Soldas longitudinais em barras de aço inoxidável são rebarbadas eletroquimicamente para garantir a passivação adequada. Imagem cortesia da Walter Surface Technologies.
Imagine que um fabricante firma um contrato para fabricar um produto essencial de aço inoxidável. Chapas metálicas e seções de tubos são cortadas, dobradas e soldadas antes de serem enviadas para a estação de acabamento. A peça consiste em placas soldadas verticalmente ao tubo. As soldas parecem boas, mas não é o preço ideal que um comprador procura. Como resultado, o esmerilhador gasta tempo removendo mais metal de solda do que o normal. Então, infelizmente, uma coloração azulada distinta apareceu na superfície – um sinal claro de excesso de calor. Nesse caso, isso significa que a peça não atenderá aos requisitos do cliente.
Frequentemente feitos à mão, o lixamento e o acabamento exigem destreza e habilidade artesanal. Erros no acabamento podem ser muito custosos, considerando todo o valor investido na peça. A adição de materiais caros e sensíveis ao calor, como aço inoxidável, pode resultar em custos de retrabalho e instalação de sucata. Somados a complicações como contaminação e falhas de passivação, uma operação de aço inoxidável antes lucrativa pode se tornar deficitária ou até mesmo prejudicial à reputação.
Como os fabricantes evitam tudo isso? Eles podem começar expandindo seus conhecimentos sobre retificação e acabamento, entendendo as funções que desempenham e como afetam as peças de aço inoxidável.
Não são sinônimos. Na verdade, cada um tem objetivos fundamentalmente diferentes. O desbaste remove materiais como rebarbas e excesso de metal de solda, enquanto o acabamento proporciona um acabamento fino à superfície metálica. A confusão é compreensível, visto que quem desbasta com rebolos grandes remove muito metal muito rapidamente, e arranhões muito profundos podem ficar no processo. Mas, no desbaste, os arranhões são apenas uma consequência; o objetivo é remover o material rapidamente, especialmente ao trabalhar com metais sensíveis ao calor, como o aço inoxidável.
O acabamento é feito em etapas, com o operador começando com uma granulação mais grossa e avançando para rebolos mais finos, abrasivos não-tecidos e, possivelmente, pano de feltro e pasta de polimento para obter um acabamento espelhado. O objetivo é obter um acabamento final específico (padrão de riscos). Cada etapa (grão mais fino) remove os riscos mais profundos da etapa anterior e os substitui por riscos menores.
Como a retificação e o acabamento têm finalidades diferentes, muitas vezes não se complementam e podem entrar em conflito se a estratégia de consumíveis for inadequada. Para remover o excesso de metal de solda, o operador faz arranhões muito profundos com uma roda de retificação e, em seguida, passa a peça para o dressador, que agora precisa despender muito tempo removendo esses arranhões profundos. Essa sequência, da retificação ao acabamento, ainda pode ser a maneira mais eficiente de atender aos requisitos de acabamento do cliente. Mas, novamente, esses não são processos adicionais.
Superfícies de peças projetadas para trabalhabilidade geralmente não requerem retificação ou acabamento. Peças que são lixadas apenas o fazem porque o lixamento é a maneira mais rápida de remover soldas ou outros materiais, e os riscos profundos deixados pelo rebolo são exatamente o que o cliente desejava. Peças que requerem apenas acabamento são fabricadas de forma que não seja necessária a remoção excessiva de material. Um exemplo típico é uma peça de aço inoxidável com uma bela solda protegida por um eletrodo de tungstênio que simplesmente precisa ser mesclado e combinado com o padrão de acabamento do substrato.
Máquinas de retificação com discos de baixa remoção de material podem causar sérios problemas ao trabalhar com aço inoxidável. Da mesma forma, o superaquecimento pode causar oxidação e alterações nas propriedades do material. O objetivo é manter o aço inoxidável o mais frio possível durante todo o processo.
Para isso, é útil selecionar o rebolo com a taxa de remoção mais rápida para a aplicação e o orçamento. Os rebolos de zircônio retificam mais rápido que os de alumina, mas os de cerâmica funcionam melhor na maioria dos casos.
As partículas de cerâmica extremamente fortes e afiadas são desgastadas de uma forma única. À medida que se desintegram gradualmente, não se tornam planas, mas mantêm uma borda afiada. Isso significa que podem remover material muito rapidamente, muitas vezes mais rápido do que outros rebolos. Em geral, isso faz com que os rebolos de cerâmica valham a pena. Eles são ideais para usinagem de aço inoxidável, pois removem cavacos grandes rapidamente e geram menos calor e deformação.
Independentemente do rebolo escolhido pelo fabricante, a contaminação potencial deve ser considerada. A maioria dos fabricantes sabe que não pode usar o mesmo rebolo para aço carbono e aço inoxidável. Muitas pessoas separam fisicamente as operações de retificação de aço carbono e aço inoxidável. Mesmo pequenas faíscas de aço carbono caindo sobre peças de aço inoxidável podem causar problemas de contaminação. Muitas indústrias, como a farmacêutica e a nuclear, exigem que os consumíveis sejam classificados como não poluentes. Isso significa que os rebolos de aço inoxidável devem ser praticamente isentos (menos de 0,1%) de ferro, enxofre e cloro.
As rodas de desbaste não se desfazem sozinhas; elas precisam de uma ferramenta elétrica. Qualquer um pode anunciar os benefícios das rodas de desbaste ou das ferramentas elétricas, mas a realidade é que as ferramentas elétricas e suas rodas de desbaste funcionam como um sistema. As rodas de desbaste de cerâmica são projetadas para esmerilhadeiras angulares com potência e torque específicos. Embora algumas esmerilhadeiras pneumáticas tenham as especificações necessárias, na maioria dos casos o desbaste de rodas de cerâmica é feito com ferramentas elétricas.
Esmerilhadeiras com potência e torque insuficientes podem causar sérios problemas até mesmo com os abrasivos mais modernos. A falta de potência e torque pode fazer com que a ferramenta fique significativamente mais lenta sob pressão, essencialmente impedindo que as partículas cerâmicas no rebolo cumpram sua função: remover rapidamente grandes pedaços de metal, reduzindo assim a quantidade de material térmico que entra no rebolo.
Isso agrava o ciclo vicioso: os lixadores percebem que nenhum material está sendo removido e, instintivamente, pressionam com mais força, o que, por sua vez, gera excesso de calor e oxidação. Eles acabam pressionando com tanta força que acabam vitrificando as rodas, o que os obriga a trabalhar mais e gerar mais calor antes de perceberem que precisam trocá-las. Se você trabalha dessa forma com tubos ou chapas finas, elas acabam atravessando o material.
É claro que, se os operadores não forem devidamente treinados, mesmo com as melhores ferramentas, esse ciclo vicioso pode ocorrer, especialmente no que diz respeito à pressão exercida sobre a peça. A melhor prática é aproximar-se o máximo possível da corrente nominal da retificadora. Se o operador estiver usando uma retificadora de 10 amperes, ele deve pressionar com tanta força que a retificadora consuma cerca de 10 amperes.
O uso de um amperímetro pode ajudar a padronizar as operações de retificação se um fabricante processa uma grande quantidade de aço inoxidável caro. É claro que poucas operações usam um amperímetro regularmente, então é melhor ouvir com atenção. Se o operador ouvir e sentir a RPM cair rapidamente, ele pode estar forçando demais.
Ouvir toques muito leves (ou seja, com pouca pressão) pode ser difícil, portanto, prestar atenção ao fluxo de faíscas pode ajudar nesse caso. Lixar aço inoxidável produz faíscas mais escuras do que aço carbono, mas elas ainda devem ser visíveis e projetadas uniformemente na área de trabalho. Se o operador perceber menos faíscas repentinamente, pode ser devido à falta de força aplicada ou ao polimento inadequado da roda.
Os operadores também devem manter um ângulo de trabalho constante. Se aproximarem a peça de trabalho em um ângulo quase reto (quase paralelo à peça de trabalho), podem causar superaquecimento significativo; se aproximarem em um ângulo muito grande (quase vertical), correm o risco de bater a borda do disco no metal. Se usarem um disco tipo 27, devem aproximar o trabalho em um ângulo de 20 a 30 graus. Se usarem discos tipo 29, o ângulo de trabalho deve ser em torno de 10 graus.
Os rebolos tipo 28 (cônicos) são normalmente usados ​​para retificar superfícies planas e remover material em trajetórias de retificação mais amplas. Esses rebolos cônicos também funcionam melhor em ângulos de retificação mais baixos (cerca de 5 graus), ajudando a reduzir a fadiga do operador.
Isso introduz outro fator importante: escolher o tipo certo de rebolo. O rebolo tipo 27 tem um ponto de contato com superfície metálica, o rebolo tipo 28 tem uma linha de contato devido ao seu formato cônico, e o rebolo tipo 29 tem uma superfície de contato.
Os discos de tipo 27 mais comuns atualmente podem ser usados ​​em diversas áreas, mas seu formato dificulta o trabalho com peças com perfil profundo e curvas, como conjuntos de tubos de aço inoxidável soldados. O formato do perfil do disco de tipo 29 facilita o trabalho de operadores que precisam lixar superfícies curvas e planas combinadas. O disco de tipo 29 faz isso aumentando a área de contato da superfície, o que significa que o operador não precisa gastar muito tempo lixando em cada local – uma boa estratégia para reduzir o acúmulo de calor.
Na verdade, isso se aplica a qualquer rebolo. Ao esmerilhar, o operador não deve permanecer no mesmo lugar por muito tempo. Suponha que um operador esteja removendo metal de um filete de vários metros de comprimento. Ele pode acionar o rebolo em movimentos curtos para cima e para baixo, mas isso pode causar superaquecimento da peça de trabalho, pois mantém o rebolo em uma pequena área por um longo período. Para reduzir a entrada de calor, o operador pode executar toda a solda em uma direção em uma ponta, depois levantar a ferramenta (permitindo que a peça de trabalho esfrie) e passar a peça de trabalho na mesma direção na outra ponta. Outros métodos funcionam, mas todos têm uma coisa em comum: evitam o superaquecimento mantendo o rebolo em movimento.
Isso também é facilitado pelos métodos amplamente utilizados de "pentear". Suponha que o operador esteja retificando uma solda de topo em uma posição plana. Para reduzir o estresse térmico e a escavação excessiva, ele evitou empurrar a retificadora ao longo da junta. Em vez disso, ele começa na extremidade e desliza a retificadora ao longo da junta. Isso também evita que a roda afunde muito no material.
É claro que qualquer técnica pode superaquecer o metal se o operador trabalhar muito devagar. Se você trabalhar muito devagar, o operador superaquecerá a peça; se você se mover muito rápido, o lixamento pode levar muito tempo. Encontrar o ponto ideal para a velocidade de avanço geralmente requer experiência. Mas se o operador não estiver familiarizado com o trabalho, ele pode lixar a sucata para "sentir" a taxa de avanço apropriada para a peça.
A estratégia de acabamento depende das condições da superfície do material ao entrar e sair do setor de acabamento. Determine um ponto inicial (condição da superfície obtida) e um ponto final (acabamento necessário) e, em seguida, elabore um plano para encontrar o melhor caminho entre esses dois pontos.
Muitas vezes, o melhor caminho não começa com um abrasivo altamente agressivo. Isso pode parecer contraintuitivo. Afinal, por que não começar com areia grossa para obter uma superfície áspera e depois passar para uma areia mais fina? Não seria muito ineficiente começar com um abrasivo mais fino?
Não necessariamente, isso novamente tem a ver com a natureza da comparação. À medida que uma granulação mais fina é alcançada em cada etapa, o condicionador substitui arranhões mais profundos por outros cada vez mais finos. Se eles começarem com uma lixa de granulação 40 ou uma lixadeira, eles deixarão arranhões profundos no metal. Seria ótimo se esses arranhões deixassem a superfície mais próxima do acabamento desejado, e é por isso que existem materiais de acabamento de granulação 40 disponíveis. No entanto, se um cliente solicitar um acabamento nº 4 (lixamento direcional), os arranhões profundos deixados pela granulação nº 40 demoram muito para serem removidos. Os artesãos usam vários tamanhos de granulação ou gastam muito tempo usando abrasivos de granulação fina para remover esses arranhões grandes e substituí-los por outros menores. Tudo isso não é apenas ineficiente, mas também aquece demais a peça de trabalho.
É claro que usar abrasivos de granulação fina em superfícies ásperas pode ser lento e, combinado com uma técnica inadequada, resulta em muito calor. Discos dois em um ou escalonados podem ajudar com isso. Esses discos incluem panos abrasivos combinados com materiais de tratamento de superfície. Eles permitem que o artesão use abrasivos para remover material, deixando um acabamento mais liso.
A próxima etapa do acabamento pode incluir o uso de tecidos não-tecidos, o que ilustra outra característica única do acabamento: o processo funciona melhor com ferramentas elétricas de velocidade variável. Uma esmerilhadeira angular operando a 10.000 rpm pode lidar com alguns materiais abrasivos, mas derreterá completamente alguns materiais não-tecidos. Por esse motivo, os finalizadores reduzem a velocidade para 3.000 a 6.000 rpm antes do acabamento de não-tecidos. É claro que a velocidade exata depende da aplicação e dos consumíveis. Por exemplo, os tambores de não-tecidos normalmente giram a uma velocidade de 3.000 a 4.000 rpm, enquanto os discos de tratamento de superfície normalmente giram a uma velocidade de 4.000 a 6.000 rpm.
Ter as ferramentas certas (esmerilhadeiras de velocidade variável, diversos materiais de acabamento) e determinar o número ideal de etapas basicamente fornece um mapa que mostra o melhor caminho entre o material recebido e o acabado. O caminho exato depende da aplicação, mas aparadores experientes seguem esse caminho usando métodos de aparagem semelhantes.
Rolos não-tecidos completam a superfície de aço inoxidável. Para um acabamento eficiente e uma vida útil ideal dos consumíveis, diferentes materiais de acabamento operam em diferentes velocidades de rotação.
Primeiro, eles levam tempo. Se perceberem que uma peça fina de aço inoxidável está esquentando, param de terminar em um ponto e começam em outro. Ou podem estar trabalhando em dois artefatos diferentes ao mesmo tempo. Trabalham um pouco em um e depois no outro, dando tempo para a outra peça esfriar.
Ao polir para um acabamento espelhado, o polidor pode fazer o polimento cruzado com o tambor ou disco de polimento na direção perpendicular à etapa anterior. O lixamento cruzado destaca áreas que deveriam se fundir com o padrão de riscos anterior, mas ainda não confere à superfície um acabamento espelhado nº 8. Após a remoção de todos os riscos, será necessário um pano de feltro e uma almofada de polimento para criar o acabamento brilhante desejado.
Para obter o acabamento ideal, os fabricantes devem fornecer aos finalizadores as ferramentas certas, incluindo ferramentas e materiais reais, bem como ferramentas de comunicação, como a criação de amostras padrão para determinar a aparência de um determinado acabamento. Essas amostras (afixadas ao lado do departamento de acabamento, em materiais de treinamento e na literatura de vendas) ajudam a manter todos na mesma sintonia.
No que diz respeito às ferramentas propriamente ditas (incluindo ferramentas elétricas e abrasivos), a geometria de algumas peças pode ser desafiadora até mesmo para a equipe de acabamento mais experiente. Ferramentas profissionais ajudarão nisso.
Suponha que um operador precise montar um tubo de aço inoxidável de parede fina. O uso de discos flap ou mesmo tambores pode causar problemas, superaquecimento e, às vezes, até mesmo um ponto achatado no próprio tubo. É aqui que as lixadeiras de cinta projetadas para tubos podem ajudar. A cinta transportadora cobre a maior parte do diâmetro do tubo, distribuindo os pontos de contato, aumentando a eficiência e reduzindo a entrada de calor. No entanto, como em tudo o mais, o profissional ainda precisa mover a lixadeira de cinta para um local diferente para reduzir o acúmulo excessivo de calor e evitar o azulamento.
O mesmo se aplica a outras ferramentas profissionais de acabamento. Considere uma lixadeira de cinta projetada para locais de difícil acesso. Um finalizador pode usá-la para fazer uma solda de filete entre duas tábuas em um ângulo agudo. Em vez de mover a lixadeira de cinta de dedo verticalmente (como se estivesse escovando os dentes), o técnico a move horizontalmente ao longo da borda superior da solda de filete e depois ao longo da inferior, garantindo que a lixadeira de dedo não fique no mesmo lugar por muito tempo.
Soldar, lixar e dar acabamento ao aço inoxidável traz consigo outro desafio: garantir a passivação adequada. Após todos esses problemas, será que ainda havia alguma contaminação na superfície do material que impedisse a formação natural de uma camada de cromo no aço inoxidável em toda a superfície? A última coisa que um fabricante precisa é de um cliente irritado reclamando de peças enferrujadas ou sujas. É aqui que entram a limpeza adequada e a rastreabilidade.
A limpeza eletroquímica pode ajudar a remover contaminantes para garantir a passivação adequada, mas quando essa limpeza deve ser realizada? Depende da aplicação. Se os fabricantes limpam o aço inoxidável para garantir a passivação completa, geralmente o fazem imediatamente após a soldagem. A não observância dessa recomendação significa que o meio de acabamento pode absorver contaminantes superficiais da peça e distribuí-los para outros locais. No entanto, para algumas aplicações críticas, os fabricantes podem adicionar etapas de limpeza adicionais — talvez até mesmo testar a passivação adequada antes que o aço inoxidável saia da fábrica.
Suponha que um fabricante esteja soldando um importante componente de aço inoxidável para a indústria nuclear. Um soldador profissional a arco de tungstênio cria uma costura lisa com aparência perfeita. Mas, novamente, esta é uma aplicação crítica. Um membro do departamento de acabamento usa uma escova conectada a um sistema de limpeza eletroquímica para limpar a superfície de uma solda. Ele então lixou a solda com um abrasivo não tecido e um pano de limpeza e finalizou tudo até obter uma superfície lisa. Em seguida, vem a última escovação com um sistema de limpeza eletroquímica. Após um ou dois dias de inatividade, use um testador portátil para verificar se a peça foi passivada corretamente. Os resultados, registrados e salvos com o trabalho, mostraram que a peça estava totalmente passivada antes de sair da fábrica.
Na maioria das fábricas, a retificação, o acabamento e a limpeza da passivação do aço inoxidável geralmente ocorrem em etapas subsequentes. Na verdade, geralmente são realizados pouco antes da entrega do trabalho.
Peças usinadas incorretamente geram alguns dos refugos e retrabalhos mais caros, por isso faz sentido que os fabricantes reavaliem seus departamentos de lixamento e acabamento. Melhorias na retificação e acabamento ajudam a eliminar gargalos importantes, melhorar a qualidade, eliminar dores de cabeça e, principalmente, aumentar a satisfação do cliente.
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