適切な不動態化を確保するために、技術者はステンレス鋼の圧延部分の縦方向の溶接部を電気化学的に洗浄します。画像提供: Walter Surface Technologies
メーカーが主要なステンレス鋼の製造に関する契約を締結したと想像してください。仕上げステーションに着地する前に、板金とチューブのセクションが切断、曲げ、溶接されます。この部品は、チューブに垂直に溶接されたプレートで構成されています。溶接部は良好に見えますが、顧客が探している完璧な寸法ではありません。その結果、グラインダーは通常よりも多くの溶接金属を除去するのに時間がかかります。すると、悲しいことに、表面にはっきりとした青色がいくつか現れました – 熱入力が多すぎることの明らかな兆候です。この場合、それは意味しますその部品が顧客の要件を満たさないこと。
手作業で行われることが多く、研削と仕上げには器用さとスキルが必要です。ワークに与えられたすべての価値を考えると、仕上げのミスは非常に高くつく可能性があります。ステンレス鋼などの高価な熱に弱い材料を追加すると、再加工やスクラップの設置コストが高くなる可能性があります。汚染や不動態化の失敗などの複雑な問題と相まって、かつては儲かっていましたステンレス鋼の仕事が、損失や評判を落とすような大失敗に変わる可能性があります。
メーカーはどのようにしてこれらすべてを防ぐのでしょうか?メーカーは、研削と仕上げの知識を深め、それぞれが果たす役割とステンレス鋼のワークピースにどのような影響を与えるかを理解することから始めることができます。
これらは同義語ではありません。実際、誰もが根本的に異なる目標を持っています。研削ではバリや余分な溶接金属などの材料が除去され、仕上げでは金属表面に仕上げが行われます。大きな研削砥石で研削する人は大量の金属を非常に早く除去し、そうすることで非常に深い傷が残る可能性があることを考えると、混乱は理解できます。しかし、研削では傷は単なる後遺症です。目標は、特にステンレス鋼などの熱に弱い金属を扱う場合に、材料を迅速に除去することです。
仕上げは段階的に行われ、オペレータは大きな砥石から始めて、鏡面仕上げを達成するためにより細かい研削砥石、不織布研磨材、場合によってはフェルト布と研磨ペーストに進みます。目標は、特定の最終仕上げ (スクラッチ パターン) を達成することです。各ステップ (より細かい砥石) で、前のステップの深い傷が除去され、小さな傷に置き換えられます。
研削と仕上げは異なる目的を持っているため、多くの場合相互に補完せず、誤った消耗品戦略が使用されると実際には相互作用する可能性があります。余分な溶接金属を除去するために、オペレータは研削砥石を使用して非常に深い傷を付け、ドレッサーに部品を渡します。ドレッサーはこれらの深い傷を除去するのに多くの時間を費やす必要があります。この研削から仕上げまでの一連の手順は、依然として顧客の仕上げ要件を満たす最も効率的な方法である可能性があります。しかし、繰り返しになりますが、これらは補完的なプロセスではありません。
製造可能性を考慮して設計されたワークピースの表面には、通常、研削と仕上げは必要ありません。研削される部品は、研削が溶接やその他の材料を除去する最も早い方法であり、研削砥石によって残された深い傷がまさに顧客が望むものであるため、研削のみを行います。仕上げのみが必要な部品は、過剰な材料除去を必要としない方法で製造されます。典型的な例は、美しいガスタングステンでシールドされた溶接を備えたステンレス鋼部品であり、これをブレンドして基板の仕上げパターンに合わせるだけで十分です。
低除去砥石を備えたグラインダーは、ステンレス鋼を扱うときに重大な課題を引き起こす可能性があります。同様に、過熱により青みが生じ、材料特性が変化する可能性があります。目標は、プロセス全体を通じてステンレス鋼を可能な限り低温に保つことです。
この目的を達成するには、用途と予算に応じて除去速度が最も速い砥石車を選択することが役立ちます。ジルコニア砥石はアルミナよりも速く研削できますが、ほとんどの場合、セラミック砥石が最適に機能します。
非常に丈夫で鋭いセラミック粒子は、独特の方法で磨耗します。徐々に分解するため、平らに研削することはできませんが、鋭利な刃先を維持します。これは、多くの場合、他の砥石車の数分の一の時間で材料を非常に迅速に除去できることを意味します。これにより、一般にセラミック砥石の価値が高まります。大きな切りくずを素早く除去し、熱と歪みの発生が少ないため、ステンレス鋼の用途に最適です。
メーカーがどの砥石を選択する場合でも、潜在的な汚染に留意する必要があります。ほとんどのメーカーは、炭素鋼とステンレス鋼に同じ砥石を使用できないことを知っています。多くの人は、炭素鋼とステンレス鋼の研削作業を物理的に分離しています。ステンレス鋼のワークピースに落ちる炭素鋼の小さな火花でさえ、汚染の問題を引き起こす可能性があります。製薬産業や原子力産業などの多くの産業では、消耗品が無公害であると評価されることを要求しています。これは、ステンレス鋼用の砥石がほぼ無料（0.1%未満）でなければならないことを意味します。鉄、硫黄、塩素のこと。
砥石は自分自身を研ぐことができません。電動工具が必要です。誰でも砥石や電動工具の利点を宣伝できますが、実際には電動工具とその砥石がシステムとして機能します。セラミック砥石は、ある程度のパワーとトルクを備えたアングルグラインダー用に設計されています。一部のエアグラインダーには必要な仕様が備わっていますが、ほとんどのセラミック砥石研削は電動工具で行われます。
パワーとトルクが不十分なグラインダーは、最先端の研磨材を使用した場合でも、深刻な問題を引き起こす可能性があります。パワーとトルクが不足すると、圧力がかかると工具の速度が大幅に低下する可能性があり、基本的に、砥石車上のセラミック粒子が本来の役割を果たせなくなります。つまり、大きな金属片を素早く除去し、それによって砥石車に入る熱物質の量が減ります。
これにより、悪循環が悪化します。研削作業者は、材料が除去されていないことに気づき、本能的にさらに強く押し込み、その結果、余分な熱が発生し、青みが生じます。最終的に、あまりにも強く押しすぎてホイールが曇り、そのためホイールを交換する必要があることに気づく前に、作業がよりハードになり、より多くの熱が発生します。薄いチューブやシートでこの方法で作業すると、最終的には材料をまっすぐに通過することになります。
もちろん、オペレーターが適切な訓練を受けていないと、たとえ最高のツールを使用していても、特にワークピースに加える圧力に関して、この悪循環が発生する可能性があります。ベストプラクティスは、グラインダーの公称電流定格に可能な限り近づけることです。オペレーターが 10 アンペアのグラインダーを使用している場合は、グラインダーが約 10 アンペアを消費するほど強く押す必要があります。
メーカーが高価なステンレス鋼を大量に加工する場合、電流計を使用すると研削作業の標準化に役立ちます。もちろん、実際に電流計を定期的に使用する作業はほとんどありません。したがって、最善の策は注意深く耳を傾けることです。オペレータがその音を聞いて RPM が急速に低下していると感じた場合は、力を入れすぎている可能性があります。
軽すぎる（つまり、圧力が低すぎる）タッチの音を聞くのは難しい場合があるため、この場合、火花の流れに注意を払うと役立ちます。ステンレス鋼を研削すると、炭素鋼よりも暗い火花が生成されますが、それでも目に見え、一貫した方法で作業領域から突き出ている必要があります。オペレータが突然火花を目にすることが少なくなった場合、それは十分な圧力をかけていないか、ホイールに光沢を与えていないことが原因である可能性があります。
オペレーターは、一定の作業角度を維持する必要もあります。オペレーターがほぼ平坦な角度 (ワークピースとほぼ平行) でワークピースに近づくと、広範囲の過熱が発生する可能性があります。角度が高すぎる (垂直に近い) と、ホイールの端が金属に食い込む危険があります。タイプ 27 のホイールを使用している場合は、20 ～ 30 度の角度でワークにアプローチする必要があります。タイプ 29 のホイールを使用している場合、作業角度は約 10 度である必要があります。
タイプ 28 (テーパー付き) 研削砥石は、通常、より広い研削パスの材料を除去するために平らな表面を研削するために使用されます。これらのテーパー付き砥石は、低い研削角度 (約 5 度) で最適に機能するため、オペレーターの疲労を軽減します。
これにより、適切なタイプの砥石車の選択という別の重要な要素が導入されます。タイプ 27 砥石車には金属表面に接触点があります。Type 28 ホイールは円錐形であるため、接触線があります。Type 29 ホイールには接触面があります。
最も一般的なタイプ 27 ホイールは、多くの用途で作業を行うことができますが、その形状により、ステンレス鋼管の溶接アセンブリなど、深いプロファイルや曲線を備えた部品の取り扱いが困難になります。タイプ 29 ホイールのプロファイル形状により、曲面と平面の組み合わせを研削する必要があるオペレーターが容易になります。タイプ 29 砥石は、表面積を増やすことでこれを実現します。つまり、オペレーターは各場所の研削に多くの時間を費やす必要がなく、熱の発生を抑えるための優れた戦略です。アップ。
実際、これはどの研削砥石にも当てはまります。研削中、オペレーターは長時間同じ場所に留まってはなりません。オペレーターが数フィートの長さのフィレットから金属を除去しているとします。オペレーターは上下に短い動きで砥石を操縦することができますが、長時間砥石を狭い領域に置いておくため、そうするとワークピースが過熱する可能性があります。入熱を減らすために、オペレーターは 1 つの爪の近くで溶接全体を一方向に横切り、工具を持ち上げることができます (ワークピースが冷えるまでの時間を与えます)。他のテクニックも機能しますが、共通する特徴が 1 つあります。それは、砥石車を動かし続けることで過熱を回避することです。
一般的に使用される「カーディング」技術もこれを達成するのに役立ちます。オペレータが平らな位置で突合せ溶接を研削しているとします。熱応力と過剰な掘削を軽減するために、オペレータは接合部に沿ってグラインダーを押すことを避けました。代わりに、端から開始して接合部に沿ってグラインダーを引きます。これにより、ホイールが材料に食い込みすぎることも防止されます。
もちろん、どのような技術であっても、オペレータの作業が遅すぎると金属が過熱する可能性があります。作業が遅すぎると、オペレータはワークピースを過熱してしまいます。速度が速すぎると、研削に時間がかかることがあります。送り速度のスイートスポットを見つけるには、通常、経験が必要です。しかし、オペレーターが作業に不慣れな場合は、スクラップを研削して、手元のワークピースに適切な送り速度の「感覚」を得ることができます。
仕上げ戦略は、材料が仕上げ部門に到着し、仕上げ部門から出荷されるときの材料の表面状態を中心に展開します。開始点 (受け取った表面状態) と終了点 (必要な仕上げ) を特定し、これら 2 点間の最適な経路を見つける計画を立てます。
多くの場合、最良の方法は、非常に攻撃的な研磨剤から開始するわけではありません。これは直感に反するように聞こえるかもしれません。結局のところ、粗い砂から始めて粗い表面を作り、その後、より細かい砂に移行してみてはいかがでしょうか。より細かい砂から始めるのは、非常に非効率ではないでしょうか?
必ずしもそうではありませんが、これも照合の性質と関係しています。各ステップがより小さなグリットに達するにつれて、コンディショナーは深い傷をより浅くて細かい傷に置き換えます。40 グリットのサンドペーパーやフリップディスクから始めると、金属に深い傷が残ります。それらの傷が表面を目的の仕上げに近づければ素晴らしいことです。そのため、40 番の仕上げ用品が存在します。ただし、顧客が 4 番の仕上げ (方向性ブラシ仕上げ) を要求した場合、40 番の研磨剤によって作成された深い傷を除去するには時間がかかります。ドレッサーは、複数の砥粒サイズを使用して降りるか、細粒の研磨剤を使用して長い時間をかけて大きな傷を除去し、小さな傷に置き換えます。これはすべて非効率であるだけでなく、ワークピースに過剰な熱を導入します。
もちろん、粗い表面に細かい粒の研磨剤を使用すると、作業が遅くなり、技術が不十分なため、熱が過剰に発生する可能性があります。これには、ツーインワンまたは千鳥配置のフラップディスクが役に立ちます。これらのディスクには、表面処理材料と組み合わせた研磨布が含まれています。これらを使用すると、ドレッサーは効果的に研磨剤を使用して材料を除去しながら、より滑らかな仕上げを残すことができます。
最終仕上げの次のステップには不織布の使用が含まれる場合があり、これは仕上げのもう 1 つのユニークな特徴を示しています。このプロセスは可変速電動工具で最も効果的に機能します。10,000 RPM で動作する直角グラインダーは一部の研削媒体で機能する可能性がありますが、一部の不織布を完全に溶かしてしまいます。このため、仕上げ担当者は不織布で仕上げステップを開始する前に速度を 3,000 ～ 6,000 RPM に下げます。もちろん、正確な速度は用途と消耗品によって異なります。たとえば、不織布ドラムは通常 3,000 ～ 4,000 RPM で回転しますが、表面処理ディスクは通常 4,000 ～ 6,000 RPM で回転します。
適切なツール (可変速グラインダー、さまざまな仕上げメディア) を使用し、最適なステップ数を決定すると、基本的に、入ってくる材料と完成した材料の間の最適なパスを明らかにするマップが得られます。正確なパスは用途によって異なりますが、経験豊富なトリマーは、同様のトリミング技術を使用してこのパスに従います。
不織布ローラーがステンレス鋼の表面を仕上げます。効率的な仕上げと最適な消耗品寿命を実現するために、異なる仕上げメディアを異なる RPM で実行します。
まず、彼らは時間をかけます。薄いステンレス鋼のワークピースが熱くなっているのを確認すると、1 つの領域での仕上げをやめて、別の領域から始めます。または、2 つの異なる成果物を同時に作業している可能性があります。一方のワークピースを少し作業してから、もう一方のワークピースを冷却する時間を与えます。
鏡面仕上げまで研磨する場合、ポリッシャーは前のステップと垂直な方向に研磨ドラムまたは研磨ディスクを使用してクロス研磨する場合があります。クロスサンディングでは、以前のスクラッチパターンに溶け込ませる必要がある領域が強調表示されますが、それでも表面を No.8 の鏡面仕上げにすることはできません。すべてのスクラッチを除去したら、希望の光沢仕上げを作成するためにフェルトクロスとバフホイールが必要です。
適切な仕上げを達成するために、メーカーは、実際のツールやメディアを含む適切なツールと、特定の仕上げがどのようなものであるかを決定するための標準サンプルの確立などのコミュニケーション ツールを仕上げ業者に提供する必要があります。これらのサンプル (仕上げ部門の近く、トレーニング文書、販売資料に掲載されている) は、全員が同じ認識を持つのに役立ちます。
実際の工具 (電動工具や研磨媒体など) に関しては、仕上げ部門の最も経験豊富な従業員であっても、特定の部品の形状によって課題が生じることがあります。この場合、専門的なツールが役に立ちます。
オペレータがステンレス鋼の薄壁管状アセンブリを完成させる必要があるとします。フラップ ディスクやドラムを使用すると、問題が発生したり、過熱が発生したり、場合によっては管自体に平らな部分ができたりすることがあります。ここでは、管用に設計されたベルト サンダーが役に立ちます。コンベア ベルトがパイプ直径の大部分を包み込み、接触点が広がり、効率が向上し、入熱が減少します。とはいえ、他のものと同様、ドレッサーは過剰な熱の蓄積を軽減するためにベルト サンダーを別の領域に移動する必要があります。ブルーイングを避けてください。
同じことが他のプロの仕上げツールにも当てはまります。狭いスペース用に設計されたフィンガー ベルト サンダーを考えてみましょう。フィニッシャーは、鋭角で 2 つのボード間の隅肉溶接を追跡するためにこれを使用することがあります。フィンガー ベルト サンダーを垂直に動かす (歯磨きのようなもの) のではなく、ドレッサーはフィンガー ベルト サンダーをすみ肉溶接の上端部に沿って水平に動かし、次に下端部に沿って動かします。このとき、フィンガー サンダーが長時間 1 つに留まらないように注意します。
ステンレス鋼の溶接、研削、仕上げには、適切な不動態化の確保という別の複雑な作業が伴います。材料の表面にこうした障害が発生した後、ステンレス鋼のクロム層が表面全体に自然に形成されるのを妨げるような汚染物質が残っていますか?製造業者が最も望んでいないことは、顧客が錆びたり汚染された部品について苦情を言って怒ることです。ここで、適切な洗浄とトレーサビリティが重要になります。
電気化学的洗浄は汚染物質を除去して適切な不動態化を確保するのに役立ちますが、この洗浄をいつ実行すべきかは用途によって異なります。メーカーが完全な不動態化を促進するためにステンレス鋼を洗浄する場合、通常は溶接直後に洗浄します。そうしないと、仕上げ媒体がワークピースから表面汚染物質を拾い上げ、他の場所に拡散する可能性があります。ただし、一部の重要な用途では、メーカーは追加の洗浄手順を挿入することを選択する場合があります。おそらく、ステンレスが工場の床から出る前に適切な不動態化をテストすることもあります。
メーカーが原子力産業の重要なステンレス鋼コンポーネントを溶接しているとします。プロのガスタングステンアーク溶接機は、完璧に見えるダイムシームを敷設します。しかし、これも重要な用途です。仕上げ部門の従業員は、電気化学洗浄システムに接続されたブラシを使用して溶接部の表面を洗浄します。その後、不織布の研磨布とドレッシングクロスを使用して溶接止端をぼかし、すべてを均一なブラシ仕上げにしました。次に、電気化学洗浄システムを備えた最後のブラシが来ます。座った後、 1 ～ 2 日、手持ちのテスト装置を使用して部品が適切に不動態化されているかどうかをテストします。結果は記録され、作業とともに保管されており、部品が工場から出荷される前に完全に不動態化されていることを示しました。
ほとんどの製造工場では、ステンレス鋼の不動態化の研削、仕上げ、洗浄は通常、下流で行われます。実際、これらは通常、ジョブが出荷される直前に実行されます。
不適切に完成した部品は、最も高価なスクラップや再加工を発生させるため、メーカーが研削および仕上げ部門を再検討することは理にかなっています。研削および仕上げの改善は、大きなボトルネックを軽減し、品質を向上させ、頭痛の種を取り除くのに役立ち、そして最も重要なことに、顧客満足度を向上させるのに役立ちます。
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