-los a altres llocs. Tanmateix, per a algunes aplicacions crítiques, els fabricants poden optar per inserir passos de neteja addicionals, potser fins i tot provar la passivació adequada abans que l'acer inoxidable surti de la fàbrica.
Suposem que un fabricant solda un component crític d'acer inoxidable per a la indústria nuclear. Un soldador professional d'arc de tungstè amb gas fa una costura de deu centaus que sembla perfecta. Però, de nou, aquesta és una aplicació crítica. Un empleat del departament d'acabat utilitza un raspall connectat a un sistema de neteja electroquímica per netejar la superfície d'una soldadura. A continuació, ha polit la punta de la soldadura amb un abrasiu no teixit i un drap de polit i ha aconseguit un acabat raspallat uniforme. Després ve el raspall final amb un sistema de neteja electroquímica. Després de reposar durant un o dos dies, utilitza un dispositiu de prova de mà per provar la peça per verificar la passivació adequada. Els resultats, registrats i guardats amb la feina, van mostrar que la peça estava completament passivada abans de sortir de la fàbrica.
A la majoria de plantes de fabricació, el poliment, l'acabat i la neteja de la passivació de l'acer inoxidable normalment es produeixen més avall. De fet, normalment s'executen poc abans que s'enviï la feina.
Les peces amb un acabat incorrecte generen alguns dels residus i reelaboracions més cars, per la qual cosa té sentit que els fabricants revisin els seus departaments de rectificat i acabat. Les millores en el rectificat i l'acabat ajuden a alleujar els principals colls d'ampolla, millorar la qualitat, eliminar mals de cap i, el més important, augmentar la satisfacció del client.
FABRICATOR és la revista líder a Amèrica del Nord en la indústria de conformació i fabricació de metalls. La revista ofereix notícies, articles tècnics i casos d'estudi que permeten als fabricants fer la seva feina de manera més eficient. FABRICATOR ha estat al servei de la indústria des del 1970.
Ara, amb accés complet a l'edició digital de The FABRICATOR, fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.
L'edició digital de The Tube & Pipe Journal ja és totalment accessible i proporciona un fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.
Gaudeix d'accés complet a l'edició digital de STAMPING Journal, que ofereix els darrers avenços tecnològics, les millors pràctiques i les notícies del sector per al mercat de l'estampació de metalls.
Ara, amb accés complet a l'edició digital de The Fabricator en espanyol, fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.