polerowanie i szlifowanie

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Metody wykańczania powierzchni stali nierdzewnych
Stal nierdzewna, dzięki swoim właściwościom, znajduje coraz szersze zastosowanie w
przemyśle, budownictwie oraz jako doskonały materiał do dekoracji wnętrz. Mnogość zastosowań i
wymagań stawianych przed wyrobami sprawia, że istnieje konieczność odpowiedniej obróbki stali,
a w szczególności jej powierzchni. Nadanie powierzchni odpowiedniej faktury lub lustrzanego
połysku decyduje o ostatecznym wyglądzie całego elementu.
Odporność korozyjną stal zawdzięcza powstaniu na powierzchni metalu cienkiej
warstwy tlenku, która charakteryzuje się wysoką odpornością na działanie czynników chemicznych
i pasywnością wobec warunków atmosferycznych. Pasywna warstwa tlenków tworzy się na skutek
utleniania powierzchni materiału pod wpływem tlenu zawartego w powietrzu lub może powstać w
wyniku anodowego utleniania metalu w odpowiednim elektrolicie.
Wyróżnia się dwie metody usuwania materiału z powierzchni stali nierdzewnych:
•
obróbka mechaniczna,
•
obróbka elektrochemiczna.
Wśród tych metod możemy wyróżnić dalsze sposoby, odmiany i rodzaje obróbki.
1. Mechaniczna obróbka powierzchni stali nierdzewnych
Mechaniczna obróbka jest najpowszechniej stosowaną metodą wykańczania
powierzchni stali nierdzewnych. W metodzie tej często wykorzystuje się obróbkę ścierną. Obróbką
ścierną nazywa się sposoby obróbki skrawaniem, w których proces usuwania zbędnego materiału
odbywa się za pomocą narzędzi ściernych lub luźnych ziaren charakteryzujących się nieokreśloną
geometrią i nieregularnymi kształtami o wielu krawędziach i wierzchołkach, które doprowadzane są
do styku z obrabianym przedmiotem. W praktyce przemysłowej procesy obróbki ściernej
realizowane są różnymi sposobami, które można podzielić na obróbkę ścierną luźnym i spojonym
ścierniwem.
Wśród metod obróbki ściernej można wyróżnić:
•
szlifowanie,
•
polerowanie,
•
szczotkowanie.
Szlifowanie jest rodzajem obróbki wykańczającej polegającej na usuwaniu cienkiej warstwy metalu
i ma za zadanie nadanie odpowiedniego kształtu, dokładności wymiarowej oraz chropowatości
powierzchni.
Polerowanie jest operacją dekoracyjną i ma na celu nadanie powierzchni lustrzanego blasku.
Szczotkowanie, podobnie jak szlifowanie i polerowanie, jest ściernym procesem wykończeniowym.
Proces ten ma na celu raczej wydobycie struktury powierzchni niż ścięcie warstw metalu. W
przypadku szczotkowania, ścierny skutek na powierzchni stali nierdzewnej jest minimalny.
Ostateczny efekt jaki uzyskuje się w wyniku przeprowadzenia operacji szlifowania, polerowania i
szczotkowania zależy od wielu czynników:
•
obrabianego materiału– gatunku stali,
•
typu ścierniwa: materiału podkładu, wielkości ziarna, jego kształtu i twardości,
•
sposobu utrzymywania ścierniwa: taśma, krążek, pasta,
•
ilości operacji wykończeniowych,
•
użytych narzędzi do obróbki,
•
parametrów skrawania i zastosowanego nacisku,
•
umiejętności pracownika.
Obróbka ścierna stali nierdzewnych wymaga znajomości i przestrzegania pewnego rygoru
technologicznego. Gwarancją kwasoodporności stali jest utworzona z tlenków stali warstwa
pasywacyjna. Cząsteczki żelaza pochodzące z obróbki mechanicznej, cięcia termicznego lub z tarcz
szlifierskich zanieczyszczonych stalami niestopowymi, korodują w wilgotnym powietrzu i
naruszają warstwę pasywacyjną ograniczając tym samym odporność korozyjną stali. Należy zatem
stosować właściwe materiały szlifierskie nie zawierające wtrąceń żelaza. Nie należy również
używać materiałów, które zostały użyte wcześniej do stali niestopowej. Obecnie używa się
wyłącznie materiałów ściernych syntetycznych, nie zawierających cząstek minerałów mogących
powodować korozję międzykrystaliczną. Powszechnie stosowane materiały to tlenek aluminium
oraz cyrkon.
Przy obróbce stali nierdzewnej obrabianą powierzchnię należy utrzymywać w jak najniższej
temperaturze. Przewodność cieplna stali kwasoodpornej jest około 3-krotnie niższa niż stali
węglowej. Próby przyspieszenia pracy poprzez zwiększenie nacisku czy też prędkości obrotowej
mogą spowodować przegrzanie materiału i w konsekwencji doprowadzić do wytworzenia się
przebarwień lub odkształceń. Materiały szlifierskie pracujące z nadmierną prędkością obrotową
ulegają przyspieszonemu zużyciu, tak więc niezwykle istotne jest prawidłowe dobranie urządzeń
szlifierskich tak, aby charakteryzowały się optymalną liczbą obrotów. Należy pamiętać, iż
producenci podają na materiałach szlifierskich obroty maksymalne, natomiast obroty optymalne są
na ogół o około 30% niższe. I tak przykładowo dla materiałów takich jak włóknina czy płótno
ścierne o średnicy 30-50 mm zalecane obroty to 9.000-14.000 obr/min, dla średnicy 50-100 mm to
4.000-9.000 obr/min, a dla 100-160 mm to 2.000-4.000 obr/min.
1.1 Obróbka ściernicami listkowymi stali nierdzewnych
Obróbka ściernicami listkowymi należy do najpopularniejszej
metody obróbki stali nierdzewnych. Proces szlifowania ściernicami
listkowymi, jako narzędziami najbardziej elastycznymi stosowany
jest do obróbki przedmiotów zarówno o prostych, jak i złożonych
kształtach.
Ściernice listkowe wykonywane są z przeznaczeniem do pracy obwodem oraz
czołem narzędzia. Ich cechą charakterystyczną jest bezudarowa praca na
krawędziach i w kątach oraz duży wybór rozmiarów i uziarnienia dla różnych
rodzajów prac. Z uwagi na pracę ze zróżnicowanymi obrotami w zależności od
średnicy ściernicy, idealnym napędem są szlifierki z wałkiem giętkim ze zmiennymi
prędkościami obrotowymi.
1.2 Obróbka ściernicami fibrowymi stali nierdzewnych
Ściernice fibrowe występują w formie pojedynczych krążków substancji ściernej.
Bardzo często są nazywane potocznie krążkami z papieru ściernego. Ściernice
fibrowe są mniej skuteczne od ściernic listkowych lecz ze względu na swoją
elastyczność są bardzo przydatne przy wykańczaniu spoin i trudno dostępnych
miejsc.
1.3 Obróbka taśmami bezkońcowymi stali nierdzewnych
Następnym popularnym sposobem obróbki stali nierdzewnych materiałami
nasypowymi jest szlifowanie taśmą bezkońcową. Odbywa się ono najczęściej na
szlifierkach stacjonarnych, taśmowych ręcznych lub na specjalnych przystawkach.
Układ napędowy takich urządzeń składa się na ogół z rolki napędowej oraz
napinającej. Oprócz podstawowej roli związanej z nadaniem narzędziu
odpowiedniej prędkości obrotowej może on spełniać jeszcze kilka innych funkcji
pomocniczych, takich jak: odpowiednie napinanie taśmy na rolkach, sterowanie położeniem taśmy
czy profilowanie taśmy do kształtu obrabianego przedmiotu. Szczególnie uniwersalne są przystawki
bezkońcowe do szlifierek kątowych elektrycznych, pneumatycznych oraz do wałków giętkich.
Zróżnicowane kształty ramion kontaktowych oraz różne szerokości kółek prowadzących
umożliwiają wyszlifowanie i wypolerowanie trudno dostępnych miejsc, drobnych elementów lub
precyzyjnych spawów pachwinowych. Szczególnie przydatne okazują się przy obróbce stali
nierdzewnej, gdzie liczy się końcowy efekt wizualny, np. przy produkcji balustrad ze stali
nierdzewnej lub elementów armatury spożywczej czy farmaceutycznej. Wykorzystując specyficzne
kształty ramion kontaktowych i profili kół prowadzących można bez problemów prowadzić
obróbkę szlifierską rur i prętów, fazować krawędzie czy wchodzić w profile zamknięte. Do
dyspozycji jest cała gama taśm bezkońcowych wykonanych z płótna ściernego i włókniny o
szerokości od 3 mm. Do ciężkich prac szlifierskich szczególnie przydatne są duże przystawki na
taśmy bezkońcowe o szerokości do 63 mm i długości 950 mm. Ponieważ wymagają szlifierek o
dużej mocy najlepszym dla nich napędem są duże szlifierki elektryczne z wałkiem giętkim typu
ROTOFERA i ROTAR o mechanicznie regulowanych obrotach i mocy do 3,2 kW.
1.4 Obróbka włókninami szlifierskimi stali nierdzewnych
Włókniny szlifierskie są nowym, trójwymiarowym wyrobem ściernym. Znane są również pod
nazwą "Scotch- Brite”, która jest nazwą firmową 3M Company. Podłoże włókniny wykonane jest z
niesplecionych włókien syntetycznych, które cechuje duża odkształcalność i
odporność na działanie płynów obróbkowych. Do włókien przyczepione są, za
pomocą żywic, drobne cząstki ścierne składające się z ziaren ściernych i spoiwa.
Cząstki te są rozmieszczone równomiernie w przestrzeni wyrobu, tworząc bardzo
korzystną strukturę w czasie obróbki. Materiały ścierne stosowane do budowy
włóknin to ziarna z elektrokorundu, węglika krzemu, krzemienia, granatu lub talku
specjalnego.
Główne zalety włóknin to:
•
równomierne rozmieszczenie ziaren ściernych,
•
brak uszkodzeń i przypaleń obrabianej powierzchni,
•
przejęcie zabrudzeń z obrabianej powierzchni (przedmiot jest obrabiany
przez czystą włókninę),
•
łatwość dopasowania się do skomplikowanych kształtów.
Włókniny szlifierskie produkowane są w postaci arkuszy, pasów oraz kół o różnych stopniach
chropowatości: grubej, średniej, drobnej, bardzo drobnej i super drobnej.
1.5 Obróbka krążkami polerskimi stali nierdzewnych
Najczęściej używanym materiałem na krążki polerskie jest bawełna
oraz filc. Wykorzystywane są one do polerowania stali na sucho
oraz na mokro z wykorzystaniem past ściernych. Przy polerowaniu
krążkami polerskim należy pamiętać, aby prędkości obróbki oraz
siła docisku nie były duże. Może to prowadzić do przypaleń i przebarwień
powierzchni.
2 Elektrochemiczne polerowanie stali nierdzewnych
Proces elektrochemicznego polerowania stali zabezpiecza dokładnie całą powierzchnię
polerowanego przedmiotu (łącznie z wgłębieniami w strukturze powierzchni) oraz nadaje
przedmiotowi poddanemu obróbce dekoracyjny wygląd. Jest to metoda powszechnie
wykorzystywana do obróbki powierzchni elementów w przemyśle mleczarskim, mięsnym, farmacji,
narzędzi chirurgicznych i dentystycznych, a także podczas obróbki elementów dekoracyjnych i
użytkowych (takich jak balustrady, ogrodzenia) wykonywanych ze stali szlachetnych. Polerowanie
elektrochemiczne powoduje równomierną pasywację całej powierzchni polerowanego elementu.
Proces elektrochemicznego polerowania metali można prowadzić w różnych kąpielach, jednakże
stosowanie tego procesu na skalę przemysłową wymaga elektrolitu składającego się z mieszaniny
kwasu siarkowego i fosforowego. Najlepsze wyniki techniczne i ekonomiczne osiągnięto dla stali
kwasoodpornych, których polerowanie mechaniczne jest bardzo uciążliwe.
Typową instalację do elektrochemicznego
polerowania stali przedstawia rysunek 1. Przedmiot
poddany polerowaniu zanurzony jest w wannie i
podłączony do ujemnego bieguna źródła prądu
stałego (anody). Wewnątrz wanny znajdują się
również katody, które podłączone są do dodatniego
bieguna źródła prądu. Katody i anody zanurzone są
w roztworze, tworząc dzięki temu kompletne ogniwo
elektryczne. Ilość metalu usuwanego z polerowanego
detalu jest proporcjonalna do gęstości
przepływającego prądu.
2.1 Wygładzanie powierzchni
Rysunek 2 przedstawia wygładzanie powierzchni,
jakie następuje podczas procesu polerowania
elektrochemicznego. Proces następuje najszybciej w
miejscach o wysokiej gęstości prądu (A), tj. w tych
miejscach na anodzie, które znajdują się najbliżej
katody. Dzięki odpowiedniemu zawieszeniu detalu
na anodzie (prostopadłe usytuowanie powierzchni
względem katody), w trakcie procesu następuje
intensywne rozpuszczanie powierzchni znajdującej
się w obszarach o wysokiej gęstości prądu
(wierzchołki - A). Powierzchnia materiału w
obszarach o małej gęstości prądu (B) rozpuszcza się
znacznie wolniej niż w obszarach (A), powodując jej wygładzanie. Pokazane na rysunku zjawisko
usuwania różnych ilości metalu z powierzchni materiału jest bardzo ważne w procesie stępiania
ostrych krawędzi przedmiotu poddanego obróbce. W trakcie procesu elektrochemicznego
polerowania stali zachodzi również zjawisko pasywacji.
2.2 Zalety elektrochemicznego polerowania:
•
pozwala uzyskać doskonałe własności antykorozyjne,
•
jest tańsze niż polerowanie mechaniczne,
•
nadaje estetykę - połysk i równomierność barwy podobna do powierzchni wypolerowanego
chromu,
•
ułatwia i podnosi skuteczność mycia oraz pomaga utrzymać w czystości przedmioty
poddane polerowaniu poprzez skrócenie czasu mycia do 50% (mikrodolinki i
mikrowierzchołki powierzchni niepolerowanej stanowią doskonałe zakotwiczenie dla
osadów soli, zabrudzeń, bakterii, grzybów, pleśni itp.).
Mycie zabrudzonych powierzchni zawsze stanowiło problem, a utrzymanie higieny stosowania
dodatkowych środków (aseptyki). Elektrochemiczne polerowanie usuwa, oprócz wierzchołków
nierówności rodzimego metalu, również wszelkie zanieczyszczenia spowodowane poprzedzającymi
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

fotocafe.xlx.pl