Um eine ordnungsgemäße Passivierung sicherzustellen, reinigen Techniker die Längsschweißnähte der gewalzten Edelstahlprofile elektrochemisch. Bild mit freundlicher Genehmigung von Walter Surface Technologies
Stellen Sie sich vor, ein Hersteller geht einen Vertrag über die Herstellung wichtiger Edelstahlteile ein. Blech- und Rohrabschnitte werden geschnitten, gebogen und geschweißt, bevor sie an einer Endbearbeitungsstation landen. Das Teil besteht aus Platten, die vertikal an das Rohr geschweißt sind. Die Schweißnähte sehen gut aus, aber es ist nicht der perfekte Cent, den der Kunde sucht. Infolgedessen verbringt die Schleifmaschine Zeit damit, mehr Schweißgut als gewöhnlich zu entfernen. Dann erschien leider ein deutlicher Blaustich auf der Oberfläche – ein klares Zeichen für zu viel Wärmeeintrag. In diesem Fall bedeutet dies, dass das Teil nicht den Anforderungen des Kunden entspricht Anforderungen.
Schleifen und Endbearbeiten werden oft manuell durchgeführt und erfordern Fingerfertigkeit und Geschick. Fehler bei der Endbearbeitung können sehr teuer sein, wenn man bedenkt, wie wertvoll das Werkstück ist. Durch die Hinzufügung teurer wärmeempfindlicher Materialien wie Edelstahl können die Kosten für Nacharbeit und Ausschuss höher ausfallen. In Kombination mit Komplikationen wie Kontamination und Passivierungsfehlern kann ein einst lukrativer Edelstahlauftrag zu einem geldverlorenen oder sogar rufschädigenden Missgeschick werden.
Wie verhindern Hersteller all dies? Sie können damit beginnen, ihr Wissen über Schleifen und Endbearbeiten zu erweitern und zu verstehen, welche Rolle sie jeweils spielen und wie sie sich auf Werkstücke aus rostfreiem Stahl auswirken.
Dabei handelt es sich nicht um Synonyme. Tatsächlich hat jeder ein grundsätzlich anderes Ziel. Beim Schleifen werden Materialien wie Grate und überschüssiges Schweißgut entfernt, während beim Finishen ein Finish auf der Metalloberfläche erzielt wird. Die Verwirrung ist verständlich, wenn man bedenkt, dass wer mit großen Schleifscheiben schleift, sehr schnell viel Metall abträgt und dabei sehr tiefe Kratzer hinterlassen kann. Beim Schleifen sind Kratzer jedoch nur eine Nachwirkung;Ziel ist ein schneller Materialabtrag, insbesondere bei der Arbeit mit hitzeempfindlichen Metallen wie Edelstahl.
Die Endbearbeitung erfolgt schrittweise, wobei der Bediener mit einer größeren Körnung beginnt und zu feineren Schleifscheiben, Vliesschleifmitteln und möglicherweise Filztuch und Polierpaste übergeht, um ein Hochglanzfinish zu erzielen. Das Ziel besteht darin, ein bestimmtes Endfinish (Kratzmuster) zu erzielen. Bei jedem Schritt (der feineren Körnung) werden die tieferen Kratzer aus dem vorherigen Schritt entfernt und durch kleinere Kratzer ersetzt.
Da Schleifen und Endbearbeiten unterschiedliche Ziele haben, ergänzen sie sich oft nicht und können sogar gegeneinander spielen, wenn die falsche Verbrauchsmaterialstrategie verwendet wird. Um überschüssiges Schweißgut zu entfernen, verwenden Bediener Schleifscheiben, um sehr tiefe Kratzer zu erzeugen, und übergeben das Teil dann einem Abrichter, der nun viel Zeit damit verbringen muss, diese tiefen Kratzer zu entfernen. Diese Reihenfolge vom Schleifen bis zur Endbearbeitung ist möglicherweise immer noch die effizienteste Methode, um die Endbearbeitungsanforderungen des Kunden zu erfüllen. Aber auch hier handelt es sich nicht um komplementäre Prozesse.
Werkstückoberflächen, die für die Herstellbarkeit ausgelegt sind, erfordern im Allgemeinen kein Schleifen und Endbearbeiten. Geschliffene Teile tun dies nur, weil Schleifen der schnellste Weg ist, Schweißnähte oder anderes Material zu entfernen, und die tiefen Kratzer, die die Schleifscheibe hinterlässt, genau das sind, was der Kunde wünscht. Teile, die nur nachbearbeitet werden müssen, werden so hergestellt, dass kein übermäßiger Materialabtrag erforderlich ist. Ein typisches Beispiel ist ein Edelstahlteil mit einer schönen, mit Wolframgas abgeschirmten Schweißnaht, die nur gemischt und an das Oberflächenmuster des Substrats angepasst werden muss.
Schleifmaschinen mit Schleifscheiben mit geringem Abtrag können bei der Bearbeitung von Edelstahl eine große Herausforderung darstellen. Ebenso kann eine Überhitzung zu einer Blaufärbung führen und die Materialeigenschaften verändern. Ziel ist es, den Edelstahl während des gesamten Prozesses so kühl wie möglich zu halten.
Zu diesem Zweck ist es hilfreich, die Schleifscheibe mit der schnellsten Abtragsrate für die Anwendung und das Budget auszuwählen. Zirkonoxidscheiben schleifen schneller als Aluminiumoxid, aber in den meisten Fällen funktionieren Keramikscheiben am besten.
Extrem zähe und scharfe Keramikpartikel verschleißen auf einzigartige Weise. Da sie allmählich zerfallen, schleifen sie nicht flach, sondern behalten eine scharfe Kante. Dies bedeutet, dass sie Material sehr schnell entfernen können, oft in einem Bruchteil der Zeit anderer Schleifscheiben. Dadurch sind Keramikschleifscheiben im Allgemeinen ihr Geld wert. Sie sind ideal für Edelstahlanwendungen, da sie große Späne schnell entfernen und weniger Hitze und Verformung erzeugen.
Unabhängig davon, welches Schleifrad ein Hersteller wählt, muss potenzielle Kontamination beachtet werden. Das Schleifräder für Edelstahl muss fast frei (weniger als 0,1%) Eisen, Schwefel und Chlor sein.
Schleifscheiben können sich nicht selbst schleifen;Sie brauchen ein Elektrowerkzeug. Jeder kann die Vorteile von Schleifscheiben oder Elektrowerkzeugen anpreisen, aber die Realität ist, dass Elektrowerkzeuge und ihre Schleifscheiben als System funktionieren. Keramikschleifscheiben sind für Winkelschleifer mit einer bestimmten Leistung und einem bestimmten Drehmoment konzipiert. Während einige Druckluftschleifer über die erforderlichen Spezifikationen verfügen, wird das Schleifen von Keramikscheiben zumeist mit Elektrowerkzeugen durchgeführt.
Schleifmaschinen mit unzureichender Leistung und unzureichendem Drehmoment können selbst mit den modernsten Schleifmitteln ernsthafte Probleme verursachen. Der Mangel an Leistung und Drehmoment kann dazu führen, dass das Werkzeug unter Druck erheblich langsamer wird, wodurch die Keramikpartikel auf der Schleifscheibe im Wesentlichen daran gehindert werden, das zu tun, wofür sie entwickelt wurden: große Metallstücke schnell zu entfernen und so die Menge des in die Schleifscheibe eindringenden thermischen Materials zu verringern.
Dies verschärft einen Teufelskreis: Schleifer sehen, dass Material nicht entfernt wird, und drücken daher instinktiv stärker, was wiederum zu übermäßiger Hitze und Bläuung führt. Am Ende drücken sie so stark, dass die Scheiben glasig werden, wodurch sie härter arbeiten und mehr Hitze erzeugen, bevor sie merken, dass sie die Scheiben austauschen müssen. Wenn Sie auf diese Weise an dünnen Rohren oder Blechen arbeiten, dringen sie am Ende direkt durch das Material.
Wenn die Bediener selbst mit den besten Werkzeugen nicht ausreichend geschult sind, kann es natürlich zu diesem Teufelskreis kommen, insbesondere wenn es um den Druck geht, den sie auf das Werkstück ausüben. Die beste Vorgehensweise besteht darin, so nah wie möglich an den Nennstrom der Schleifmaschine heranzukommen. Wenn der Bediener eine Schleifmaschine mit 10 Ampere verwendet, sollte er so stark drücken, dass die Schleifmaschine etwa 10 Ampere verbraucht.
Die Verwendung eines Amperemeters kann zur Standardisierung von Schleifvorgängen beitragen, wenn der Hersteller große Mengen teuren Edelstahls verarbeitet. Natürlich wird bei nur wenigen Betrieben tatsächlich regelmäßig ein Amperemeter verwendet, daher ist es am besten, aufmerksam zuzuhören. Wenn der Bediener hört und spürt, wie die Drehzahl schnell abfällt, drückt er möglicherweise zu stark.
Es kann schwierig sein, auf Berührungen zu hören, die zu leicht sind (d. h. zu wenig Druck), daher kann es in diesem Fall hilfreich sein, auf den Funkenfluss zu achten. Beim Schleifen von Edelstahl entstehen dunklere Funken als bei Kohlenstoffstahl, diese sollten jedoch immer noch sichtbar sein und gleichmäßig aus dem Arbeitsbereich herausragen. Wenn der Bediener plötzlich weniger Funken sieht, kann dies daran liegen, dass er nicht genügend Druck ausübt oder das Rad verglast.
Außerdem müssen die Bediener einen konstanten Arbeitswinkel einhalten. Wenn sie sich dem Werkstück in einem nahezu flachen Winkel (nahezu parallel zum Werkstück) nähern, kann es zu starker Überhitzung kommen;Wenn sie sich in einem zu hohen Winkel nähern (nahezu vertikal), besteht die Gefahr, dass sich die Radkante in das Metall eingräbt. Wenn sie ein Rad vom Typ 27 verwenden, sollten sie sich der Arbeit in einem Winkel von 20 bis 30 Grad nähern. Wenn sie Räder vom Typ 29 haben, sollte ihr Arbeitswinkel etwa 10 Grad betragen.
Schleifscheiben vom Typ 28 (konisch) werden typischerweise zum Schleifen auf ebenen Flächen verwendet, um Material auf breiteren Schleifbahnen abzutragen. Diese konischen Scheiben funktionieren auch am besten bei niedrigeren Schleifwinkeln (ca. 5 Grad) und tragen so dazu bei, die Ermüdung des Bedieners zu verringern.
Dies bringt einen weiteren entscheidenden Faktor mit sich: die Wahl des richtigen Schleifscheibentyps. Die Scheibe vom Typ 27 hat einen Kontaktpunkt auf der Metalloberfläche;Das Rad vom Typ 28 hat aufgrund seiner konischen Form eine Kontaktlinie;Das Rad vom Typ 29 verfügt über eine Kontaktfläche.
Die bei weitem gebräuchlichsten Schleifscheiben vom Typ 27 eignen sich für viele Anwendungen, aber ihre Form erschwert die Bearbeitung von Teilen mit tiefen Profilen und Kurven, wie z. B. geschweißte Baugruppen aus Edelstahlrohren. Die Profilform der Schleifscheibe vom Typ 29 erleichtert Bedienern, die eine Kombination aus gekrümmten und flachen Oberflächen schleifen müssen. Die Schleifscheibe vom Typ 29 erreicht dies, indem sie die Kontaktfläche der Oberfläche vergrößert, was bedeutet, dass der Bediener nicht viel Zeit mit dem Schleifen an jeder Stelle verbringen muss – eine gute Strategie zur Reduzierung der Wärmeentwicklung.
Tatsächlich gilt dies für jede Schleifscheibe. Beim Schleifen darf der Bediener nicht längere Zeit an derselben Stelle bleiben. Angenommen, ein Bediener entfernt Metall von einer mehrere Fuß langen Kehle. Er kann die Scheibe in kurzen Auf- und Abbewegungen steuern, dabei kann es jedoch zu einer Überhitzung des Werkstücks kommen, da er die Scheibe über längere Zeiträume in einem kleinen Bereich hält. Um die Wärmezufuhr zu reduzieren, kann der Bediener die gesamte Schweißnaht in einer Richtung in der Nähe einer Spitze abfahren, dann das Werkzeug anheben (damit das Werkstück Zeit zum Abkühlen hat) und das Werkstück bewegen in die gleiche Richtung in der Nähe des anderen Zehs. Andere Techniken funktionieren, aber alle haben eines gemeinsam: Sie vermeiden eine Überhitzung, indem sie die Schleifscheibe in Bewegung halten.
Dazu tragen auch häufig verwendete Kardiertechniken bei. Angenommen, der Bediener schleift eine Stumpfnaht in einer flachen Position. Um thermische Belastung und übermäßiges Eingraben zu reduzieren, vermeidet er es, die Schleifmaschine entlang der Verbindungsstelle zu schieben. Stattdessen beginnt er am Ende und zieht die Schleifmaschine entlang der Verbindungsstelle. Dies verhindert auch, dass sich die Schleifscheibe zu sehr in das Material eingräbt.
Natürlich kann jede Technik das Metall überhitzen, wenn der Bediener zu langsam vorgeht. Gehen Sie zu langsam und der Bediener überhitzt das Werkstück;Gehen Sie zu schnell und das Schleifen kann lange dauern. Das Finden des idealen Vorschubs erfordert normalerweise Erfahrung. Wenn der Bediener jedoch mit der Arbeit nicht vertraut ist, kann er den Schrott schleifen, um ein „Gefühl“ für die geeignete Vorschubgeschwindigkeit für das jeweilige Werkstück zu bekommen.
Die Endbearbeitungsstrategie dreht sich um den Oberflächenzustand des Materials, wenn es in der Endbearbeitungsabteilung ankommt und sie verlässt. Identifizieren Sie den Startpunkt (erhaltener Oberflächenzustand) und den Endpunkt (Endbearbeitung erforderlich) und erstellen Sie dann einen Plan, um den besten Weg zwischen diesen beiden Punkten zu finden.
Der beste Weg beginnt oft nicht mit einem sehr aggressiven Schleifmittel. Das hört sich vielleicht kontraintuitiv an. Warum also nicht mit grobem Sand beginnen, um eine raue Oberfläche zu erhalten, und dann zu feinerem Sand übergehen? Wäre es nicht sehr ineffizient, mit einer feineren Körnung zu beginnen?
Nicht unbedingt, dies hat wiederum mit der Art der Sortierung zu tun. Wenn bei jedem Schritt eine kleinere Körnung erreicht wird, ersetzt der Conditioner die tieferen Kratzer durch flachere, feinere Kratzer. Wenn sie mit Schleifpapier der Körnung 40 oder einer Schleifscheibe beginnen, hinterlassen sie tiefe Kratzer auf dem Metall. Es wäre großartig, wenn diese Kratzer die Oberfläche dem gewünschten Finish nahe bringen würden;Aus diesem Grund gibt es Finishing-Zubehör mit der Körnung 40. Wenn der Kunde jedoch ein Finish Nr. 4 (Richtungsbürstenfinish) wünscht, dauert es lange, tiefe Kratzer zu entfernen, die durch ein Schleifmittel der Körnung Nr. 40 entstanden sind. Abrichter durchlaufen entweder mehrere Körnungen oder verbringen viel Zeit damit, feinkörnige Schleifmittel zu verwenden, um diese großen Kratzer zu entfernen und sie durch kleinere Kratzer zu ersetzen. Dies ist nicht nur ineffizient, sondern führt auch zu viel Wärme in das Werkstück ein.
Natürlich kann die Verwendung feinkörniger Schleifmittel auf rauen Oberflächen langsam sein und in Kombination mit einer schlechten Technik zu viel Wärme einbringen. Hier kann eine Zwei-in-Eins- oder versetzte Fächerschleifscheibe Abhilfe schaffen. Zu diesen Scheiben gehören Schleiftücher in Kombination mit Oberflächenbehandlungsmaterialien. Sie ermöglichen es dem Abrichter effektiv, Schleifmittel zum Materialabtrag zu verwenden und sorgen gleichzeitig für eine glattere Oberfläche.
Der nächste Schritt in der Endveredelung kann die Verwendung von Vliesstoffen umfassen, was ein weiteres einzigartiges Merkmal der Veredelung verdeutlicht: Der Prozess funktioniert am besten mit Elektrowerkzeugen mit variabler Geschwindigkeit. Ein Winkelschleifer mit 10.000 U/min funktioniert möglicherweise mit einigen Schleifmedien, schmilzt jedoch einige Vliesstoffe vollständig. Aus diesem Grund reduzieren Veredler die Geschwindigkeit auf 3.000 bis 6.000 U/min, bevor sie mit der Veredelung mit Vliesstoffen beginnen. Die genaue Geschwindigkeit hängt natürlich von der Anwendung und den Verbrauchsmaterialien ab. Beispielsweise Vliesstofftrommeln drehen typischerweise zwischen 3.000 und 4.000 U/min, während Oberflächenbehandlungsscheiben normalerweise zwischen 4.000 und 6.000 U/min rotieren.
Mit den richtigen Werkzeugen (Schleifmaschinen mit variabler Geschwindigkeit, verschiedene Endbearbeitungsmedien) und der Bestimmung der optimalen Anzahl an Schritten erhalten Sie im Grunde eine Karte, die den besten Weg zwischen eingehendem und fertigem Material aufzeigt. Der genaue Weg variiert je nach Anwendung, aber erfahrene Trimmer folgen diesem Weg mit ähnlichen Schnitttechniken.
Vlieswalzen vervollständigen die Edelstahloberfläche. Für eine effiziente Endbearbeitung und eine optimale Lebensdauer der Verbrauchsmaterialien laufen verschiedene Endbearbeitungsmedien mit unterschiedlichen Drehzahlen.
Zuerst nehmen sie sich Zeit. Wenn sie sehen, dass ein dünnes Werkstück aus rostfreiem Stahl heiß wird, unterbrechen sie die Endbearbeitung an einem Bereich und beginnen an einem anderen. Oder sie arbeiten möglicherweise gleichzeitig an zwei verschiedenen Artefakten. Sie bearbeiten ein wenig an dem einen und dann am anderen und geben dem anderen Werkstück Zeit zum Abkühlen.
Beim Polieren auf Hochglanz kann der Polierer mit einer Poliertrommel oder Polierscheibe in einer Richtung senkrecht zum vorherigen Schritt kreuzpolieren. Beim Querschleifen werden Bereiche hervorgehoben, die mit dem vorherigen Kratzermuster verschmelzen müssen, die Oberfläche aber immer noch nicht auf Hochglanz Nr. 8 gebracht wird. Sobald alle Kratzer entfernt wurden, sind ein Filztuch und eine Schwabbelscheibe erforderlich, um den gewünschten Glanz zu erzielen.
Um das richtige Finish zu erzielen, müssen Hersteller den Finishern die richtigen Werkzeuge, einschließlich tatsächlicher Werkzeuge und Medien, sowie Kommunikationstools zur Verfügung stellen, wie z. B. die Erstellung von Standardmustern, um zu bestimmen, wie ein bestimmtes Finish aussehen sollte. Diese Muster (in der Nähe der Finishing-Abteilung, in Schulungsunterlagen und in Verkaufsunterlagen ausgehängt) helfen dabei, alle auf den gleichen Stand zu bringen.
Was die eigentliche Werkzeugausstattung (einschließlich Elektrowerkzeuge und Schleifmittel) betrifft, kann die Geometrie bestimmter Teile selbst für die erfahrensten Mitarbeiter in der Endbearbeitungsabteilung eine Herausforderung darstellen. Hier können professionelle Werkzeuge helfen.
Angenommen, ein Bediener muss eine dünnwandige Rohrbaugruppe aus rostfreiem Stahl fertigstellen. Die Verwendung von Fächerschleifscheiben oder sogar Trommeln kann zu Problemen führen, zu Überhitzung führen und manchmal sogar zu einer flachen Stelle auf dem Rohr selbst führen. Hier können für Rohre konzipierte Bandschleifmaschinen Abhilfe schaffen. Das Förderband umschließt den größten Teil des Rohrdurchmessers, wodurch die Kontaktpunkte verteilt werden, wodurch die Effizienz erhöht und die Wärmezufuhr reduziert wird. Wie bei allem anderen muss der Abrichter die Bandschleifmaschine dennoch an einen anderen Bereich bewegen, um übermäßige Hitzeentwicklung zu mildern und zu vermeiden Bläuen.
Das Gleiche gilt für andere professionelle Endbearbeitungswerkzeuge. Stellen Sie sich einen Fingerbandschleifer vor, der für enge Räume konzipiert ist. Ein Finisher könnte ihn verwenden, um einer Kehlnaht zwischen zwei Brettern in einem spitzen Winkel zu folgen. Anstatt den Fingerbandschleifer vertikal zu bewegen (ähnlich wie beim Zähneputzen), bewegt der Schleifer ihn horizontal entlang der oberen Spitze der Kehlnaht und dann der unteren Spitze, wobei er darauf achtet, dass der Fingerschleifer nicht zu lange in der Kehlnaht bleibt.
Das Schweißen, Schleifen und Endbearbeiten von Edelstahl bringt eine weitere Komplikation mit sich: die Sicherstellung einer ordnungsgemäßen Passivierung. Gibt es nach all diesen Störungen an der Oberfläche des Materials verbleibende Verunreinigungen, die verhindern würden, dass sich die Chromschicht des Edelstahls auf natürliche Weise auf der gesamten Oberfläche bildet? Das Letzte, was ein Hersteller möchte, ist ein verärgerter Kunde, der sich über verrostete oder kontaminierte Teile beschwert. Hier kommt die ordnungsgemäße Reinigung und Rückverfolgbarkeit ins Spiel.
Elektrochemische Reinigung kann dabei helfen, Verunreinigungen zu entfernen, um eine ordnungsgemäße Passivierung sicherzustellen. Wann sollte diese Reinigung jedoch durchgeführt werden? Das hängt von der Anwendung ab. Wenn Hersteller Edelstahl reinigen, um eine vollständige Passivierung zu erreichen, tun sie dies in der Regel unmittelbar nach dem Schweißen. Andernfalls kann das Endbearbeitungsmedium Oberflächenverunreinigungen vom Werkstück aufnehmen und an anderer Stelle verteilen. Bei einigen kritischen Anwendungen können sich Hersteller jedoch für die Einführung zusätzlicher Reinigungsschritte entscheiden – möglicherweise sogar für die Prüfung auf ordnungsgemäße Passivierung, bevor der Edelstahl die Fabrik verlässt.
Angenommen, ein Hersteller schweißt ein wichtiges Edelstahlbauteil für die Nuklearindustrie. Ein professioneller Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißer legt eine Naht an, die perfekt aussieht. Aber auch hier handelt es sich um eine kritische Anwendung Testen Sie das Teil auf ordnungsgemäße Passivierung. Die aufgezeichneten und zusammen mit dem Auftrag aufbewahrten Ergebnisse zeigten, dass das Teil vollständig passiviert war, bevor es das Werk verließ.
In den meisten Produktionsanlagen erfolgt das Schleifen, Endbearbeiten und Reinigen der Edelstahlpassivierung typischerweise nachgelagert. Tatsächlich werden sie in der Regel kurz vor der Auslieferung des Auftrags durchgeführt.
Falsch bearbeitete Teile verursachen mitunter den teuersten Ausschuss und Nacharbeit, daher ist es für Hersteller sinnvoll, einen erneuten Blick auf ihre Schleif- und Endbearbeitungsabteilungen zu werfen. Verbesserungen in der Schleif- und Endbearbeitung tragen dazu bei, größere Engpässe zu lindern, die Qualität zu verbessern, Kopfschmerzen zu beseitigen und, was am wichtigsten ist, die Kundenzufriedenheit zu erhöhen.
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