Продольные сварные швы в прутках из нержавеющей стали подвергаются электрохимической зачистке для обеспечения надлежащей пассивации. Изображение предоставлено Walter Surface Technologies
Представьте себе, что производитель заключает контракт на производство ключевого продукта из нержавеющей стали. Листовой металл и секции труб разрезаются, гнутся и свариваются перед отправкой на финишную станцию. Деталь состоит из пластин, приваренных вертикально к трубе. Сварные швы выглядят хорошо, но это не идеальная цена, которую ищет покупатель. В результате шлифовщик тратит время на удаление большего количества сварного металла, чем обычно. Затем, увы, на поверхности появляется отчетливая синева — явный признак слишком большого подвода тепла. В данном случае это означает, что деталь не будет соответствовать требованиям заказчика.
Часто выполняемые вручную, шлифовка и отделка требуют ловкости и мастерства. Ошибки при отделке могут быть очень дорогостоящими, учитывая всю ценность, которая была вложена в заготовку. Добавление дорогих термочувствительных материалов, таких как нержавеющая сталь, затраты на переделку и установку лома могут быть выше. В сочетании с такими осложнениями, как загрязнение и отказы пассивации, некогда прибыльная операция по обработке нержавеющей стали может стать убыточной или даже нанести ущерб репутации.
Как производители могут предотвратить все это? Они могут начать с расширения своих знаний о шлифовке и отделке, понимания их роли и того, как они влияют на заготовки из нержавеющей стали.
Это не синонимы. На самом деле, у всех принципиально разные цели. Шлифовка удаляет такие материалы, как заусенцы и излишки металла сварного шва, в то время как финишная обработка обеспечивает чистовую отделку поверхности металла. Путаница понятна, учитывая, что те, кто шлифует большими шлифовальными кругами, очень быстро снимают много металла, и в процессе могут остаться очень глубокие царапины. Но при шлифовке царапины являются лишь следствием, цель — быстро удалить материал, особенно при работе с термочувствительными металлами, такими как нержавеющая сталь.
Отделка выполняется поэтапно, когда оператор начинает с более грубой зернистости и переходит к более мелким шлифовальным кругам, нетканым абразивам и, возможно, войлочной ткани и полировальной пасте для достижения зеркальной отделки. Цель состоит в том, чтобы достичь определенной окончательной отделки (рисунка царапины). Каждый шаг (более мелкая зернистость) удаляет более глубокие царапины от предыдущего шага и заменяет их более мелкими царапинами.
Поскольку шлифовка и отделка имеют разные цели, они часто не дополняют друг друга и могут играть друг против друга, если используется неправильная стратегия расходных материалов. Чтобы удалить излишки металла сварного шва, оператор делает очень глубокие царапины шлифовальным кругом, а затем передает деталь обточнику, которому теперь приходится тратить много времени на удаление этих глубоких царапин. Такая последовательность от шлифовки до отделки все еще может быть наиболее эффективным способом удовлетворения требований заказчика к отделке. Но, опять же, это не дополнительные процессы.
Поверхности деталей, предназначенные для обработки, как правило, не требуют шлифования или отделки. Детали, которые шлифуются, делают это только потому, что шлифование — самый быстрый способ удаления сварных швов или другого материала, а глубокие царапины, оставленные шлифовальным кругом, — это именно то, что хотел заказчик. Детали, которые требуют только отделки, изготавливаются таким образом, что не требуется чрезмерного удаления материала. Типичным примером является деталь из нержавеющей стали с красивым сварным швом, защищенным вольфрамовым электродом, который просто нужно смешать и подобрать к финишному рисунку подложки.
Шлифовальные машины с дисками с низкой производительностью съема материала могут создавать серьезные проблемы при работе с нержавеющей сталью. Аналогично, перегрев может привести к посинению и изменению свойств материала. Цель состоит в том, чтобы нержавеющая сталь оставалась максимально холодной в течение всего процесса.
Для этого полезно выбрать шлифовальный круг с самой высокой скоростью съема для данного применения и бюджета. Циркониевые круги шлифуют быстрее, чем оксид алюминия, но керамические круги работают лучше всего в большинстве случаев.
Чрезвычайно прочные и острые керамические частицы изнашиваются уникальным образом. По мере постепенного распада они не становятся плоскими, а сохраняют острый край. Это означает, что они могут снимать материал очень быстро, часто в несколько раз быстрее, чем другие шлифовальные круги. В целом, это делает керамические шлифовальные круги стоящими своих денег. Они идеально подходят для обработки нержавеющей стали, поскольку быстро удаляют крупную стружку и генерируют меньше тепла и деформации.
Независимо от того, какой шлифовальный круг выберет производитель, необходимо помнить о потенциальном загрязнении. Большинство производителей знают, что нельзя использовать один и тот же шлифовальный круг для углеродистой и нержавеющей стали. Многие физически разделяют операции шлифования углеродистой и нержавеющей стали. Даже крошечные искры углеродистой стали, падающие на детали из нержавеющей стали, могут вызвать проблемы с загрязнением. Во многих отраслях промышленности, таких как фармацевтическая и ядерная промышленность, требуется, чтобы расходные материалы были оценены как не загрязняющие окружающую среду. Это означает, что шлифовальные круги из нержавеющей стали должны практически не содержать (менее 0,1%) железа, серы и хлора.
Шлифовальные круги не шлифуют сами себя, им нужен электроинструмент. Кто угодно может рекламировать преимущества шлифовальных кругов или электроинструментов, но реальность такова, что электроинструменты и их шлифовальные круги работают как система. Керамические шлифовальные круги предназначены для угловых шлифовальных машин с определенной мощностью и крутящим моментом. Хотя некоторые пневматические шлифовальные машины имеют требуемые характеристики, в большинстве случаев шлифование керамических кругов выполняется с помощью электроинструментов.
Шлифовальные машины с недостаточной мощностью и крутящим моментом могут вызывать серьезные проблемы даже с самыми современными абразивами. Недостаток мощности и крутящего момента может привести к значительному замедлению инструмента под давлением, по сути, не давая керамическим частицам на шлифовальном круге выполнять то, для чего они предназначены: быстро удалять большие куски металла, тем самым уменьшая количество термического материала, попадающего в шлифовальный круг. шлифовальный круг.
Это усугубляет порочный круг: шлифовщики видят, что материал не удаляется, поэтому инстинктивно нажимают сильнее, что в свою очередь создает избыточное тепло и воронение. В итоге они нажимают так сильно, что засаливают круги, что заставляет их работать усерднее и вырабатывать больше тепла, прежде чем они понимают, что нужно менять круги. Если вы работаете таким образом с тонкими трубками или листами, они в конечном итоге проходят сквозь материал.
Конечно, если операторы не обучены должным образом, даже с лучшими инструментами этот порочный круг может возникнуть, особенно когда дело касается давления, которое они оказывают на заготовку. Лучше всего подбирать ток как можно ближе к номинальному току шлифовальной машины. Если оператор использует шлифовальную машину на 10 ампер, он должен нажимать так сильно, чтобы шлифовальная машина потребляла около 10 ампер.
Использование амперметра может помочь стандартизировать операции шлифования, если производитель обрабатывает большое количество дорогой нержавеющей стали. Конечно, немногие операции на самом деле используют амперметр на регулярной основе, поэтому лучше внимательно слушать. Если оператор слышит и чувствует, как обороты быстро падают, он может слишком сильно давить.
Слышать слишком легкие прикосновения (то есть слишком слабое давление) может быть сложно, поэтому в этом случае может помочь внимание к потоку искр. Шлифовка нержавеющей стали дает более темные искры, чем углеродистая сталь, но они все равно должны быть видны и равномерно выступать из рабочей зоны. Если оператор внезапно видит меньше искр, это может быть связано с тем, что он не приложил достаточно силы или не покрыл круг глазурью.
Операторы также должны поддерживать постоянный рабочий угол. Если они приближаются к заготовке под почти прямым углом (почти параллельно заготовке), они могут вызвать значительный перегрев; если они приближаются под слишком большим углом (почти вертикально), они рискуют ударить кромкой круга по металлу. Если они используют круг типа 27, они должны приближаться к работе под углом от 20 до 30 градусов. Если у них есть круги типа 29, их рабочий угол должен быть около 10 градусов.
Шлифовальные круги типа 28 (конические) обычно используются для шлифования плоских поверхностей для удаления материала на более широких шлифовальных траекториях. Эти конические круги также лучше всего работают при меньших углах шлифования (около 5 градусов), поэтому они помогают снизить утомляемость оператора.
Это вводит еще один важный фактор: выбор правильного типа шлифовального круга. Круг типа 27 имеет точку контакта с металлической поверхностью, круг типа 28 имеет линию контакта из-за своей конической формы, круг типа 29 имеет контактную поверхность.
Сегодня наиболее распространенные круги типа 27 могут выполнять работу во многих областях, но их форма затрудняет работу с глубокопрофильными деталями и изгибами, такими как сварные сборки труб из нержавеющей стали. Форма профиля круга типа 29 облегчает работу операторов, которым необходимо шлифовать комбинированные изогнутые и плоские поверхности. Круг типа 29 делает это за счет увеличения площади контакта поверхности, что означает, что оператору не нужно тратить много времени на шлифование в каждом месте — хорошая стратегия для снижения тепловыделения.
На самом деле, это относится к любому шлифовальному кругу. При шлифовании оператор не должен долго оставаться на одном месте. Предположим, оператор снимает металл с галтели длиной в несколько футов. Он может водить кругом короткими движениями вверх и вниз, но это может привести к перегреву заготовки, поскольку удерживает круг на небольшой площади в течение длительного периода времени. Чтобы уменьшить поступление тепла, оператор может выполнить всю сварку в одном направлении на одном носу, затем поднять инструмент (давая заготовке остыть) и провести заготовку в том же направлении на другом носу. Другие методы работают, но у всех них есть одна общая черта: они избегают перегрева, поддерживая движение шлифовального круга.
Этому также способствуют широко используемые методы «расчесывания». Предположим, что оператор шлифует стыковой сварной шов в плоском положении. Чтобы уменьшить термическое напряжение и чрезмерное копание, он избегает толкать шлифовальную машину вдоль стыка. Вместо этого он начинает с конца и ведет шлифовальную машину вдоль стыка. Это также предотвращает слишком глубокое погружение круга в материал.
Конечно, любая техника может перегреть металл, если оператор работает слишком медленно. Работайте слишком медленно, и оператор перегреет заготовку; если вы двигаетесь слишком быстро, шлифование может занять много времени. Поиск оптимальной скорости подачи обычно требует опыта. Но если оператор не знаком с работой, он может шлифовать лом, чтобы «почувствовать» подходящую скорость подачи для заготовки.
Стратегия отделки зависит от состояния поверхности материала, когда он входит и выходит из отдела отделки. Определите начальную точку (полученное состояние поверхности) и конечную точку (требуемая отделка), а затем составьте план, чтобы найти наилучший путь между этими двумя точками.
Часто лучший путь начинается не с очень агрессивного абразива. Это может показаться нелогичным. В конце концов, почему бы не начать с грубого песка, чтобы получить шероховатую поверхность, а затем перейти к более мелкому песку? Не будет ли очень неэффективно начинать с более мелкого зерна?
Не обязательно, это опять же связано с характером сравнения. По мере того, как на каждом этапе достигается более мелкая зернистость, кондиционер заменяет более глубокие царапины на более мелкие. Если они начинают с наждачной бумаги зернистостью 40 или откидной сковороды, они оставят глубокие царапины на металле. Было бы здорово, если бы эти царапины приближали поверхность к желаемой отделке, поэтому доступны материалы для отделки зернистостью 40. Однако, если клиент заказывает отделку № 4 (направленное шлифование), глубокие царапины, оставленные зернистостью № 40, удаляются долго. Мастера либо используют несколько размеров зернистости, либо тратят много времени на использование мелкозернистых абразивов, чтобы удалить эти большие царапины и заменить их более мелкими. Все это не только неэффективно, но и слишком сильно нагревает заготовку.
Конечно, использование мелкозернистых абразивов на грубых поверхностях может быть медленным и в сочетании с плохой техникой приводит к слишком большому нагреву. Два в одном или разнесенные диски могут помочь в этом. Эти диски включают абразивные ткани в сочетании с материалами для обработки поверхности. Они эффективно позволяют мастеру использовать абразивы для удаления материала, оставляя более гладкую отделку.
Следующий шаг в отделке может включать использование нетканых материалов, что иллюстрирует еще одну уникальную особенность отделки: процесс лучше всего работает с электроинструментами с переменной скоростью. Угловая шлифовальная машина, работающая на скорости 10 000 об/мин, может обрабатывать некоторые абразивные материалы, но она полностью расплавит некоторые нетканые материалы. По этой причине финишеры замедляются до 3000–6000 об/мин перед отделкой нетканых материалов. Конечно, точная скорость зависит от области применения и расходных материалов. Например, барабаны для нетканых материалов обычно вращаются со скоростью от 3000 до 4000 об/мин, в то время как диски для обработки поверхности обычно вращаются со скоростью от 4000 до 6000 об/мин.
Наличие правильных инструментов (шлифмашин с переменной скоростью, различные отделочные материалы) и определение оптимального количества шагов в основном дает карту, которая показывает наилучший путь между входящим и готовым материалом. Точный путь зависит от области применения, но опытные триммеры следуют этому пути, используя похожие методы обрезки.
Нетканые рулоны завершают поверхность нержавеющей стали. Для эффективной отделки и оптимального срока службы расходных материалов различные отделочные материалы работают с разной скоростью вращения.
Во-первых, они тратят время. Если они видят, что тонкий кусок нержавеющей стали нагревается, они прекращают работу в одном месте и начинают в другом. Или они могут работать над двумя разными артефактами одновременно. Поработайте немного над одним, а затем над другим, давая другому куску время остыть.
При полировке до зеркального блеска полировщик может выполнять перекрестную полировку полировальным барабаном или полировальным диском в направлении, перпендикулярном предыдущему шагу. Перекрестная шлифовка выделяет области, которые должны слиться с предыдущим рисунком царапин, но все еще не доводит поверхность до зеркального блеска #8. После удаления всех царапин понадобятся войлочная ткань и полировальный диск для создания желаемого глянцевого блеска.
Чтобы получить правильную отделку, производители должны предоставить отделочникам правильные инструменты, включая настоящие инструменты и материалы, а также средства коммуникации, такие как создание стандартных образцов для определения того, как должна выглядеть определенная отделка. Эти образцы (размещенные рядом с отделом отделки, в учебных материалах и в литературе по продажам) помогают всем быть на одной волне.
Что касается фактического инструментария (включая электроинструменты и абразивы), геометрия некоторых деталей может быть сложной даже для самой опытной команды по отделке. В этом помогут профессиональные инструменты.
Предположим, оператору нужно собрать тонкостенную трубу из нержавеющей стали. Использование лепестковых дисков или даже барабанов может привести к проблемам, перегреву, а иногда даже к плоскому пятну на самой трубе. Вот где могут помочь ленточные шлифовальные машины, предназначенные для труб. Ленточный конвейер охватывает большую часть диаметра трубы, распределяя точки контакта, увеличивая эффективность и уменьшая поступление тепла. Однако, как и со всем остальным, мастеру все равно нужно перемещать ленточную шлифовальную машину в другое место, чтобы уменьшить избыточное накопление тепла и избежать посинения.
То же самое относится и к другим профессиональным инструментам для отделки. Рассмотрим ленточную шлифовальную машину, предназначенную для труднодоступных мест. Отделочник может использовать ее для выполнения углового шва между двумя досками под острым углом. Вместо того чтобы перемещать ленточную шлифовальную машину вертикально (как будто чистишь зубы), техник перемещает ее горизонтально вдоль верхнего края углового шва, а затем вдоль нижнего, следя за тем, чтобы ленточная шлифовальная машина не оставалась на одном месте слишком долго. долго. долго.
Сварка, шлифовка и отделка нержавеющей стали сопряжены с еще одной проблемой: обеспечением надлежащей пассивации. Остались ли после всех этих нарушений какие-либо загрязнения на поверхности материала, которые могли бы помешать естественному образованию слоя хрома нержавеющей стали по всей поверхности? Последнее, что нужно производителю, — это разгневанный клиент, жалующийся на ржавые или грязные детали. Вот где в игру вступают надлежащая очистка и прослеживаемость.
Электрохимическая очистка может помочь удалить загрязнения, чтобы обеспечить надлежащую пассивацию, но когда следует проводить эту очистку? Это зависит от области применения. Если производители очищают нержавеющую сталь, чтобы обеспечить полную пассивацию, они обычно делают это сразу после сварки. Невыполнение этого требования означает, что финишная среда может впитать поверхностные загрязнения с заготовки и распространить их в другие места. Однако для некоторых критически важных областей применения производители могут добавлять дополнительные этапы очистки — возможно, даже тестирование на надлежащую пассивацию до того, как нержавеющая сталь покинет заводской цех.
Предположим, что производитель сваривает важный компонент из нержавеющей стали для ядерной промышленности. Профессиональный сварщик вольфрамовой дугой создает гладкий шов, который выглядит идеально. Но, опять же, это критическое применение. Сотрудник отдела отделки использует щетку, подключенную к системе электрохимической очистки, для очистки поверхности сварного шва. Затем он отшлифовал сварной шов нетканым абразивом и протирочной тканью и закончил все до гладкой поверхности. Затем идет последняя щетка с системой электрохимической очистки. После дня или двух простоя используйте портативный тестер, чтобы проверить деталь на надлежащую пассивацию. Результаты, записанные и сохраненные вместе с работой, показали, что деталь была полностью пассивирована перед отправкой с завода.
На большинстве производственных предприятий шлифовка, отделка и очистка пассивации нержавеющей стали обычно происходят на последующих этапах. Фактически, они обычно выполняются незадолго до сдачи работы.
Неправильно обработанные детали создают некоторые из самых дорогих отходов и переделок, поэтому производителям имеет смысл еще раз взглянуть на свои шлифовальные и отделочные цеха. Улучшения в шлифовке и отделке помогают устранить ключевые узкие места, повысить качество, устранить головные боли и, что самое важное, повысить удовлетворенность клиентов.
FABRICATOR — ведущий журнал по производству и формовке стали в Северной Америке. Журнал публикует новости, технические статьи и истории успеха, которые позволяют производителям выполнять свою работу более эффективно. FABRICATOR работает в отрасли с 1970 года.
Теперь с полным доступом к цифровому изданию The FABRICATOR вы получите легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Электронная версия журнала The Tube & Pipe Journal теперь полностью доступна, обеспечивая легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Получите полный цифровой доступ к журналу STAMPING, в котором представлены новейшие технологии, передовой опыт и отраслевые новости для рынка штамповки металлов.
Теперь, имея полный цифровой доступ к The Fabricator на испанском языке, вы получаете легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.