Langsnaden in roestvrijstalen staven worden elektrochemisch ontbraamd om een ​​goede passivering te garanderen. Afbeelding met dank aan Walter Surface Technologies
Stel je voor dat een fabrikant een contract aangaat voor de productie van een belangrijk roestvrijstalen product. Plaatwerk en buisdelen worden gesneden, gebogen en gelast voordat ze naar het afwerkingsstation worden gestuurd. Het onderdeel bestaat uit platen die verticaal aan de buis zijn gelast. De lassen zien er goed uit, maar het is niet de ideale prijs waar een koper naar op zoek is. Daardoor besteedt de slijpmachine tijd aan het verwijderen van meer lasmetaal dan normaal. Helaas verscheen er vervolgens een opvallende blauwe kleur op het oppervlak – een duidelijk teken van te veel warmte-inbreng. In dit geval betekent dit dat het onderdeel niet aan de eisen van de klant zal voldoen.
Schuren en afwerken, dat vaak met de hand gebeurt, vereist behendigheid en vakmanschap. Fouten bij de afwerking kunnen zeer kostbaar zijn, gezien de waarde die aan het werkstuk is gehecht. Het toevoegen van dure warmtegevoelige materialen zoals roestvrij staal, kan leiden tot hogere kosten voor herbewerking en schrootinstallatie. Gecombineerd met complicaties zoals verontreiniging en passiveringsfouten, kan een ooit winstgevende RVS-bewerking onrendabel worden of zelfs de reputatie schaden.
Hoe voorkomen fabrikanten dit allemaal? Ze kunnen beginnen met het uitbreiden van hun kennis over slijpen en afwerken, het begrijpen van de rol die ze spelen en hoe ze roestvrijstalen werkstukken beïnvloeden.
Dit zijn geen synoniemen. Sterker nog, iedereen heeft fundamenteel andere doelen. Slijpen verwijdert materialen zoals bramen en overtollig lasmetaal, terwijl afwerken zorgt voor een fijne afwerking van het metaaloppervlak. De verwarring is begrijpelijk, aangezien slijpers met grote slijpschijven in korte tijd veel metaal verwijderen en daarbij zeer diepe krassen kunnen achterlaten. Maar bij slijpen zijn krassen slechts een gevolg; het doel is om snel materiaal te verwijderen, vooral bij het werken met warmtegevoelige metalen zoals roestvrij staal.
De afwerking gebeurt in fasen, waarbij de gebruiker begint met een grovere korrel en overgaat op fijnere slijpschijven, non-woven schuurmiddelen en eventueel viltdoek en polijstpasta om een ​​spiegelgladde afwerking te bereiken. Het doel is om een ​​bepaald eindbeeld (kraspatroon) te bereiken. Elke stap (fijnere korrel) verwijdert de diepere krassen uit de vorige stap en vervangt ze door kleinere krassen.
Omdat slijpen en afwerken verschillende doelen hebben, vullen ze elkaar vaak niet aan en kunnen ze elkaar tegenwerken als de verkeerde verbruiksartikelenstrategie wordt gebruikt. Om overtollig lasmetaal te verwijderen, maakt de operator zeer diepe krassen met een slijpschijf en geeft het onderdeel vervolgens door aan de afwerker, die nu veel tijd moet besteden aan het verwijderen van deze diepe krassen. Deze volgorde van slijpen tot afwerken kan nog steeds de meest efficiënte manier zijn om aan de afwerkingseisen van de klant te voldoen. Maar nogmaals, dit zijn geen extra processen.
Werkstukoppervlakken die ontworpen zijn voor bewerkbaarheid, hoeven over het algemeen niet geslepen of afgewerkt te worden. Onderdelen die geschuurd worden, doen dat alleen omdat schuren de snelste manier is om lasnaden of ander materiaal te verwijderen, en de diepe krassen die door de slijpschijf zijn achtergelaten precies zijn wat de klant wilde. Onderdelen die alleen afgewerkt hoeven te worden, worden zo vervaardigd dat er geen overmatige materiaalverwijdering nodig is. Een typisch voorbeeld is een roestvrijstalen onderdeel met een mooie las, beschermd door een wolfraamelektrode, die simpelweg gemengd en afgestemd hoeft te worden op het afwerkingspatroon van het substraat.
Slijpmachines met schijven met een lage materiaalafname kunnen ernstige problemen opleveren bij het bewerken van roestvast staal. Oververhitting kan ook blauwverkleuring en veranderingen in de materiaaleigenschappen veroorzaken. Het doel is om het roestvast staal tijdens het hele proces zo koud mogelijk te houden.
Om dit te bereiken, is het belangrijk om de slijpschijf te kiezen met de snelste verwijderingssnelheid, afgestemd op de toepassing en het budget. Zirkoniumschijven slijpen sneller dan aluminiumoxide, maar keramische schijven werken in de meeste gevallen het beste.
De extreem sterke en scherpe keramische deeltjes slijten op een unieke manier af. Doordat ze geleidelijk afbrokkelen, worden ze niet plat, maar behouden ze een scherpe rand. Dit betekent dat ze zeer snel materiaal kunnen verwijderen, vaak meerdere keren sneller dan andere slijpschijven. Dit maakt keramische slijpschijven over het algemeen de moeite waard. Ze zijn ideaal voor het bewerken van roestvrij staal, omdat ze snel grote spanen verwijderen en minder warmte en vervorming genereren.
Ongeacht welke slijpschijf een fabrikant kiest, moet rekening worden gehouden met mogelijke verontreiniging. De meeste fabrikanten weten dat ze niet dezelfde slijpschijf kunnen gebruiken voor zowel koolstofstaal als roestvrij staal. Veel mensen scheiden de bewerkingen voor het slijpen van koolstofstaal en roestvrij staal fysiek van elkaar. Zelfs kleine vonkjes koolstofstaal die op roestvrijstalen onderdelen vallen, kunnen verontreinigingsproblemen veroorzaken. Veel industrieën, zoals de farmaceutische en nucleaire industrie, vereisen dat verbruiksartikelen als niet-vervuilend worden beoordeeld. Dit betekent dat roestvrijstalen slijpschijven vrijwel vrij (minder dan 0,1%) moeten zijn van ijzer, zwavel en chloor.
Slijpschijven slijpen zichzelf niet, ze hebben elektrisch gereedschap nodig. Iedereen kan de voordelen van slijpschijven of elektrisch gereedschap aanprijzen, maar de realiteit is dat elektrisch gereedschap en de bijbehorende slijpschijven als een systeem werken. Keramische slijpschijven zijn ontworpen voor haakse slijpers met een bepaald vermogen en koppel. Hoewel sommige pneumatische slijpmachines de vereiste specificaties hebben, wordt het slijpen van keramische schijven in de meeste gevallen met elektrisch gereedschap gedaan.
Slijpmachines met onvoldoende vermogen en koppel kunnen zelfs met de meest moderne schuurmiddelen ernstige problemen veroorzaken. Een gebrek aan vermogen en koppel kan ertoe leiden dat het gereedschap onder druk aanzienlijk vertraagt, waardoor de keramische deeltjes op de slijpschijf niet meer kunnen doen waarvoor ze bedoeld zijn: snel grote stukken metaal verwijderen, waardoor er minder thermisch materiaal in de slijpschijf terechtkomt.
Dit verergert de vicieuze cirkel: schuurmachines zien dat er geen materiaal wordt verwijderd, dus drukken ze instinctief harder, wat op zijn beurt overmatige hitte en blauwverkleuring veroorzaakt. Ze drukken uiteindelijk zo hard dat de schijven glazuren, waardoor ze harder moeten werken en meer hitte genereren voordat ze beseffen dat ze de schijven moeten vervangen. Als je op deze manier met dunne buizen of platen werkt, gaan ze uiteindelijk dwars door het materiaal heen.
Natuurlijk kan deze vicieuze cirkel ontstaan ​​als operators niet goed zijn opgeleid, zelfs met het beste gereedschap, vooral als het gaat om de druk die ze op het werkstuk uitoefenen. Het is raadzaam om de nominale stroomsterkte van de slijpmachine zo dicht mogelijk te benaderen. Als de operator een slijpmachine van 10 ampère gebruikt, moet hij zo hard drukken dat de slijpmachine ongeveer 10 ampère trekt.
Het gebruik van een ampèremeter kan helpen bij het standaardiseren van slijpbewerkingen als een fabrikant een grote hoeveelheid duur roestvrij staal verwerkt. Natuurlijk gebruiken maar weinig bewerkingen regelmatig een ampèremeter, dus het is verstandig om goed te luisteren. Als de gebruiker het toerental snel hoort en voelt dalen, kan hij te hard werken.
Te lichte aanrakingen (d.w.z. te weinig druk) kunnen lastig zijn, dus aandacht voor de vonkstroom kan in dit geval helpen. Het schuren van roestvrij staal produceert donkerdere vonken dan koolstofstaal, maar deze zouden nog steeds zichtbaar moeten zijn en gelijkmatig uit het werkgebied moeten steken. Als de gebruiker plotseling minder vonken ziet, kan dit komen doordat er te weinig kracht is uitgeoefend of doordat de schijf niet goed is geslepen.
Operators moeten ook een constante werkhoek aanhouden. Als ze het werkstuk bijna loodrecht (bijna parallel) benaderen, kunnen ze aanzienlijke oververhitting veroorzaken; als ze het werkstuk te schuin benaderen (bijna verticaal), lopen ze het risico dat de rand van de schijf in het metaal slaat. Als ze een schijf van type 27 gebruiken, moeten ze het werkstuk benaderen onder een hoek van 20 tot 30 graden. Met schijven van type 29 moet de werkhoek ongeveer 10 graden zijn.
Type 28 (conische) slijpschijven worden doorgaans gebruikt voor het slijpen van vlakke oppervlakken om materiaal te verwijderen op bredere slijppaden. Deze conische schijven werken ook het beste bij lagere slijphoeken (ongeveer 5 graden), waardoor ze de vermoeidheid van de gebruiker verminderen.
Dit brengt nog een belangrijke factor met zich mee: het kiezen van het juiste type slijpschijf. Schijf 27 heeft een contactpunt met het metaaloppervlak, schijf 28 heeft een contactlijn vanwege de conische vorm, schijf 29 heeft een contactvlak.
De meest gangbare schijven van type 27 zijn tegenwoordig geschikt voor veel toepassingen, maar hun vorm maakt het lastig om te werken met diep geprofileerde onderdelen en rondingen, zoals gelaste roestvrijstalen buisconstructies. De profielvorm van de schijf van type 29 vergemakkelijkt het werk van operators die zowel gebogen als vlakke oppervlakken moeten slijpen. De schijf van type 29 doet dit door het contactoppervlak te vergroten, waardoor de operator niet veel tijd hoeft te besteden aan het slijpen op elke locatie – een goede strategie om warmteontwikkeling te verminderen.
Eigenlijk geldt dit voor elke slijpschijf. Tijdens het slijpen mag de operator niet te lang op dezelfde plek blijven. Stel dat een operator metaal verwijdert van een filet van enkele meters lang. Hij kan de schijf in korte op- en neergaande bewegingen bewegen, maar dit kan oververhitting van het werkstuk veroorzaken, omdat de schijf zich dan langere tijd op een klein oppervlak bevindt. Om de warmte-inbreng te verminderen, kan de operator de hele las in één richting langs de ene punt laten lopen, vervolgens het gereedschap omhoog brengen (waardoor het werkstuk kan afkoelen) en het werkstuk langs de andere punt in dezelfde richting laten bewegen. Andere methoden werken ook, maar ze hebben allemaal één ding gemeen: ze voorkomen oververhitting door de slijpschijf in beweging te houden.
Dit wordt ook ondersteund door de veelgebruikte methoden van "kammen". Stel dat de gebruiker een stompe las vlak aan het slijpen is. Om thermische spanning en overmatig graven te verminderen, heeft hij de slijpmachine niet langs de verbinding geduwd. In plaats daarvan begint hij aan het einde en laat hij de slijpmachine langs de verbinding lopen. Dit voorkomt ook dat de schijf te ver in het materiaal zakt.
Natuurlijk kan elke techniek het metaal oververhitten als de operator te langzaam werkt. Werk je te langzaam, dan oververhit de operator het werkstuk; als je te snel beweegt, kan het schuren lang duren. Het vinden van de juiste voedingssnelheid vereist meestal ervaring. Maar als de operator niet bekend is met de klus, kan hij het schroot slijpen om de juiste voedingssnelheid voor het werkstuk te "voelen".
De afwerkingsstrategie hangt af van de oppervlakteconditie van het materiaal bij binnenkomst en vertrek in de afwerkingsafdeling. Bepaal een beginpunt (verkregen oppervlakteconditie) en een eindpunt (vereiste afwerking) en maak vervolgens een plan om de beste route tussen die twee punten te vinden.
Vaak is het niet het beste om te beginnen met een zeer agressief schuurmiddel. Dit lijkt misschien tegenstrijdig. Waarom zou je immers niet beginnen met grof zand om een ​​ruw oppervlak te krijgen en dan overstappen op fijner zand? Zou het niet erg inefficiënt zijn om met een fijnere korrel te beginnen?
Niet per se, dit heeft wederom te maken met de aard van de vergelijking. Naarmate er in elke stap een fijnere korrel ontstaat, vervangt de conditioner diepere krassen door steeds fijnere. Als ze beginnen met schuurpapier met korrel 40 of een flip-pan, laten ze diepe krassen achter op het metaal. Het zou geweldig zijn als deze krassen het oppervlak dichter bij de gewenste afwerking zouden brengen, daarom zijn er afwerkingsmaterialen met korrel 40 beschikbaar. Als een klant echter een afwerking met korrel 4 (gestuurd schuren) aanvraagt, duurt het lang om de diepe krassen die door korrel 40 zijn achtergelaten te verwijderen. Vakmensen gebruiken dan meerdere korrelgroottes of besteden veel tijd aan het gebruik van fijnkorrelig schuurmateriaal om die grote krassen te verwijderen en te vervangen door kleinere. Dit alles is niet alleen inefficiënt, maar verhit het werkstuk ook te veel.
Het gebruik van fijnkorrelig schuurmateriaal op ruwe oppervlakken kan natuurlijk traag zijn en, in combinatie met een slechte techniek, leiden tot oververhitting. Twee-in-één-schijven of gestapelde schijven kunnen hierbij helpen. Deze schijven bevatten schuurdoeken in combinatie met oppervlaktebehandelingsmiddelen. Ze stellen de vakman in staat om effectief schuurmateriaal te gebruiken om materiaal te verwijderen en tegelijkertijd een gladdere afwerking te verkrijgen.
De volgende stap in de afwerking kan het gebruik van non-woven materialen omvatten, wat een andere unieke afwerkingseigenschap illustreert: het proces werkt het beste met elektrisch gereedschap met variabele snelheid. Een haakse slijper met een snelheid van 10.000 tpm kan sommige schurende materialen verwerken, maar zal sommige non-woven materialen volledig smelten. Daarom verlagen afwerkmachines hun snelheid tot 3.000-6.000 tpm voordat ze non-wovens afwerken. De exacte snelheid is uiteraard afhankelijk van de toepassing en de verbruiksartikelen. Zo draaien non-woven trommels doorgaans met 3.000 tot 4.000 tpm, terwijl schijven voor oppervlaktebehandeling doorgaans met 4.000 tot 6.000 tpm draaien.
Het hebben van de juiste gereedschappen (variabele snelheidsslijpmachines, diverse afwerkmaterialen) en het bepalen van het optimale aantal stappen, levert in principe een kaart op die het beste pad tussen binnenkomend en afgewerkt materiaal aangeeft. Het exacte pad is afhankelijk van de toepassing, maar ervaren frezen volgen dit pad met vergelijkbare frezen.
Non-woven rollen completeren het roestvrijstalen oppervlak. Voor een efficiënte afwerking en een optimale levensduur van de verbruiksartikelen draaien verschillende afwerkingsmaterialen met verschillende rotatiesnelheden.
Ten eerste hebben ze tijd nodig. Als ze zien dat een dun stukje roestvrij staal opwarmt, stoppen ze ergens met afwerken en beginnen ze ergens anders. Of ze werken aan twee verschillende artefacten tegelijk. Ze werken eerst een beetje aan het ene en dan aan het andere, zodat het andere stuk kan afkoelen.
Bij het polijsten tot een spiegelgladde afwerking kan de polijstmachine kruislings polijsten met de polijsttrommel of polijstschijf in de richting loodrecht op de vorige stap. Kruislings schuren accentueert de gebieden die moeten overgaan in het vorige kraspatroon, maar brengt het oppervlak nog steeds niet tot een spiegelgladde afwerking #8. Nadat alle krassen zijn verwijderd, zijn een vilten doek en een polijstpad nodig om de gewenste glanzende afwerking te creëren.
Om de juiste afwerking te bereiken, moeten fabrikanten hun afwerkers de juiste hulpmiddelen bieden, waaronder echte gereedschappen en materialen, en communicatiemiddelen, zoals het maken van standaardmonsters om te bepalen hoe een bepaalde afwerking eruit moet zien. Deze monsters (die naast de afwerkafdeling, in trainingsmateriaal en in verkoopbrochures worden geplaatst) zorgen ervoor dat iedereen op dezelfde golflengte zit.
Wat betreft het daadwerkelijke gereedschap (inclusief elektrisch gereedschap en schuurmiddelen), kan de geometrie van sommige onderdelen zelfs voor het meest ervaren afwerkingsteam een ​​uitdaging vormen. Dit is een voordeel voor professioneel gereedschap.
Stel dat een operator een dunwandige roestvrijstalen pijp moet monteren. Het gebruik van lamellenschijven of zelfs trommels kan leiden tot problemen, oververhitting en soms zelfs een vlakke plek op de pijp zelf. Bandschuurmachines die speciaal voor pijpen zijn ontworpen, kunnen hierbij helpen. De transportband bestrijkt het grootste deel van de pijpdiameter, verdeelt de contactpunten, verhoogt de efficiëntie en vermindert de warmte-inbreng. Maar net als bij alles moet de vakman de bandschuurmachine toch naar een andere locatie verplaatsen om overmatige warmteontwikkeling te verminderen en blauwverkleuring te voorkomen.
Hetzelfde geldt voor andere professionele afwerkgereedschappen. Denk aan een bandschuurmachine die speciaal is ontworpen voor moeilijk bereikbare plekken. Een afwerker kan deze gebruiken om een ​​hoeklas tussen twee planken te maken onder een scherpe hoek. In plaats van de vingerbandschuurmachine verticaal te bewegen (net zoals tandenpoetsen), beweegt de technicus hem horizontaal langs de bovenrand van de hoeklas en vervolgens langs de onderkant. Zorg ervoor dat de vingerschuurmachine niet te lang op één plek blijft.
Het lassen, slijpen en afwerken van roestvast staal brengt nog een uitdaging met zich mee: het garanderen van een goede passivering. Was er na al deze verstoringen nog verontreiniging op het materiaaloppervlak achtergebleven die de natuurlijke vorming van een roestvaststalen chroomlaag over het gehele oppervlak zou verhinderen? Het laatste wat een fabrikant nodig heeft, is een boze klant die klaagt over roestige of vuile onderdelen. Hierbij spelen goede reiniging en traceerbaarheid een rol.
Elektrochemische reiniging kan helpen bij het verwijderen van verontreinigingen om een ​​goede passivering te garanderen, maar wanneer moet deze reiniging worden uitgevoerd? Dit hangt af van de toepassing. Als fabrikanten roestvast staal reinigen om volledige passivering te garanderen, doen ze dit meestal direct na het lassen. Als dit niet gebeurt, kan het afwerkmedium oppervlakteverontreinigingen van het werkstuk absorberen en deze naar andere plaatsen verspreiden. Voor sommige kritische toepassingen kunnen fabrikanten echter extra reinigingsstappen toevoegen, mogelijk zelfs testen op een goede passivering voordat het roestvast staal de fabriek verlaat.
Stel dat een fabrikant een belangrijk roestvrijstalen onderdeel voor de nucleaire industrie last. Een professionele wolfraambooglasser creëert een gladde naad die er perfect uitziet. Maar nogmaals, dit is een cruciale toepassing. Een medewerker van de afwerkingsafdeling gebruikt een borstel die is aangesloten op een elektrochemisch reinigingssysteem om het oppervlak van een las te reinigen. Vervolgens schuurt hij de las met een non-woven schuurmiddel en een poetsdoek en werkt alles glad af. Daarna volgt de laatste borstel met een elektrochemisch reinigingssysteem. Na een dag of twee stilstand controleert u met een draagbare tester of het onderdeel correct is gepassiveerd. De resultaten, vastgelegd en opgeslagen bij de klus, tonen aan dat het onderdeel volledig gepassiveerd was voordat het de fabriek verliet.
In de meeste productiefaciliteiten vinden het slijpen, afwerken en reinigen van roestvast staal meestal plaats in opeenvolgende stappen. Deze stappen worden meestal kort voor de opdracht uitgevoerd.
Onjuist bewerkte onderdelen vormen een van de duurste afval- en herbewerkingsactiviteiten. Fabrikanten doen er daarom verstandig aan om hun schuur- en afwerkingsafdelingen eens onder de loep te nemen. Verbeteringen in slijpen en afwerken helpen belangrijke knelpunten te elimineren, de kwaliteit te verbeteren, hoofdpijn te voorkomen en, nog belangrijker, de klanttevredenheid te verhogen.
FABRICATOR is hét toonaangevende vakblad voor staalbewerking en -bewerking in Noord-Amerika. Het tijdschrift publiceert nieuws, technische artikelen en succesverhalen die fabrikanten in staat stellen hun werk efficiënter uit te voeren. FABRICATOR is al sinds 1970 actief in de sector.
Nu met volledige toegang tot de digitale editie van The FABRICATOR, eenvoudige toegang tot waardevolle bronnen uit de industrie.
De digitale editie van The Tube & Pipe Journal is nu volledig toegankelijk en biedt eenvoudige toegang tot waardevolle bronnen uit de sector.
Krijg volledige digitale toegang tot het STAMPING Journal, met de nieuwste technologieën, best practices en nieuws uit de branche voor de metaalstansmarkt.
Nu hebt u met volledige digitale toegang tot The Fabricator en Español eenvoudig toegang tot waardevolle bronnen uit de sector.