Ludzie często kupują wstępnie obrobioną stal nierdzewną, co zwiększa złożoność materiału, jaki operatorzy muszą brać pod uwagę.
Podobnie jak większość materiałów, stal nierdzewna ma wiele zalet i wad. Stal jest uważana za „stal nierdzewną”, jeżeli stop zawiera co najmniej 10,5% chromu, który tworzy warstwę tlenku sprawiającą, że jest ona odporna na działanie kwasów i korozję. Odporność na korozję można jeszcze bardziej poprawić, zwiększając zawartość chromu i dodając dodatkowe środki stopowe.
Właściwości „stali nierdzewnej”, niskie koszty utrzymania, trwałość i różnorodne wykończenia powierzchni sprawiają, że materiał ten nadaje się do zastosowań w takich gałęziach przemysłu jak budownictwo, meblarstwo, produkcja żywności i napojów, medycyna i wielu innych, w których wymagana jest wytrzymałość i odporność na korozję stali.
Stal nierdzewna z reguły jest droższa od innych stali. Oferuje jednak korzystny stosunek wytrzymałości do masy, co pozwala na stosowanie cieńszych materiałów w porównaniu do gatunków konwencjonalnych, co może prowadzić do oszczędności kosztów. Ze względu na całkowity koszt, sklepy muszą mieć pewność, że używają odpowiednich narzędzi, aby uniknąć kosztownych odpadów i ponownej obróbki tego materiału.
Stal nierdzewna jest ogólnie uważana za trudną do spawania, ponieważ szybko rozprasza ciepło i wymaga dużej uwagi na końcowym etapie wykańczania i polerowania.
Praca ze stalą nierdzewną wymaga zazwyczaj bardziej doświadczonego spawacza lub operatora niż praca ze stalą węglową, która jest z reguły bardziej wytrzymała. Jej zakres może być ograniczony, gdy wprowadzi się pewne parametry, zwłaszcza podczas spawania. Ze względu na wysoki koszt stali nierdzewnej opłaca się, aby używali jej bardziej doświadczeni operatorzy.
„Ludzie zazwyczaj kupują stal nierdzewną ze względu na jej wykończenie” — mówi Jonathan Douville, starszy kierownik ds. produktów w dziale badań i rozwoju międzynarodowego w Walter Surface Technologies w Pointe-Claire w prowincji Quebec. „To zwiększa ograniczenia, jakie muszą brać pod uwagę operatorzy”.
Niezależnie od tego, czy jest to wykończenie o fakturze liniowej w rozmiarze 4, czy wykończenie lustrzane w rozmiarze 8, operator musi upewnić się, że materiał jest chroniony i wykończenie nie ulegnie uszkodzeniu podczas obsługi i przetwarzania. Może to również ograniczyć opcje przygotowania i czyszczenia, które są kluczowe dla zapewnienia dobrej produkcji części.
„Pracując z tym materiałem, pierwszą rzeczą, jaką należy zrobić, jest upewnienie się, że jest czysty, czysty, czysty” — powiedział Rick Hatelt, dyrektor krajowy PFERD Ontario w Kanadzie, Mississauga, Ontario. „Bardzo ważne jest upewnienie się, że panuje czysta (bezwęglowa) atmosfera, czyszczenie stali nierdzewnej w celu usunięcia zanieczyszczeń, które mogłyby później powodować utlenianie (rdzewienie) i uniemożliwienie odbudowy warstwy pasywacyjnej, tworząc warstwę ochronną w celu zminimalizowania utleniania”.
W przypadku stosowania stali nierdzewnej, materiał i otoczenie muszą być czyste. Dobrym początkiem jest usunięcie z materiałów resztek oleju i plastiku. Zanieczyszczenia na stali nierdzewnej mogą powodować utlenianie, ale mogą też stanowić problem podczas spawania i powodować wady. Dlatego ważne jest oczyszczenie powierzchni przed rozpoczęciem lutowania.
Środowiska warsztatowe nie zawsze są najczystsze, a podczas pracy ze stalą nierdzewną i węglową może wystąpić problem zanieczyszczeń krzyżowych. Często w sklepie pracuje wiele wentylatorów lub klimatyzatorów, aby chłodzić pracowników. Może to powodować rozrzucanie zanieczyszczeń na podłodze lub skraplanie się pary wodnej lub gromadzenie się jej na surowcach. Jest to szczególnie trudne, gdy cząsteczki stali węglowej są wdmuchiwane na stal nierdzewną. Oddzielenie tych materiałów i utrzymanie ich w czystym środowisku ma duże znaczenie dla skuteczności spawania.
Ważne jest, aby usunąć przebarwienia, aby mieć pewność, że rdza nie będzie się gromadzić z czasem i osłabiać ogólnej struktury. Dobrze jest również usunąć niebieskawe przebarwienia, aby wyrównać kolor powierzchni.
W Kanadzie, ze względu na ekstremalnie niskie temperatury i zimową pogodę, wybór odpowiedniego gatunku stali nierdzewnej ma duże znaczenie. Douville wyjaśnił, że większość sklepów początkowo wybierała stal 304 ze względu na jej cenę. Jednak gdyby sklep chciał używać tego materiału na zewnątrz, poleciłby zmianę na stal 316, mimo że jest ona dwa razy droższa. Stal 304 jest podatna na korozję, jeśli jest używana lub przechowywana na zewnątrz. Nawet jeśli powierzchnia zostanie wyczyszczona i utworzy się warstwa pasywacyjna, warunki zewnętrzne mogą wpłynąć na powierzchnię, powodując erozję warstwy pasywacyjnej i ostatecznie ponowną rdzewienie.
„Przygotowanie spoiny jest ważne z kilku podstawowych powodów” — mówi Gabi Miholics, specjalistka ds. rozwoju aplikacji, Abrasive Systems Division, 3M Canada, London, Ontario. „Usunięcie rdzy, farby i faz jest konieczne do prawidłowego spawania. Na powierzchni spoiny nie może znajdować się żadne zanieczyszczenie, które mogłoby osłabić połączenie”.
Hatelt dodaje, że oczyszczenie obszaru ma zasadnicze znaczenie, ale przygotowanie przed spawaniem może również obejmować fazowanie materiału w celu zapewnienia odpowiedniej przyczepności i wytrzymałości spoiny.
W przypadku spawania stali nierdzewnej ważne jest, aby wybrać właściwy materiał spoiwa do stosowanego gatunku. Stal nierdzewna jest szczególnie wrażliwa i wymaga, aby spoiny były certyfikowane przy użyciu tego samego rodzaju materiału. Na przykład metal bazowy 316 wymaga materiału spoiwa 316. Spawacze nie mogą używać dowolnego rodzaju materiału spoiwa, każdy gatunek stali nierdzewnej wymaga określonego materiału spoiwa do prawidłowego spawania.
„Podczas spawania stali nierdzewnej spawacz musi naprawdę uważać na temperaturę” — powiedział Michael Radaelli, kierownik ds. produktów w Norton | Saint-Gobain Abrasives, Worcester, MA. „Istnieje wiele różnych urządzeń, których można użyć do pomiaru temperatury spoiny i części podczas nagrzewania się spawacza, ponieważ jeśli w stali nierdzewnej pojawi się pęknięcie, część jest zasadniczo zniszczona”.
Radaelli dodał, że spawacz musi uważać, aby nie pozostawać w tym samym miejscu przez dłuższy czas. Spawanie wielowarstwowe jest doskonałym sposobem na zapobieganie przegrzaniu podłoża. Długotrwałe spawanie podstawowej stali nierdzewnej może spowodować jej przegrzanie i pęknięcie.
„Spawanie stali nierdzewnej może być bardziej czasochłonne, ale jest to też sztuka wymagająca doświadczonych rąk” – powiedział Radaelli.
Przygotowanie po spawaniu zależy w dużej mierze od produktu końcowego i jego zastosowania. W niektórych przypadkach, jak wyjaśnia Miholics, spoiny w ogóle nie widać, więc wymagane jest jedynie ograniczone czyszczenie po spawaniu, a wszelkie widoczne odpryski są szybko usuwane. Spoinę można też wyrównać lub oczyścić, ale nie jest wymagane żadne specjalne przygotowanie powierzchni. Jeśli wymagane jest wykończenie gładkie lub lustrzane, konieczne może być bardziej skomplikowane polerowanie. Zależy to po prostu od zastosowania.
„Problemem nie jest kolor” – powiedział Miholics. „To przebarwienie powierzchni wskazuje, że właściwości metalu uległy zmianie i teraz może on utleniać się/rdzewieć”.
Wybór narzędzia wykańczającego o zmiennej prędkości pozwoli zaoszczędzić czas i pieniądze, a operatorowi będzie mógł dopasować jakość wykończenia.
Ważne jest, aby usunąć przebarwienia, aby mieć pewność, że rdza nie będzie się gromadzić z czasem i osłabiać ogólnej struktury. Dobrze jest również usunąć niebieskawe przebarwienia, aby wyrównać kolor powierzchni.
Proces czyszczenia może uszkodzić powierzchnie, szczególnie w przypadku stosowania silnych środków chemicznych. Nieprawidłowe czyszczenie może zapobiec utworzeniu się warstwy pasywacyjnej. Dlatego wielu ekspertów zaleca ręczne czyszczenie spawanych części.
„Kiedy wykonujesz czyszczenie ręczne, jeśli nie pozwolisz tlenowi zareagować z powierzchnią przez 24 lub 48 godzin, nie masz czasu na zbudowanie pasywnej powierzchni” — powiedział Douville. Wyjaśnił, że powierzchnia potrzebuje tlenu, aby zareagować z chromem w stopie i utworzyć warstwę pasywacyjną. Niektóre sklepy mają tendencję do czyszczenia, pakowania części i wysyłania ich natychmiast, co spowalnia proces i zwiększa ryzyko korozji.
Producenci i spawacze często używają różnych materiałów. Jednak, jak wspomniano wcześniej, użycie stali nierdzewnej wiąże się z pewnymi ograniczeniami. Dobrym pierwszym krokiem jest poświęcenie czasu na wyczyszczenie części, ale jakość czyszczenia zależy od środowiska, w którym się znajduje.
Hatelt powiedział, że ciągle widzi skażone miejsca pracy. Kluczowe jest wyeliminowanie obecności węgla w środowisku pracy ze stali nierdzewnej. Często zdarza się, że warsztaty, które używają stali, przechodzą na stal nierdzewną bez odpowiedniego przygotowania środowiska pracy do tego materiału. To błąd, zwłaszcza jeśli nie mogą rozdzielić tych dwóch materiałów lub kupić własnego zestawu narzędzi.
„Jeśli masz szczotkę drucianą do szlifowania lub przygotowywania stali nierdzewnej i używasz jej do stali węglowej, nie możesz już używać stali nierdzewnej” – powiedział Radaelli. „Szczotki są teraz zanieczyszczone węglem i rdzą. Gdy szczotki zostaną zanieczyszczone krzyżowo, nie można ich wyczyścić”.
Hatelt powiedział, że sklepy powinny używać oddzielnych narzędzi do przygotowywania materiałów, ale powinny również oznaczać narzędzia „tylko stal nierdzewna”, aby uniknąć niepotrzebnych zanieczyszczeń.
Wybierając narzędzia do przygotowania stali nierdzewnej do spawania, warsztaty powinny wziąć pod uwagę wiele czynników, w tym opcje odprowadzania ciepła, rodzaj minerału, prędkość i wielkość ziarna.
„Dobrym punktem wyjścia jest wybór materiału ściernego z powłoką rozpraszającą ciepło” — powiedział Miholics. „Stal nierdzewna jest bardzo twarda i generuje więcej ciepła podczas szlifowania niż stal miękka. Ciepło musi gdzieś odpłynąć, dlatego istnieje powłoka, która pozwala ciepłu przepływać do krawędzi tarczy, zamiast po prostu zatrzymywać się w miejscu szlifowania. W tym momencie było to idealne rozwiązanie”.
Wybór materiału ściernego zależy również od tego, jak ma wyglądać całe wykończenie – dodaje. Wszystko zależy od gustu. Minerały tlenku glinu w materiałach ściernych są zdecydowanie najczęściej używanym rodzajem w etapach wykańczania. Aby powierzchnia stali nierdzewnej miała niebieski kolor, należy użyć minerału węglika krzemu. Jest on ostrzejszy i pozostawia głębsze nacięcia, które inaczej odbijają światło, nadając stali niebieski kolor. Jeśli operator poszukuje określonego lub wyjątkowego wykończenia powierzchni, najlepiej porozmawiać z dostawcą.
„RPM to duży problem” — powiedział Hatelt. „Różne narzędzia wymagają różnych RPM i często działają zbyt szybko. Użycie właściwych RPM zapewnia najlepsze rezultaty, zarówno pod względem szybkości wykonania pracy, jak i jej jakości. Wiedz, jakiego wykończenia chcesz i jak Pomiar”.
Douville dodał, że inwestowanie w narzędzia wykańczające o zmiennej prędkości obrotowej jest jednym ze sposobów przezwyciężenia problemów z prędkością. Wielu operatorów próbuje używać zwykłej szlifierki do wykańczania, ale ma ona wysoką prędkość tylko do cięcia. Aby dokończyć proces, trzeba zwolnić. Wybór narzędzia wykańczającego o zmiennej prędkości obrotowej pozwoli zaoszczędzić czas i pieniądze, a także umożliwi operatorowi dopasowanie wykończenia.
Przy wyborze materiału ściernego ważna jest także ziarnistość. Operator powinien zacząć od wybrania ziarnistości najbardziej odpowiedniej do danego zastosowania.
Zaczynając od gradacji 60 lub 80 (średniej), operator może niemal natychmiast przejść na gradację 120 (drobną), a następnie na 220 (bardzo drobną), która nada stali nierdzewnej wykończenie nr 4.
„Może to być tak proste, jak trzy kroki” — powiedział Radaelli. „Jednak jeśli operator ma do czynienia z dużymi spoinami, nie może zacząć od gradacji 60 lub 80 i może wybrać gradację 24 (bardzo gruba) lub 36 (gruba). To dodaje dodatkowy krok i może być trudne do usunięcia z materiału. Są na nim głębokie rysy”.
Ponadto, zastosowanie sprayu lub żelu antyodpryskowego może okazać się wielkim atutem spawacza, jednak często pomija się ten aspekt podczas spawania stali nierdzewnej, mówi Douville. Części z odpryskami muszą zostać usunięte, co może zarysować powierzchnię, wymagać dodatkowych etapów szlifowania i marnować więcej czasu. Ten etap można łatwo wyeliminować, stosując system antyodpryskowy.
Lindsay Luminoso, zastępca redaktora naczelnego, współpracuje z Metal Fabrication Canada i Fabrication and Welding Canada. W latach 2014–2016 była zastępcą redaktora naczelnego/redaktorem strony internetowej w Metal Fabrication Canada, ostatnio jako zastępca redaktora ds. projektowania inżynieryjnego.
Luminoso posiada tytuł licencjata sztuk pięknych z Carleton University, tytuł licencjata edukacji z University of Ottawa oraz certyfikat ukończenia studiów podyplomowych w zakresie książek, czasopism i publikacji cyfrowych z Centennial College.
Bądź na bieżąco z najnowszymi wiadomościami, wydarzeniami i technologiami dotyczącymi wszystkich metali dzięki naszym dwóm miesięcznym newsletterom pisanym wyłącznie dla kanadyjskich producentów!
Teraz, dzięki pełnemu dostępowi do wydania cyfrowego Canadian Metalworking, masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Teraz, dzięki pełnemu dostępowi do edycji cyfrowej czasopisma Made in Canada and Welding, masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Wykonaj więcej otworów w ciągu jednego dnia przy mniejszym wysiłku. Slugger JCM200 Auto ma automatyczny posuw do wiercenia seryjnego, mocną dwubiegową wiertarkę magnetyczną z odwracalnym wiertłem o pojemności 2 cali, spaw ¾ cala, interfejs MT3 i wiele funkcji bezpieczeństwa. Wiertła rdzeniowe, wiertła kręte, gwintowniki, pogłębiacze stożkowe i s.