Оборудование для обработки нержавеющей стали

ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Главная страница » Обработка нержавеющей стали

Обработка нержавеющей стали

Нержавеющая сталь относится к легированным сталям, устойчивым к коррозии, как в атмосфере, так и в агрессивных средах. Основным ее химическим элементом является Хром (Cr), за счет чего в основном и достигается эффект коррозионной стойкости.

Классификация нержавеющих сталей и сплавов

Классификация нержавеющих сталей и сплавов оговаривается ГОСТ 5632-72. Следуя данному ГОСТу все нержавеющие стали и сплавы подразделяются на 3 основные группы:

1. Коррозионностойкие – это стали и сплавы, стойкие к коррозии химической и электрохимической (солевой, атмосферной, кислотной, щелочной, почвенной и т.д.), стойкие к межкристаллитной коррозии и т.д.

2. Жаростойкие (окалиностойкие)– это стали и сплавы, стойкие к коррозии, химическому разрушению поверхности при высоких температурах выше 550 градусов в газовых средах, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии.

3. Жаропрочные – это стали и сплавы, способные работать в нагруженном состоянии при высоких температурах в течении определенного промежутка времени и обладают достаточной жаростойкостью.

В соответствии с ГОСТ 5632-72 стали также подразделяют на классы в зависимости от структуры:

1. Мартенситный – основная структура этих сталей мартенсит, содержат 12-17% Cr. Хромистые стали. Присутствует относительно высокое содержание углерода (C), поэтому ее можно подвергать закалке

2. Мартинсито-ферритный – в структуре данных сталей кроме мартенсита содержится не менее 10% феррита. Содержат 13-18% Cr. Хромистые стали.

3. Ферритный – имеют структуру феррита. Содержат 13-30% Cr. Хромистые стали. Обладают магнитными свойствами. Относительно дешевая, в силу низкого содержания никеля.

4. Аустенито-мартенситный – в структуре содержится как аустенит, так и мартенсит в разных пропорциях. Содержат 12-18% Cr и 4-9% Ni. Хромоникелевые стали, хромомарганцевоникелевые стали.

5. Аустенито-ферритный – в структуре содержатся кроме аустенита не менее 10% феррита. Хромоникелевые стали, хромомарганцевоникелевые стали.

6. Аустенитный – структура данных сталей состоит из аустенита. Хромоникелевые стали, хромомарганцевоникелевые стали.

Данные структуры получаются при охлаждении на воздухе после высокотемпературного нагрева. В зависимости от этой полученной структуры и выделены эти классы нержавеющих сталей. На структуру сильное влияние оказывает химический состав стали, особенно Хром и Никель, а также структура может изменяться и под действием горячей или холодной обработки.

Нержавеющие сплавы же подразделяют в зависимости от основного элемента:

1. Сплавы на железоникелевой основе.

2. Сплавы на никелевой основе.

Наиболее распространены аустенитные нержавеющие стали 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т как в России, так и в других странах. На них приходятся максимальные объемы выпуска в сравнении с другими нержавеющими сталями. Данные стали обладают высокой коррозионной стойкостью в широком диапазоне различных агрессивных сред, а также обладают хорошей технологичностью.

Особенности обработки нержавеющих сталей

Такие свойства как коррозионная стойкость, высокая прочность, пластичность, немагнитность, хорошие механические свойства при высоких температурах, хорошая свариваемость и другие свойства сделали эти металлы наиболее подходящими для различных изделий во всех отраслях человеческой деятельности. Каждый класс нержавеющих сталей обладает своими преимуществами и недостатками и нашел свое широкое применение в различных отраслях промышленности.

Но наличие легирующих элементов, благодаря которым данные стали приобрели полезные свойства, имеют и обратную сторону медали, связанную как-раз с их механической обработкой.

Обрабатываемость нержавеющих сталей низкая и очень зависит от состава легирующих элементов, а также термической обработки и даже метода получения заготовки (литье, ковка и т.д.). Данные факторы придают нержавеющим сталям некоторые особенности, которые затрудняют их механическую обработку.

Какие это особенности:

1. Самоупрочнение или наклёп. В ходе обработки поверхностные слои упрочняются особенно при работе изношенным или неправильно подобранным инструментом, так при последующем проходе инструмент уже срезает более твердый материал. Появляются проточины на инструменте.

2. Низкая теплопроводность. Плохая способность к отведению тепла приводит к повышению температуры в зоне резания, что сказывается на износе инструмента. Это один из главных факторов, осложняющих обработку нержавеющих сталей.

3. Высокая прочность. Наличие легирующих элементов повышают твердость стали, что также осложняет процесс обработки. Возникают значительные силы резания 1800-2850 Н/мм2.

4. Наростообразование, склонность к налипанию на поверхность резца. Вязкий материал. Нарост приводит к повышению трения, температуры, усилий резания, снижению качества поверхности и т.д. Возможен даже отрыв покрытия инструмента при обработке закаленных нержавеющих сталей.

5. Трудности со стружкодроблением. Нержавеющие стали хорошо деформируются, не ломаются и дают сливную стружку, которая создает свои трудности. При обработке ферритных и мартенситных сталей стружкодробление еще довольно удовлетворительное, то при обработке наиболее распространенных аустенитных сталей стружкодробление становится затруднительным.

6. Образование заусенцев.

7. Влияние химических элементов на обрабатываемость, так присутствие Серы (S) в нержавеющей стали повышает её обрабатываемость, а наличие молибдена (Mo) и азота (N) ухудшают. Высокое же содержание углерода (>0,2 %) приводит к сильному износу по задней поверхности.

8. Абразивные соединения. Карбидные, интерметаллические соединения микроскопических размеров делает их подобием абразива, резко снижающей стойкость инструментов.

9. Неравномерное упрочнение также сказывается при обработке нержавеющих сталей.

Нержавеющие стали трудны в обработке, однако во всех классах имеютcя марки нержавеющих сталей улучшенной обрабатываемости. Для обработки нержавеющих сталей необходим целый ряд мер и особенно важно правильно подобрать инструмент для обработки нержавеющих сталей и обеспечить благоприятные условия обработки нержавеющей стали.

Обработка изделий из нержавеющей стали похожа на обработку титана, хотя титан еще более труднее поддается обработке, почему так — можно узнать здесь.

Обработка Нержавеющей стали

Химические продукты для различных видов обработки нержавеющей стали.

Обезжиривание заключается в удалении любых следов жира, смазки, СОЖ и грязи с поверхности металлоконструкций из нержавеющей стали, прежде чем отправлять их на дальнейшую обработку: сварку, термообработку, покраску поверхности и так далее. Важно удалить следы жира и грязи, так как присутствие органических молекул, состоящих в основном из углерода, может привести к опасному действию – возможно, что молекулы углерода проникнут в материал матрицы во время термообработки, вызывая эстетическую повреждение предмета и, главным образом, локальное ухудшение его характеристик. Обогащение углеродом может отрицательно повлиять на механические свойства изделия, путем процессов упрочнения и охрупчивания, но особенно уменьшает его устойчивость к коррозии.

Обезжиривание является основополагающим для предотвращения возможных коррозионных проблем или образования пятен во время травления, полировки, шлифования. Фактически, жировые и масляные остатки могут изменять эффективность травильной ванны. Обезжиривание можно проводить с помощью органических растворителей, используя химический принцип «аналогичный растворяет аналогичный» или с щелочными растворителями или кислотами на водной основе. Во втором случае действие происходит на гидрофильной части соединения.

Травление подразумевает под собой химическую операцию, направленную на удаление и растворение поверхностных оксидов, таких как, например, сварочные оксиды (цвета побежалости) или ржавчина, а также различные шлаки.

Этот химический процесс в большинстве случаев проводится методом погружения в травильные ванны с помощью сильных неорганических кислот (серной кислоты, азотной кислоты). Травильные ванны обычно покрываются антацидным материалом, устойчивым к типу используемого соединения. Кроме того, травление позволяет удалить слой стали, обедненный хромом, из-за изменений в материале, произошедшем во время обработки (хромированный обедненный слой). Сварочные работы и термическая обработка истощают легирующий пассивный слой стали до такой степени, что она подпадает под эталонный стандарт 12%, при этом материал теряет свои антикоррозионные свойства. Обработка травлением действует химически, но также и механически в результате образования пузырьков водорода во время процесса, которые действуют на оксиды железа.

Пассивация – очень важный этап обработки нержавеющей стали, так как позволяет вернуть металлоконструкциям ее первоначальных антикоррозионных свойств и следовательно, продлить «жизнь металлоконструкций». Погружение в пассивирующие ванны позволяет удалить возможные остатки железа, появившихся из-за предыдущей обработки. Вот почему пассивацию часто называют «дезактивацией». Легированные сплавы с высоким содержанием хрома, такие как нержавеющие стали, используются почти исключительно для применения в условиях с агрессивными средами. Эти стали были в основном выбраны из-за их способности противостоять коррозии. Эта возможность, противостоять ржавчине, возникает из единственной и несравнимой поверхности сплава. Поверхность, подверженная коррозионной среде, покрыта слоем пассивной пленки, который просто состоит из оксида хрома, который, в свою очередь, является составной частью сплава.

Наборы для нержавейки

INOX-Profi – Профессиональный набор для сатинирования нержавеющей стали INOX-Profi предназначен для шлифовки и обработки плоских поверхностей на изделиях из нержавеющей стали и цветных металлов.

INOX-Poli – профессиональный набор для полировки нержавеющей стали (арт. 90005). Предназначен для полирования нержавеющей стали и цветных металлов. Позволяет достичь высочайшего качества при финишной обработке нержавеющей стали и цветных металлов.

Професииональный набор для обработки нержавеющих сталей INOX-Mini S предназначен для полировки сварных швов на изделиях из нержавеющих сталей.

Шлифовально-полировальная машина FINITEASY (артикул 70004) предназначена для обработки труднодоступных мест.

Шлифовальная машина для зачистки угловых сварных швов в труднодоступных местах на металлоконструкциях.

Номинальная потребляемая мощность	800 Вт
Скорость вращения на холостом ходу	1 350-3 750 об/мин
Окружная скорость	29,5 м/с
Вес согласно EPTA	3,2
Диаметр инструмента	150 мм

Набор из полировальных кругов без ворса позволит выполнить полирование поверхностей до зеркального блеска.

Комплект Start для нержавеющей стали: для стандартного применения в обработке поверхностей.

Номинальная потребляемая мощность	1 200 Вт
Эффективная мощность	750 Вт
Скорость вращения на холостом ходу	900-2 500 об/мин
Кабель с штекером	4 м
Вес согласно EPTA	2,5 кг
Полировальный инструмент Ø	230 мм
Приемная резьба	M 14
Тарельчатый шлифовальный круг Ø	150 мм

Набор шлифовальных принадлежностей Fein из 2-х эластичных валиков и шлифовального валика из нетканого полотна для качественного сатинирования металла, обработки плоских поверхностей и профилей, получения идеального шлифования.

Шлифовальный набор валиков обеспечит идеальное сатинирование нержавеющей стали без наплывов, крайне низкое тепловыделение при обработке.

Во время сатинирования поверхность металла приобретает штриховой узор. Чем крупнее зернистость шлифовального материала, тем более матово выглядит поверхность.

Набор принадлежностей для удаление тонких сварных швов без повреждения прилегающих поверхностей с последующей финишной обработкой поверхности.

Способы обработки нержавеющей стали: наиболее востребованные варианты

Обработка нержавейки, которая может выполняться с использованием различных методик и технологий, позволяет не только наделить изделия из данного металла требуемыми параметрами и качественными характеристиками, но и придать их поверхности привлекательный внешний вид. Правильно подбирая и используя различные методы обработки, из нержавеющих стальных сплавов производят изделия различного назначения, которые полностью отвечают предъявляемым к ним требованиям.

Механическая обработка нержавейки элетроинструментом позволяет быстро убрать с поверхности шероховатости

Шлифование и полировка (сатинирование)

Нержавеющая сталь благодаря целому перечню достоинств одинаково успешно применяется для изготовления изделий как практического, так и чисто декоративного назначения. Чтобы придать их поверхности привлекательный внешний вид, а также добиться достижения требуемого уровня шероховатости, их часто подвергают шлифованию и полировке, которые обозначаются одним общим термином – сатинирование. Такое название данные методы обработки получили из-за того, что после их выполнения поверхность нержавейки напоминает по своей текстуре ткань атлас или сатин.

Обработка сварочного шва на нержавейке начинается с выведения поверхности до мелких рисок посредством болгарки с лепестковым кругом

Кроме придания поверхности изделия из нержавеющей стали привлекательного внешнего вида, шлифование позволяет устранить поверхностные дефекты металла или сделать их практически незаметными. Как шлифование, так и полировка нержавеющей стали может выполняться вручную или при помощи специальных устройств, работающих на электрическом или пневматическом приводе. Из наиболее распространенных аппаратов, применяемых для шлифования, следует выделить:

• пневмонапильник ленточного типа;
• шлифовальную машинку барабанно-ленточного типа;
• другие устройства, предполагающие использование шлифовальных лент.

В домашних условиях шлифование чаще всего выполняется вручную, для чего могут потребоваться шлифовальные листы или инструменты, которые называются шлифками. В отличие от условий домашних мастерских, на производственных предприятиях шлифование нержавейки выполняется с использованием специального оборудования.

Шлифовку нержавейки начинают с зерна 180, затем 320 и 600, а заканчивают полировкой войлочным кругом

Когда для шлифования нержавеющей стали применяется ручной инструмент шлифок, такая обработка выполняется в следующей последовательности.

1. Если детали из нержавейки были соединены при помощи сварки, то с их поверхности удаляют прижоги и сварной шов.
2. Ту часть поверхности, которая первой будет подвергнута шлифованию, следует ограничить, используя для этого клейкую алюминиевую ленту (она наклеивается в два-три слоя).
3. Область поверхности, которая не заклеена защитной лентой, обрабатывается при помощи возвратно-поступательных движений шлифка, при этом давление, оказываемое на инструмент, не должно быть слишком сильным.
4. После достижения требуемого результата шлифовки алюминиевой лентой заклеивается уже обработанная часть, а обработке подвергается тот участок, который с ней граничит.

В тех случаях, когда использование шлифка является нецелесообразным, для обработки нержавейки используют шлифовальные листы. Чтобы правильно подобрать такой шлифовальный инструмент по его зернистости, используют пробные черновые детали.

Для шлифования и полировки нержавейки также могут использоваться токарные станки, на которые устанавливаются специальные круги. Выполнять такие отделочные операции с применением токарного станка можно как в производственных, так и в домашних условиях, если такое оборудование имеется в оснащении вашей домашней мастерской. Для эффективного выполнения этих технологических операций могут быть использованы даже простейшие модели токарных станков.

Метод травления

Травление является достаточно распространенным методом обработки изделий из нержавеющих сталей. Такую технологическую операцию, которая позволяет удалить с поверхности изделия из нержавеющей стали различные дефекты, используют для устранения следов сварки, после выполнения термической обработки, а также обработки деталей методами пластической деформации. Кроме того, травление позволяет удалить с нержавейки цвета побежалости, а также обновляет на ней пассивный слой, защищающий металл от последствий воздействия повышенной температуры.

Для выполнения травления в производственных условиях применяются водные растворы кислот или расплавленные щелочные среды. При использовании кислотных сред травление выполняется в два этапа, первый из которых предполагает обработку нержавеющей стали сернокислым раствором, а второй – раствором на основе азотной кислоты. Чтобы выполнить щелочное травление, изделие из нержавейки помещают в расплав каустической соды, которая, не изменяя структуру стали, эффективно разрушает оксидную пленку, сформировавшуюся на ее поверхности.

Вернуть нержавеющей поверхности металлический блеск и восстановить потерю хрома после сварки можно с помощью травильной пасты

В домашних условиях травление выполняют при помощи специальных паст, имеющих желеобразную консистенцию. Используя такие пасты, следует иметь в виду, что в их состав, кроме плавиковой и азотной, входит соляная кислота, а также хлориды, представляющие опасность для здоровья человека, поэтому обращаться с ними следует крайне осторожно.

Пасту для травления нержавейки следует наносить только на тщательно очищенную и обезжиренную деталь, для чего ее промывают теплой водой и обрабатывают любым доступным моющим средством. После непродолжительной выдержки (от 10 до 60 минут) травильная паста смывается, для чего также используют обычную проточную воду. Наносят пасты для травления нержавейки кислотостойкими кистями и специальными пластиковыми лопатками.

Большие площади нержавеющих поверхностей обрабатывают травильными спреями с помощью струйного напыления

На сегодняшний день большой популярностью пользуются травильные пасты следующих торговых марок, уже успевшие доказать свою высокую эффективность.

Такая паста обеспечивает надежную защиту нержавейки от негативного влияния температурных воздействий, а также нивелирует все поверхностные дефекты сварных соединений. Что удобно, эту пасту, которая эффективно обрабатывает стальное изделие всего за 10 минут, можно использовать для травления и вертикально расположенных поверхностей.

При помощи такой пасты, время воздействия которой на поверхность изделия должно составлять около 45 минут, можно не только устранить мелкие дефекты сварных соединений, но и очистить нержавейку от следов коррозии, придать ей красивый металлический блеск. Выбирая такой состав, следует иметь в виду, что использовать его для обработки нержавейки можно лишь при температуре окружающей среды не ниже +50.

Stain Clean (ESAB)

Это полностью готовая к использованию травильная паста, которая не требует особых условий применения и отличается высокой эффективностью.

Другие способы обработки изделий из нержавейки

Изделия, изготовленные из нержавеющих сталей, часто подвергают хромированию, что позволяет:

• придать им привлекательный внешний вид;
• повысить устойчивость к механическим воздействиям (трение, удары и др.);
• значительно увеличить их коррозионную устойчивость.

Между тем качественно выполнить операцию хромирования можно только в производственных условиях, так как для ее осуществления необходимы не только особые расходные материалы и специальное оборудование, но и наличие соответствующих знаний и навыков.

На фото показаны сварные швы нержавейки после обработки 85 % ортофосфорной кислотой – результат травления выглядит не хуже механической полировки

В домашних условиях можно выполнить другую операцию, позволяющую придать поверхности изделия из нержавейки привлекательный внешний вид, – воронение. Такая обработка может выполняться по одной из следующих методик:

• кислотное воздействие;
• использование щелочей;
• применение теплового воздействия.

Конечно, наиболее простым и доступным методом отделочной обработки стальных изделий является их покраска, которая также может выполняться с использованием различных технологий и расходных материалов.