Þessi tveggja hluta grein dregur saman helstu atriði greinarinnar um rafslípun og gefur forsmekk fyrirlestur Tverbergs á InterPhex síðar í þessum mánuði. Í dag, í 1. hluta, munum við ræða mikilvægi rafslípunar á ryðfríu stálpípum, rafslípunartækni og greiningaraðferðir. Í seinni hlutanum kynnum við nýjustu rannsóknir á vélrænt slípuðum ryðfríu stálpípum með óvirkum hætti.
1. hluti: Rafpóleruð rör úr ryðfríu stáli Lyfjaiðnaðurinn og hálfleiðaraiðnaðurinn þarfnast mikils fjölda rafpóleraðra röra úr ryðfríu stáli. Í báðum tilvikum er 316L ryðfrítt stál ákjósanlegasta málmblandan. Stundum eru notaðar málmblöndur úr ryðfríu stáli með 6% mólýbdeni; málmblöndurnar C-22 og C-276 eru mikilvægar fyrir hálfleiðaraframleiðendur, sérstaklega þegar gaskennt saltsýra er notað sem etsefni.
Auðvelt er að greina yfirborðsgalla sem annars væru duldir í völundarhúsi yfirborðsfrávika sem finnast í algengari efnum.
Efnafræðileg óvirkni óvirkjunarlagsins stafar af því að bæði króm og járn eru í 3+ oxunarástandi og eru ekki núllgildir málmar. Vélrænt slípuð yfirborð héldu háu innihaldi af fríu járni í filmunni jafnvel eftir langvarandi hitaóvirkjun með saltpéturssýru. Þessi þáttur einn og sér gefur rafslípuðum yfirborðum mikinn kost hvað varðar langtímastöðugleika.
Annar mikilvægur munur á yfirborðunum tveimur er hvort álfelgur eru til staðar (í vélrænt slípuðum yfirborðum) eða ekki (í rafslípuðum yfirborðum). Vélrænt slípuð yfirborð halda aðalblöndunarsamsetningu sinni með litlu tapi á öðrum álfelgum, en rafslípuð yfirborð innihalda að mestu leyti aðeins króm og járn.
Rafpóleraðar pípur Til að fá slétt rafpólerað yfirborð þarftu að byrja með sléttu yfirborði. Þetta þýðir að við byrjum með mjög hágæða stáli, framleitt með bestu mögulegu suðuhæfni. Nauðsynlegt er að hafa eftirlit með því að bræða brennistein, kísill, mangan og afoxunarefni eins og ál, títan, kalsíum, magnesíum og delta ferrít. Ræman verður að vera hitameðhöndluð til að leysa upp öll aukafasa sem kunna að myndast við bráðnun eða við háhitavinnslu.
Að auki skiptir tegund röndunaráferðar mestu máli. ASTM A-480 telur upp þrjár fáanlegar yfirborðsáferðir með köldum röndum: 2D (loftglæðing, súrsuð og sljóvalsuð), 2B (loftglæðing, rúllusúrsuð og rúlluslípuð) og 2BA (bjartglæðing og skjöldapússuð). (lofthjúpsrúllur).
Prófílsmíði, suðu og stilling á perlum verður að vera vandlega stýrt til að fá sem mest kringlótta rör. Eftir slípun verður jafnvel minnsti undirskurður á suðu eða flat lína á perlunni sýnileg. Að auki, eftir rafslípun, verða ummerki um veltingu, veltingarmynstur á suðu og allar vélrænar skemmdir á yfirborðinu augljósar.
Eftir hitameðferð verður að pússa innra þvermál rörsins vélrænt til að útrýma yfirborðsgöllum sem myndast við myndun ræmunnar og rörsins. Á þessu stigi verður val á röndunaráferð mikilvæg. Ef fellingin er of djúp þarf að fjarlægja meira málm af yfirborði innra þvermáls rörsins til að fá slétta rör. Ef ójöfnurnar eru grunnar eða engar þarf að fjarlægja minna málm. Besta rafpússunaráferðin, venjulega á bilinu 5 míkrótommur eða sléttari, fæst með langsum bandpússun á rörunum. Þessi tegund pússunar fjarlægir mestan hluta málmsins af yfirborðinu, venjulega á bilinu 0,001 tommu, og fjarlægir þannig kornamörk, yfirborðsgalla og myndaða galla. Hvirfilpússun fjarlægir minna efni, býr til „skýjað“ yfirborð og framleiðir venjulega hærri Ra (meðal yfirborðsgrófleika) á bilinu 10–15 míkrótommur.
Rafpólun Rafpólun er einfaldlega öfug húðun. Rafpólunarlausn er dælt yfir innra þvermál rörsins á meðan katóðan er dregin í gegnum rörið. Málmurinn er helst fjarlægður af hæstu punktunum á yfirborðinu. Ferlið „vonast“ til að galvanisera katóðuna með málmi sem leysist upp innan úr rörinu (þ.e. anóðunni). Mikilvægt er að stjórna rafefnafræðinni til að koma í veg fyrir katóðahúðun og viðhalda réttri gildisgildi fyrir hverja jón.
Við rafpólun myndast súrefni á yfirborði anóðu eða ryðfríu stáli og vetni á yfirborði katóðu. Súrefni er lykilþáttur í að skapa sérstaka eiginleika rafpólunarflata, bæði til að auka dýpt óvirkjunarlagsins og til að búa til raunverulegt óvirkjunarlag.
Rafpólun fer fram undir svokölluðu „Jacquet“ lagi, sem er fjölliðað nikkelsúlfít. Allt sem truflar myndun Jacquet lagsins mun leiða til gallaðs rafpólunarflöts. Þetta er venjulega jón, eins og klóríð eða nítrat, sem kemur í veg fyrir myndun nikkelsúlfíts. Önnur truflandi efni eru sílikonolíur, feiti, vax og önnur langkeðju kolvetni.
Eftir rafpólun voru rörin þvegin með vatni og einnig þvegin með heitri saltpéturssýru. Þessi viðbótarþöggun er nauðsynleg til að fjarlægja allar leifar af nikkelsúlfíti og bæta hlutfall króms og járns á yfirborðið. Síðari þvegnar rör voru þvegin með vinnsluvatni, sett í heitt afjónað vatn, þurrkuð og pökkuð. Ef þörf er á hreinrýmispökkun eru rörin einnig skoluð með afjónuðu vatni þar til tilgreindri leiðni er náð, síðan þurrkuð með heitu köfnunarefni áður en pökkun hefst.
Algengustu aðferðirnar til að greina rafslípuð yfirborð eru Auger rafeindaspektroskopía (AES) og röntgenljósrafeindaspektroskopía (XPS) (einnig þekkt sem efnagreiningar rafeindaspektroskopía). AES notar rafeindir sem myndast nálægt yfirborðinu til að mynda sérstakt merki fyrir hvert frumefni, sem gefur dreifingu frumefna með dýpt. XPS notar mjúkar röntgengeislar sem búa til bindingarróf, sem gerir kleift að greina sameindategundir eftir oxunarástandi.
Yfirborðsgrófleikagildi með yfirborðssnið sem er svipað og útlit yfirborðsins þýðir ekki að yfirborðið sé sama útlit. Flestir nútíma prófílarar geta greint frá mörgum mismunandi yfirborðsgrófleikagildum, þar á meðal Rq (einnig þekkt sem RMS), Ra, Rt (hámarksmismunur á lágmarkslægð og hámarkstindi), Rz (meðal hámarkshæð sniðsins) og nokkur önnur gildi. Þessar jöfnur voru fengnar með ýmsum útreikningum með einni umferð umhverfis yfirborðið með demantspenna. Í þessari hjáleið er hluti sem kallast „afskurður“ valinn rafrænt og útreikningar eru byggðir á þessum hluta.
Hægt er að lýsa yfirborðum betur með því að nota samsetningar mismunandi hönnunargilda eins og Ra og Rt, en það er engin ein aðgerð sem getur greint á milli tveggja mismunandi yfirborða með sama Ra gildi. ASME gefur út ASME B46.1 staðalinn, sem skilgreinir merkingu hverrar reikniaðgerðar.
Frekari upplýsingar veitir: John Tverberg, Trent Tube, 2015 Energy Dr., pósthólf 77, East Troy, WI 53120. Sími: 262-642-8210.