Поздовжні зварні шви на прутках з нержавіючої сталі електрохімічно видаляються задирки для забезпечення належної пасивації. Зображення надано Walter Surface Technologies.
Уявіть, що виробник укладає контракт на виробництво ключового виробу з нержавіючої сталі. Листовий метал і секції труб розрізаються, згинаються та зварюються перед відправкою на станцію оздоблення. Деталь складається з пластин, приварених вертикально до труби. Зварні шви виглядають добре, але це не ідеальна ціна, яку шукає покупець. В результаті шліфувальна машина витрачає час на видалення більше зварного металу, ніж зазвичай. Потім, на жаль, на поверхні з'являється чіткий синявий наліт – явна ознака надмірного підведення тепла. У цьому випадку це означає, що деталь не відповідатиме вимогам замовника.
Шліфування та фінішна обробка, які часто виконуються вручну, вимагають спритності та майстерності. Помилки в фінішній обробці можуть бути дуже дорогими, враховуючи всю цінність, яка була вкладена в заготовку. Додавання дорогих термочутливих матеріалів, таких як нержавіюча сталь, витрати на повторну обробку та встановлення металобрухту можуть бути вищими. У поєднанні з такими ускладненнями, як забруднення та невдачі пасивації, колись прибуткове виробництво нержавіючої сталі може стати збитковим або навіть зашкодити репутації.
Як виробники можуть запобігти всьому цьому? Вони можуть почати з розширення своїх знань про шліфування та фінішну обробку, розуміння їхніх ролей та впливу на заготовки з нержавіючої сталі.
Це не синоніми. Насправді, у кожного принципово різні цілі. Шліфування видаляє такі матеріали, як задирки та надлишок наплавленого металу, тоді як чистова обробка забезпечує чисте покриття поверхні металу. Плутанина зрозуміла, враховуючи, що ті, хто шліфує великими шліфувальними кругами, дуже швидко видаляють багато металу, і в процесі можуть залишитися дуже глибокі подряпини. Але під час шліфування подряпини є лише наслідком, метою є швидке видалення матеріалу, особливо при роботі з термочутливими металами, такими як нержавіюча сталь.
Фінішна обробка виконується поетапно, починаючи з грубішого зерна та переходячи до дрібніших шліфувальних кругів, нетканих абразивів та, можливо, фетрової тканини та полірувальної пасти для досягнення дзеркального блиску. Мета полягає в досягненні певного кінцевого результату (візерунка подряпин). Кожен крок (з дрібнішим зерном) видаляє глибші подряпини з попереднього кроку та замінює їх меншими.
Оскільки шліфування та чистова обробка мають різні цілі, вони часто не доповнюють одне одного та можуть взаємодіяти один з одним, якщо використовується неправильна стратегія використання витратних матеріалів. Щоб видалити надлишок наплавленого металу, оператор робить дуже глибокі подряпини шліфувальним кругом, а потім передає деталь обробнику, який тепер повинен витратити багато часу на видалення цих глибоких подряпин. Така послідовність від шліфування до чистової обробки все ще може бути найефективнішим способом задоволення вимог замовника до чистової обробки. Але знову ж таки, це не додаткові процеси.
Поверхні заготовок, розроблені для оброблюваності, зазвичай не потребують шліфування чи обробки. Деталі, які шліфуються, потребують цього лише тому, що шліфування – це найшвидший спосіб видалення зварних швів чи іншого матеріалу, а глибокі подряпини, залишені шліфувальним кругом, саме те, що хотів замовник. Деталі, які потребують лише обробки, виготовляються таким чином, що надмірне видалення матеріалу не потрібне. Типовим прикладом є деталь з нержавіючої сталі з гарним зварним швом, захищеним вольфрамовим електродом, який просто потрібно змішати та підібрати до візерунка обробки основи.
Шліфувальні верстати з дисками з низькою швидкістю знімання матеріалу можуть створювати серйозні проблеми під час роботи з нержавіючою сталлю. Так само, перегрів може призвести до посиніння та зміни властивостей матеріалу. Мета полягає в тому, щоб нержавіюча сталь залишалася якомога холоднішою протягом усього процесу.
Для цього корисно вибрати шліфувальний круг з найшвидшою швидкістю зняття матеріалу відповідно до застосування та бюджету. Цирконієві круги шліфуються швидше, ніж оксидні, але керамічні круги працюють найкраще в більшості випадків.
Надзвичайно міцні та гострі керамічні частинки зношуються унікальним чином. Поступово розпадаючись, вони не стають плоскими, а зберігають гострий край. Це означає, що вони можуть дуже швидко видаляти матеріал, часто в кілька разів швидше, ніж інші шліфувальні круги. Загалом, це робить керамічні шліфувальні круги вартими своїх грошей. Вони ідеально підходять для обробки нержавіючої сталі, оскільки швидко видаляють велику стружку та генерують менше тепла та деформації.
Незалежно від того, який шліфувальний круг обере виробник, слід враховувати потенційне забруднення. Більшість виробників знають, що не можна використовувати один і той самий шліфувальний круг як для вуглецевої, так і для нержавіючої сталі. Багато людей фізично розділяють операції шліфування вуглецевої та нержавіючої сталі. Навіть крихітні іскри вуглецевої сталі, що потрапляють на деталі з нержавіючої сталі, можуть спричинити проблеми із забрудненням. Багато галузей промисловості, такі як фармацевтична та ядерна, вимагають, щоб витратні матеріали класифікувалися як такі, що не забруднюють навколишнє середовище. Це означає, що шліфувальні круги з нержавіючої сталі повинні бути практично вільними (менше 0,1%) заліза, сірки та хлору.
Шліфувальні круги не шліфуються самі, для них потрібен електроінструмент. Будь-хто може рекламувати переваги шліфувальних кругів або електроінструментів, але реальність така, що електроінструменти та їхні шліфувальні круги працюють як система. Керамічні шліфувальні круги призначені для кутових шліфувальних машин з певною потужністю та крутним моментом. Хоча деякі пневматичні шліфувальні машини мають необхідні характеристики, у більшості випадків шліфування керамічних кругів виконується за допомогою електроінструментів.
Шліфувальні машини з недостатньою потужністю та крутним моментом можуть спричинити серйозні проблеми навіть із найсучаснішими абразивами. Відсутність потужності та крутного моменту може призвести до значного уповільнення інструменту під тиском, що по суті перешкоджає керамічним частинкам на шліфувальному кругу виконувати те, для чого вони призначені: швидко видаляти великі шматки металу, тим самим зменшуючи кількість термічного матеріалу, що потрапляє на шліфувальний круг.
Це посилює замкнене коло: шліфувальні машини бачать, що матеріал не видаляється, тому вони інстинктивно натискають сильніше, що, своєю чергою, створює надлишкове тепло та посиніння. Зрештою, вони натискають так сильно, що глазурують диски, що змушує їх працювати інтенсивніше та виробляти більше тепла, перш ніж вони усвідомлюють, що потрібно міняти диски. Якщо ви працюєте таким чином з тонкими трубами або листами, вони зрештою проходять прямо наскрізь матеріал.
Звичайно, якщо оператори не пройшли належного навчання, навіть з найкращими інструментами, це замкнене коло може виникнути, особливо коли йдеться про тиск, який вони чинять на заготовку. Найкраща практика — максимально наблизитися до номінального струму шліфувальної машини. Якщо оператор використовує шліфувальну машину на 10 ампер, він повинен натискати так сильно, щоб шліфувальна машина споживала близько 10 ампер.
Використання амперметра може допомогти стандартизувати операції шліфування, якщо виробник обробляє велику кількість дорогої нержавіючої сталі. Звичайно, мало які операції насправді використовують амперметр регулярно, тому краще уважно слухати. Якщо оператор чує та відчуває, що оберти швидко падають, можливо, він занадто сильно натискає.
Слухати занадто легкі дотики (тобто занадто слабкий тиск) може бути важко, тому в цьому випадку може допомогти увага до потоку іскор. Шліфування нержавіючої сталі дає темніші іскри, ніж вуглецева сталь, але вони все одно повинні бути видимими та рівномірно виступати з робочої зони. Якщо оператор раптом побачить менше іскор, це може бути пов'язано з недостатнім зусиллям або відсутністю глазурування круга.
Оператори також повинні підтримувати постійний робочий кут. Якщо вони підходять до заготовки майже під прямим кутом (майже паралельно до заготовки), це може призвести до значного перегріву; якщо вони підходять під занадто великим кутом (майже вертикально), вони ризикують врізатися краєм круга в метал. Якщо вони використовують круг типу 27, їм слід підходити до роботи під кутом від 20 до 30 градусів. Якщо у них є круги типу 29, їхній робочий кут повинен бути близько 10 градусів.
Шліфувальні круги типу 28 (конічні) зазвичай використовуються для шліфування плоских поверхонь для видалення матеріалу на ширших траєкторіях шліфування. Ці конічні круги також найкраще працюють за менших кутів шліфування (близько 5 градусів), що допомагає зменшити втому оператора.
Це вводить ще один важливий фактор: вибір правильного типу шліфувального круга. Круг типу 27 має металеву поверхню контакту, круг типу 28 має контактну лінію завдяки своїй конічній формі, круг типу 29 має контактну поверхню.
Найпоширеніші сьогодні круги типу 27 можуть виконувати роботу в багатьох областях, але їхня форма ускладнює роботу з глибоко профільованими деталями та вигинами, такими як зварні трубки з нержавіючої сталі. Форма профілю круга типу 29 полегшує роботу операторів, яким потрібно шліфувати комбіновані криволінійні та плоскі поверхні. Круг типу 29 робить це за рахунок збільшення площі контакту поверхні, що означає, що оператору не потрібно витрачати багато часу на шліфування в кожному місці – гарна стратегія для зменшення нагрівання.
Власне, це стосується будь-якого шліфувального круга. Під час шліфування оператор не повинен довго перебувати на одному місці. Припустимо, оператор знімає метал із закруглення довжиною кілька футів. Він може короткими рухами вгору та вниз переміщувати круг, але це може призвести до перегріву заготовки, оскільки круг утримується на невеликій ділянці протягом тривалого часу. Щоб зменшити підведення тепла, оператор може провести весь зварний шов в одному напрямку на одному кінці, потім підняти інструмент (дозволяючи заготовці охолонути) і провести заготовку в тому ж напрямку на іншому кінці. Інші методи працюють, але всі вони мають одну спільну рису: вони уникають перегріву, підтримуючи шліфувальний круг у русі.
Цьому також сприяють широко використовувані методи «розчісування». Припустимо, що оператор шліфує стиковий шов у плоскому положенні. Щоб зменшити термічне напруження та надмірне заглиблення, він уникав просування шліфувального верстата вздовж стику. Натомість він починає з кінця та веде шліфувальний верстат вздовж стику. Це також запобігає занадто глибокому зануренню круга в матеріал.
Звичайно, будь-яка техніка може перегріти метал, якщо оператор працює занадто повільно. Якщо працювати занадто повільно, оператор перегріє заготовку; якщо ви рухаєтесь занадто швидко, шліфування може зайняти багато часу. Визначення оптимальної швидкості подачі зазвичай вимагає досвіду. Але якщо оператор не знайомий з цією роботою, він може шліфувати брухт, щоб «відчути» відповідну швидкість подачі для заготовки.
Стратегія фінішної обробки залежить від стану поверхні матеріалу, коли він надходить та виходить з відділу фінішної обробки. Визначте початкову точку (отриманий стан поверхні) та кінцеву точку (необхідний рівень фінішної обробки), а потім складіть план для пошуку найкращого шляху між цими двома точками.
Часто найкращий шлях не починається з високоагресивного абразиву. Це може здатися нелогічним. Зрештою, чому б не почати з грубого піску, щоб отримати шорстку поверхню, а потім перейти до дрібнішого піску? Хіба не було б дуже неефективно починати з дрібнішого зерна?
Не обов'язково, це знову ж таки пов'язано з характером порівняння. Зі збільшенням дрібності на кожному кроці кондиціонер замінює глибші подряпини все дрібнішими. Якщо почати з наждачного паперу з зернистістю 40 або шліфувальної лопатки, на металі залишаться глибокі подряпини. Було б чудово, якби ці подряпини наблизили поверхню до бажаного результату, тому доступні матеріали для обробки з зернистістю 40. Однак, якщо клієнт запитує обробку №4 (спрямоване шліфування), глибокі подряпини, залишені зернистістю №40, видаляються довго. Майстри або використовують різні розміри зернистості, або витрачають багато часу на використання дрібнозернистих абразивів, щоб видалити ці великі подряпини та замінити їх меншими. Все це не тільки неефективно, але й занадто сильно нагріває заготовку.
Звичайно, використання дрібнозернистих абразивів на шорстких поверхнях може бути повільним процесом, а в поєднанні з неправильною технікою обробки призводить до надмірного нагрівання. У цьому можуть допомогти диски «два в одному» або диски, розташовані в шаховому порядку. Ці диски містять абразивні тканини в поєднанні з матеріалами для обробки поверхні. Вони ефективно дозволяють майстру використовувати абразиви для видалення матеріалу, залишаючи при цьому більш гладку поверхню.
Наступний крок у фінішній обробці може включати використання нетканих матеріалів, що ілюструє ще одну унікальну особливість фінішної обробки: процес найкраще працює з електроінструментами зі змінною швидкістю. Кутова шліфувальна машина, що працює на швидкості 10 000 об/хв, може обробляти деякі абразивні матеріали, але вона повністю розплавить деякі неткані матеріали. З цієї причини фінішні машини уповільнюють швидкість до 3000-6000 об/хв перед фінішною обробкою нетканих матеріалів. Звичайно, точна швидкість залежить від застосування та витратних матеріалів. Наприклад, барабани з нетканими матеріалами зазвичай обертаються зі швидкістю від 3000 до 4000 об/хв, тоді як диски для обробки поверхні зазвичай обертаються зі швидкістю від 4000 до 6000 об/хв.
Наявність правильних інструментів (шліфувальних машин зі змінною швидкістю, різних оздоблювальних матеріалів) та визначення оптимальної кількості кроків, по суті, забезпечує карту, яка показує найкращий шлях між вхідним та готовим матеріалом. Точний шлях залежить від застосування, але досвідчені обрізувачі дотримуються цього шляху, використовуючи схожі методи обрізки.
Неткані рулони доповнюють поверхню з нержавіючої сталі. Для ефективної обробки та оптимального терміну служби різні оздоблювальні матеріали працюють з різною швидкістю обертання.
Спочатку вони витрачають час. Якщо вони бачать, що тонкий шматок нержавіючої сталі нагрівається, вони припиняють обробку в одному місці та починають в іншому. Або ж вони можуть працювати над двома різними артефактами одночасно. Працюйте трохи над одним, а потім над іншим, даючи іншому шматку час охолонути.
Під час полірування до дзеркального блиску полірувальник може виконувати перехресне полірування полірувальним барабаном або полірувальним диском у напрямку, перпендикулярному до попереднього кроку. Перехресне шліфування виділяє ділянки, які повинні зливатися з попереднім візерунком подряпини, але все ще не наводить поверхню до дзеркального блиску №8. Після видалення всіх подряпин знадобиться фетрова тканина та полірувальна подушечка, щоб створити бажаний глянцевий вигляд.
Щоб отримати правильне оздоблення, виробники повинні забезпечити обробників правильними інструментами, включаючи справжні інструменти та матеріали, а також інструментами комунікації, такими як створення стандартних зразків для визначення того, як має виглядати певне оздоблення. Ці зразки (розміщені поруч із відділом оздоблення, у навчальних документах та рекламних матеріалах) допомагають усім бути на одній хвилі.
Що стосується фактичного оснащення (включаючи електроінструменти та абразиви), геометрія деяких деталей може бути складною навіть для найдосвідченішої команди оздоблювальних робіт. У цьому допоможуть професійні інструменти.
Припустимо, оператору потрібно зібрати тонкостінну трубу з нержавіючої сталі. Використання лепесткових дисків або навіть барабанів може призвести до проблем, перегріву, а іноді навіть до появи плоскої ділянки на самій трубі. Саме тут можуть допомогти стрічкові шліфувальні машини, призначені для труб. Конвеєрна стрічка покриває більшу частину діаметра труби, розподіляючи точки контакту, підвищуючи ефективність та зменшуючи теплопостачання. Однак, як і з усім іншим, майстру все одно потрібно перемістити стрічкову шліфувальну машину в інше місце, щоб зменшити надмірне нагрівання та уникнути посиніння.
Те саме стосується й інших професійних інструментів для оздоблення. Розглянемо стрічкову шліфувальну машину, призначену для важкодоступних місць. Майстер може використовувати її для створення кутового зварного шва між двома дошками під гострим кутом. Замість того, щоб рухати стрічкову шліфувальну машину вертикально (щось на кшталт чищення зубів), технік рухає її горизонтально вздовж верхнього краю кутового зварного шва, а потім вздовж нижнього, стежачи за тим, щоб шліфувальна машина не залишалася на одному місці надто довго.
Зварювання, шліфування та оздоблення нержавіючої сталі пов'язане з ще одним завданням: забезпеченням належної пасивації. Чи залишилися після всіх цих порушень на поверхні матеріалу якісь забруднення, які б перешкоджали природному утворенню шару хрому з нержавіючої сталі по всій поверхні? Останнє, що потрібно виробнику, це розлючені скарги клієнта на іржаві або брудні деталі. Саме тут на допомогу приходять належне очищення та відстеження.
Електрохімічне очищення може допомогти видалити забруднення для забезпечення належної пасивації, але коли слід проводити це очищення? Це залежить від застосування. Якщо виробники очищують нержавіючу сталь для забезпечення повної пасивації, вони зазвичай роблять це одразу після зварювання. Якщо цього не зробити, обробний засіб може поглинати поверхневі забруднення з заготовки та поширювати їх в інших місцях. Однак для деяких критичних застосувань виробники можуть додавати додаткові етапи очищення, можливо, навіть тестування на належну пасивацію, перш ніж нержавіюча сталь покине заводський цех.
Припустимо, виробник зварює важливий компонент з нержавіючої сталі для ядерної промисловості. Професійний зварювальник з вольфрамовою дугою створює гладкий шов, який виглядає ідеально. Але знову ж таки, це критично важливе застосування. Працівник відділу оздоблення використовує щітку, підключену до електрохімічної системи очищення, для очищення поверхні зварного шва. Потім він відшліфував зварний шов нетканим абразивом та тканиною для протирання та довів все до гладкої поверхні. Далі йде остання обробка щіткою за допомогою електрохімічної системи очищення. Після одного-двох днів простою за допомогою портативного тестера перевіряють деталь на належну пасивацію. Результати, записані та збережені разом із завданням, показали, що деталь була повністю пасивована перед відправкою з заводу.
На більшості виробничих підприємств шліфування, фінішна обробка та очищення для пасивації нержавіючої сталі зазвичай відбуваються на наступних етапах. Фактично, їх зазвичай виконують незадовго до здачі роботи в експлуатацію.
Неправильно оброблені деталі створюють одні з найдорожчих бракованих матеріалів та потребують переробки, тому виробникам має сенс ще раз переглянути свої відділи шліфування та обробки. Удосконалення в шліфуванні та обробці допомагають усунути ключові вузькі місця, покращити якість, усунути головний біль і, найголовніше, підвищити задоволеність клієнтів.
FABRICATOR – провідний північноамериканський журнал з виробництва та формування сталі. Журнал публікує новини, технічні статті та історії успіху, які дозволяють виробникам виконувати свою роботу ефективніше. FABRICATOR працює в галузі з 1970 року.
Тепер із повним доступом до цифрового видання The FABRICATOR, легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Цифрове видання журналу «The Tube & Pipe Journal» тепер повністю доступне, забезпечуючи легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Отримайте повний цифровий доступ до журналу STAMPING, який містить найновіші технології, передовий досвід та новини галузі для ринку штампування металу.
Тепер, маючи повний цифровий доступ до The Fabricator en Español, ви маєте легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.