Sudurile longitudinale din barele de oțel inoxidabil sunt debavurate electrochimic pentru a asigura o pasivizare corespunzătoare. Imagine oferită de Walter Surface Technologies
Imaginați-vă că un producător încheie un contract pentru fabricarea unui produs cheie din oțel inoxidabil. Secțiunile de tablă și țeavă sunt tăiate, îndoite și sudate înainte de a fi trimise la stația de finisare. Piesa este alcătuită din plăci sudate vertical pe țeavă. Sudurile arată bine, dar nu este prețul ideal pe care îl caută un cumpărător. Drept urmare, șlefuitorul petrece timp îndepărtând mai mult metal de sudură decât de obicei. Apoi, din păcate, a apărut o nuanță albastră distinctă pe suprafață - un semn clar al unui aport prea mare de căldură. În acest caz, aceasta înseamnă că piesa nu va îndeplini cerințele clientului.
Adesea efectuate manual, șlefuirea și finisarea necesită dexteritate și măiestrie. Greșelile de finisare pot fi foarte costisitoare, având în vedere toată valoarea acordată piesei de prelucrat. Adăugarea de materiale sensibile la căldură scumpe, cum ar fi oțelul inoxidabil, costurile de refacere și instalare a rebuturilor pot fi mai mari. Combinate cu complicații precum contaminarea și defecțiunile de pasivizare, o operațiune de oțel inoxidabil cândva profitabilă poate deveni neprofitabilă sau chiar poate dăuna reputației.
Cum previn producătorii toate acestea? Aceștia pot începe prin a-și extinde cunoștințele despre șlefuire și finisare, înțelegând rolurile pe care le joacă și modul în care afectează piesele de prelucrat din oțel inoxidabil.
Acestea nu sunt sinonime. De fapt, fiecare persoană are obiective fundamental diferite. Șlefuirea îndepărtează materiale precum bavurile și excesul de metal sudat, în timp ce finisarea oferă un finisaj fin suprafeței metalice. Confuzia este de înțeles, având în vedere că cei care șlefuiesc cu corpuri abrazive mari îndepărtează foarte repede mult metal, iar în timpul procesului pot rămâne zgârieturi foarte adânci. Dar la șlefuire, zgârieturile sunt doar o consecință, scopul este de a îndepărta rapid materialul, mai ales atunci când se lucrează cu metale sensibile la căldură, cum ar fi oțelul inoxidabil.
Finisarea se face în etape, operatorul începând cu o granulație mai grosieră și progresând cu pietre de șlefuit mai fine, abrazive nețesute și, eventual, pâslă și pastă de lustruit pentru a obține un finisaj oglindă. Scopul este de a obține un anumit finisaj final (model de zgârieturi). Fiecare etapă (granulație mai fină) elimină zgârieturile mai adânci din etapa anterioară și le înlocuiește cu zgârieturi mai mici.
Întrucât rectificarea și finisarea au scopuri diferite, adesea nu se completează reciproc și se pot opune reciproc dacă se utilizează o strategie greșită în ceea ce privește consumabilele. Pentru a îndepărta excesul de metal sudat, operatorul face zgârieturi foarte adânci cu o piatră abrazivă, apoi transmite piesa operatorului de rectificare, care acum trebuie să petreacă mult timp îndepărtând aceste zgârieturi adânci. Această secvență de la rectificare la finisare poate fi în continuare cea mai eficientă modalitate de a satisface cerințele de finisare ale clienților. Dar, din nou, acestea nu sunt procese suplimentare.
Suprafețele pieselor de prelucrat proiectate pentru prelucrabilitate nu necesită, în general, șlefuire sau finisare. Piesele care sunt șlefuite o fac doar deoarece șlefuirea este cea mai rapidă modalitate de a îndepărta sudurile sau alte materiale, iar zgârieturile adânci lăsate de discul abraziv sunt exact ceea ce și-a dorit clientul. Piesele care necesită doar finisare sunt fabricate în așa fel încât nu este necesară îndepărtarea excesivă de material. Un exemplu tipic este o piesă din oțel inoxidabil cu o sudură frumoasă protejată de un electrod de tungsten care trebuie pur și simplu amestecat și potrivit cu modelul de finisare al substratului.
Mașinile de șlefuit cu discuri cu îndepărtare redusă de material pot pune probleme serioase atunci când se lucrează cu oțel inoxidabil. De asemenea, supraîncălzirea poate provoca îngălbenirea și modificarea proprietăților materialului. Scopul este de a menține oțelul inoxidabil cât mai rece posibil pe tot parcursul procesului.
În acest scop, este util să selectați discul abraziv cu cea mai rapidă rată de îndepărtare a așchiilor pentru aplicație și buget. Discurile abrazive din zirconiu abrazează mai repede decât cele din alumină, dar discurile ceramice funcționează cel mai bine în majoritatea cazurilor.
Particulele ceramice extrem de puternice și ascuțite sunt uzate într-un mod unic. Pe măsură ce se dezintegrează treptat, nu devin plate, ci își păstrează o muchie ascuțită. Aceasta înseamnă că pot îndepărta material foarte rapid, adesea de câteva ori mai repede decât alte corpuri abrazive. În general, acest lucru face ca pietrele abrazive ceramice să merite banii. Sunt ideale pentru prelucrarea oțelului inoxidabil, deoarece îndepărtează rapid așchiile mari și generează mai puțină căldură și deformare.
Indiferent de piatra abrazivă aleasă de un producător, trebuie avută în vedere potențiala contaminare. Majoritatea producătorilor știu că nu pot folosi aceeași piatră abrazivă atât pentru oțel carbon, cât și pentru oțel inoxidabil. Mulți oameni separă fizic operațiunile de rectificare a oțelului carbon și a oțelului inoxidabil. Chiar și scânteile minuscule de oțel carbon care cad pe piesele din oțel inoxidabil pot cauza probleme de contaminare. Multe industrii, cum ar fi industria farmaceutică și cea nucleară, solicită ca consumabilele să fie clasificate ca nepoluante. Aceasta înseamnă că piatra abrazivă din oțel inoxidabil trebuie să fie practic lipsită (mai puțin de 0,1%) de fier, sulf și clor.
Corpurile de șlefuit nu se șlefuiesc singure, ci au nevoie de o unealtă electrică. Oricine poate promova beneficiile corpurilor de șlefuit sau ale sculelor electrice, dar realitatea este că sculele electrice și corpurile lor de șlefuit funcționează ca un sistem. Corpurile de șlefuit ceramice sunt concepute pentru polizoare unghiulare cu o anumită putere și cuplu. În timp ce unele polizoare pneumatice au specificațiile necesare, în majoritatea cazurilor șlefuirea corpurilor ceramice se face cu scule electrice.
Polizoarele cu putere și cuplu insuficiente pot cauza probleme serioase chiar și cu cele mai moderne abrazive. Lipsa de putere și cuplu poate face ca sculele să încetinească semnificativ sub presiune, împiedicând practic particulele ceramice de pe discul abraziv să facă ceea ce sunt concepute pentru a face: îndepărtarea rapidă a bucăților mari de metal, reducând astfel cantitatea de material termic care intră în discul abraziv.
Acest lucru exacerbează cercul vicios: șlefuitorii văd că nu se îndepărtează niciun material, așa că instinctiv apasă mai tare, ceea ce, la rândul său, creează exces de căldură și îngălbenire. Ajung să apese atât de tare încât roțile se glazează, ceea ce îi obligă să lucreze mai mult și să genereze mai multă căldură înainte de a-și da seama că trebuie să schimbe roțile. Dacă lucrați în acest fel cu tuburi sau foi subțiri, acestea ajung să treacă direct prin material.
Desigur, dacă operatorii nu sunt instruiți corespunzător, chiar și cu cele mai bune unelte, acest cerc vicios poate apărea, mai ales când vine vorba de presiunea pe care o exercită asupra piesei de prelucrat. Cea mai bună practică este să vă apropiați cât mai mult posibil de curentul nominal al polizorului. Dacă operatorul folosește un polizor de 10 amperi, trebuie să apese atât de tare încât polizorul să consume aproximativ 10 amperi.
Utilizarea unui ampermetru poate ajuta la standardizarea operațiunilor de șlefuire dacă un producător prelucrează o cantitate mare de oțel inoxidabil scump. Desigur, puține operațiuni utilizează de fapt un ampermetru în mod regulat, așa că este recomandat să ascultați cu atenție. Dacă operatorul aude și simte că turația scade rapid, este posibil să apese prea tare.
Ascultarea atingerilor prea ușoare (adică a unei presiuni prea mici) poate fi dificilă, așa că atenția la fluxul scânteilor poate fi de ajutor în acest caz. Șlefuirea oțelului inoxidabil produce scântei mai închise la culoare decât oțelul carbon, dar acestea ar trebui să fie totuși vizibile și să iasă uniform din zona de lucru. Dacă operatorul vede brusc mai puține scântei, acest lucru se poate datora faptului că nu se aplică suficientă forță sau că nu s-a lustruit roata.
Operatorii trebuie să mențină, de asemenea, un unghi de lucru constant. Dacă se apropie de piesa de prelucrat la un unghi aproape drept (aproape paralel cu piesa de prelucrat), pot provoca o supraîncălzire semnificativă; dacă se apropie la un unghi prea mare (aproape vertical), riscă să izbească muchia discului în metal. Dacă utilizează un disc de tip 27, ar trebui să se apropie de piesa de prelucrat la un unghi de 20 până la 30 de grade. Dacă au discuri de tip 29, unghiul lor de lucru ar trebui să fie de aproximativ 10 grade.
Discurile abrazive de tip 28 (conice) sunt utilizate de obicei pentru șlefuirea suprafețelor plane pentru a îndepărta materialul pe căi de șlefuire mai largi. Aceste discuri conice funcționează cel mai bine și la unghiuri de șlefuire mai mici (în jur de 5 grade), astfel încât ajută la reducerea oboselii operatorului.
Aceasta introduce un alt factor important: alegerea tipului potrivit de piatră abrazivă. Piatra abrazivă de tip 27 are un punct de contact pe suprafața metalică, piatra abrazivă de tip 28 are o linie de contact datorită formei sale conice, iar piatra abrazivă de tip 29 are o suprafață de contact.
Cele mai comune discuri abrazive de tip 27 din prezent pot face treaba în multe domenii, dar forma lor face dificilă lucrul cu piese profilate adânc și curbe, cum ar fi ansamblurile de tuburi sudate din oțel inoxidabil. Forma profilului discului abraziv de tip 29 facilitează munca operatorilor care trebuie să rectifice suprafețe curbate și plane combinate. Discul abraziv de tip 29 face acest lucru prin creșterea suprafeței de contact, ceea ce înseamnă că operatorul nu trebuie să petreacă mult timp rectificând în fiecare locație - o strategie bună pentru a reduce acumularea de căldură.
De fapt, acest lucru se aplică oricărei pietre abrazive. La rectificare, operatorul nu ar trebui să stea în același loc pentru o perioadă lungă de timp. Să presupunem că un operator îndepărtează metal dintr-o racordare lungă de câțiva metri. Aceasta poate acționa piatra abrazivă în mișcări scurte în sus și în jos, dar acest lucru poate cauza supraîncălzirea piesei de prelucrat, deoarece menține piatra abrazivă într-o zonă mică pentru o perioadă lungă de timp. Pentru a reduce aportul de căldură, operatorul poate rula întreaga sudură într-o singură direcție la un vârf, apoi ridică scula (permițând piesei de prelucrat să se răcească) și trece piesa de prelucrat în aceeași direcție la celălalt vârf. Alte metode funcționează, dar toate au un lucru în comun: evită supraîncălzirea menținând piatra abrazivă în mișcare.
Acest lucru este, de asemenea, ajutat de metodele utilizate pe scară largă de „pieptănare”. Să presupunem că operatorul rectifică o sudură cap la cap într-o poziție plană. Pentru a reduce stresul termic și săparea excesivă, a evitat împingerea polizorului de-a lungul îmbinării. În schimb, începe de la capăt și acționează polizorul de-a lungul îmbinării. Acest lucru previne, de asemenea, ca discul să se afunde prea adânc în material.
Desigur, orice tehnică poate supraîncălzi metalul dacă operatorul lucrează prea lent. Dacă lucrați prea lent, operatorul va supraîncălzi piesa de prelucrat; dacă vă mișcați prea repede, șlefuirea poate dura mult timp. Găsirea punctului optim pentru viteza de avans necesită de obicei experiență. Dar dacă operatorul nu este familiarizat cu lucrarea, poate rectifica deșeurile pentru a „simți” viteza de avans adecvată pentru piesa de prelucrat.
Strategia de finisare depinde de starea suprafeței materialului la intrarea și ieșirea acestuia din departamentul de finisare. Determinați un punct de pornire (starea suprafeței obținută) și un punct final (finisarea necesară), apoi faceți un plan pentru a găsi cea mai bună cale între aceste două puncte.
Adesea, cea mai bună cale nu începe cu un abraziv foarte agresiv. Acest lucru poate părea contraintuitiv. La urma urmei, de ce să nu începem cu nisip grosier pentru a obține o suprafață rugoasă și apoi să trecem la nisip mai fin? Nu ar fi foarte ineficient să începem cu o granulație mai fină?
Nu neapărat, acest lucru are din nou legătură cu natura comparației. Pe măsură ce în fiecare etapă se obține o granulație mai fină, balsamul înlocuiește zgârieturile mai adânci cu unele din ce în ce mai fine. Dacă încep cu șmirghel cu granulație 40 sau cu o tăviță basculantă, vor lăsa zgârieturi adânci pe metal. Ar fi minunat dacă aceste zgârieturi ar aduce suprafața mai aproape de finisajul dorit, motiv pentru care există materiale de finisare cu granulație 40 disponibile. Cu toate acestea, dacă un client solicită un finisaj #4 (șlefuire direcțională), zgârieturile adânci lăsate de granulația #40 necesită mult timp pentru a fi îndepărtate. Meșterii fie apelează la granulații multiple, fie petrec mult timp folosind abrazivi cu granulație fină pentru a îndepărta acele zgârieturi mari și a le înlocui cu unele mai mici. Toate acestea nu sunt doar ineficiente, ci și încălzesc prea mult piesa de prelucrat.
Desigur, utilizarea abrazivilor cu granulație fină pe suprafețe rugoase poate fi lentă și, combinată cu o tehnică deficitară, duce la o căldură prea mare. Discurile două-în-unu sau decalate pot ajuta în acest sens. Aceste discuri includ lavete abrazive combinate cu materiale de tratare a suprafeței. Acestea permit în mod eficient meșteșugarilor să utilizeze abrazivi pentru a îndepărta materialul, lăsând în același timp un finisaj mai neted.
Următorul pas în finisare poate include utilizarea de materiale nețesute, ceea ce ilustrează o altă caracteristică unică de finisare: procesul funcționează cel mai bine cu scule electrice cu viteză variabilă. O polizor unghiular care funcționează la 10.000 rpm poate prelucra unele materiale abrazive, dar va topi complet unele materiale nețesute. Din acest motiv, mașinile de finisat reduc turația la 3.000-6.000 rpm înainte de a finisa materialele nețesute. Desigur, viteza exactă depinde de aplicație și de consumabile. De exemplu, tamburele pentru materiale nețesute se rotesc de obicei la 3.000 până la 4.000 rpm, în timp ce discurile de tratare a suprafețelor se rotesc de obicei la 4.000 până la 6.000 rpm.
Deținerea uneltelor potrivite (polizoare cu viteză variabilă, diverse materiale de finisare) și determinarea numărului optim de pași oferă practic o hartă care arată cea mai bună cale între materialul primit și cel finit. Calea exactă depinde de aplicație, dar specialiștii în tăiere cu experiență urmează această cale folosind metode de tăiere similare.
Rolele nețesute completează suprafața din oțel inoxidabil. Pentru o finisare eficientă și o durată de viață optimă a consumabilelor, diferite materiale de finisare funcționează la viteze de rotație diferite.
În primul rând, își iau timp. Dacă văd că o bucată subțire de oțel inoxidabil se încălzește, se opresc din finisat într-un loc și încep în altul. Sau ar putea lucra la două artefacte diferite în același timp. Lucrează puțin la una și apoi la cealaltă, dând celeilalte piese timp să se răcească.
La lustruirea până la un finisaj oglindă, lustruitorul poate lustrui încrucișat cu tamburul sau discul de lustruit în direcția perpendiculară față de etapa anterioară. Șlefuirea încrucișată evidențiază zonele care ar trebui să se îmbine cu modelul anterior de zgârieturi, dar totuși nu aduce suprafața la un finisaj oglindă #8. După ce toate zgârieturile au fost îndepărtate, vor fi necesare o lavetă de pâslă și un disc de lustruit pentru a crea finisajul lucios dorit.
Pentru a obține finisajul potrivit, producătorii trebuie să ofere finisorilor instrumentele potrivite, inclusiv unelte și materiale reale, precum și instrumente de comunicare, cum ar fi crearea de mostre standard pentru a determina cum ar trebui să arate un anumit finisaj. Aceste mostre (afișate lângă departamentul de finisare, în documentele de instruire și în documentația de vânzări) ajută la menținerea tuturor pe aceeași lungime de undă.
În ceea ce privește prelucrarea sculelor (inclusiv scule electrice și abrazive), geometria unor piese poate fi dificilă chiar și pentru cea mai experimentată echipă de finisare. Acest lucru va ajuta sculele profesionale.
Să presupunem că un operator trebuie să asambleze o țeavă din oțel inoxidabil cu pereți subțiri. Utilizarea discurilor lamelare sau chiar a tamburelor poate duce la probleme, supraîncălzire și uneori chiar la o aplatizare a tubului în sine. Aici pot ajuta șlefuitoarele cu bandă proiectate pentru țevi. Banda transportoare acoperă cea mai mare parte a diametrului țevii, distribuind punctele de contact, crescând eficiența și reducând aportul de căldură. Cu toate acestea, ca în cazul oricărui alt lucru, meșterul trebuie să mute șlefuitorul cu bandă într-o altă locație pentru a reduce acumularea excesivă de căldură și a evita îngălbenirea.
Același lucru este valabil și pentru alte unelte profesionale de finisare. Luați în considerare o șlefuitoare cu bandă concepută pentru locuri greu accesibile. Un finisor o poate folosi pentru a realiza o sudură de colț între două plăci la un unghi ascuțit. În loc să miște șlefuitorul cu bandă pe verticală (cam ca și cum s-ar spăla pe dinți), tehnicianul o mișcă pe orizontală de-a lungul marginii superioare a sudurii de colț și apoi de-a lungul celei inferioare, asigurându-se că șlefuitorul cu bandă nu stă prea mult timp într-un singur loc.
Sudarea, șlefuirea și finisarea oțelului inoxidabil vin cu o altă provocare: asigurarea unei pasivări corespunzătoare. După toate aceste perturbări, a rămas vreo contaminare pe suprafața materialului care ar împiedica formarea naturală a unui strat de crom din oțel inoxidabil pe întreaga suprafață? Ultimul lucru de care are nevoie un producător este un client supărat care se plânge de piesele ruginite sau murdare. Aici intervin curățarea și trasabilitatea corespunzătoare.
Curățarea electrochimică poate ajuta la îndepărtarea contaminanților pentru a asigura o pasivizare corectă, dar când ar trebui efectuată această curățare? Depinde de aplicație. Dacă producătorii curăță oțelul inoxidabil pentru a asigura o pasivizare completă, de obicei o fac imediat după sudare. Nerespectarea acestei proceduri înseamnă că mediul de finisare poate absorbi contaminanții de suprafață de pe piesa de prelucrat și îi poate distribui în alte locații. Cu toate acestea, pentru unele aplicații critice, producătorii pot adăuga etape suplimentare de curățare - poate chiar testarea pasivării corecte înainte ca oțelul inoxidabil să părăsească podeaua fabricii.
Să presupunem că un producător sudează o componentă importantă din oțel inoxidabil pentru industria nucleară. Un sudor profesionist cu arc de tungsten creează o îmbinare netedă care arată perfect. Dar, din nou, aceasta este o aplicație critică. Un membru al departamentului de finisare folosește o perie conectată la un sistem de curățare electrochimică pentru a curăța suprafața unei suduri. Apoi șlefuiește sudura cu un material abraziv nețesut și o lavetă de ștergere și finisează totul până la o suprafață netedă. Apoi vine ultima perie cu un sistem de curățare electrochimică. După o zi sau două de nefuncționare, folosește un tester portabil pentru a verifica dacă piesa este pasivată corespunzător. Rezultatele, înregistrate și salvate odată cu lucrarea, au arătat că piesa a fost complet pasivată înainte de a părăsi fabrica.
În majoritatea fabricilor, șlefuirea, finisarea și curățarea pasivării oțelului inoxidabil au loc de obicei în etape ulterioare. De fapt, acestea sunt de obicei efectuate cu puțin timp înainte de predarea lucrării.
Piesele prelucrate necorespunzător generează unele dintre cele mai scumpe deșeuri și prelucrări, așa că este logic ca producătorii să își analizeze din nou departamentele de șlefuire și finisare. Îmbunătățirile în șlefuire și finisare ajută la eliminarea blocajelor cheie, la îmbunătățirea calității, la eliminarea durerilor de cap și, cel mai important, la creșterea satisfacției clienților.
FABRICATOR este revista lider în America de Nord dedicată fabricării și formării oțelului. Revista publică știri, articole tehnice și povești de succes care permit producătorilor să își facă treaba mai eficient. FABRICATOR activează în industrie din 1970.
Acum, cu acces complet la ediția digitală The FABRICATOR, acces facil la resurse valoroase din industrie.
Ediția digitală a revistei The Tube & Pipe Journal este acum complet accesibilă, oferind acces facil la resurse valoroase din industrie.
Obțineți acces digital complet la Jurnalul STAMPING, care prezintă cele mai recente tehnologii, cele mai bune practici și știri din industrie pentru piața de ștanțare a metalelor.
Acum, cu acces digital complet la The Fabricator en Español, aveți acces facil la resurse valoroase din industrie.