Prelucrarea oțelurilor inoxidabile

Oțelul inoxidabil este un material dificil de prelucrat. Prelucrarea implică un risc de călire la rece. În plus, erorile de prelucrare pot crea suprafețe de atac pentru coroziune. Următorul articol răspunde la întrebarea frecventă „Poate oțelul inoxidabil rugini?”, oferă o prezentare generală a problemelor în timpul prelucrării, diversele metode de prelucrare și criterii de selecție pentru unealta corectă pentru prelucrarea oțelului inoxidabil.

Ce este oțelul inoxidabil?

Termenul de oțel inoxidabil se referă la oțeluri cu aliaj sau fără alij cu un grad special de puritate. Colocvial, oțelul inoxidabil se referă la toate oțelurile rezistente la coroziune; cu toate acestea, în sens tehnic, oțelul inoxidabil poate rugini cu siguranță. DIN EN 10020 definește terminologia pentru oțeluri, inclusiv pentru oțeluri inoxidabile.

Oțelurile inoxidabile sunt materiale populare datorită disponibilității și proprietăților lor. Oțelul inoxidabil are următoarele proprietăți:

• Durabil
• Atrăgător din punct de vedere vizual
• Foarte variabil

Versatilitatea, în special, este foarte atrăgătoare: Oțelul inoxidabil are proprietăți variate, în funcție de compoziția sa. De exemplu, cromul asigură rezistența la coroziune, în timp ce nichelul promovează rezistența la acid. Datorită proprietăților pozitive care pot fi reglate de diferite aliaje, diverse oțeluri inoxidabile sunt adesea utilizate pentru a produce piese standardizate pentru ingineria mecanică.

Următoarea figură prezintă o comparație a proprietăților oțelului, prin declarația denominării în conformitate cu JIS și codurile asociate materialelor valabile în Europa:

Compararea proprietăților diferitelor oțeluri

• A = Rezistență la coroziune
• B = Lustruire
• C = Prelucrabilitate
• D = Transparență
• E = Magnetizare
• Cu cât este afișată mai în exterior valoarea parametrului, cu atât este mai pronunțată.

Următoarele oțeluri sunt codificate prin numărul materialului: X5CrNi18-10 (1.4301 / SUS 304), C X X105CrMo17 (1.4125 / SUS 440), X8CrNiS18-9 (1.4305 / SUS 303) și 100Cr6 (1.3505 / SUJ 2).

Probleme la manipularea și prelucrarea oțelului rezistent la coroziune

Se presupune în mod incorect că oțelul rezistent la coroziune este 100% inoxidabil. Acest lucru nu este adevărat: un strat pasiv sau o peliculă de oxid care protejează oțelul împotriva formelor de coroziune sub influența oxigenului de pe suprafața oțelului inoxidabil aliat cu crom.   Acest strat este foarte subțire la 0,06 - 0,08 micrometri. Cu toate acestea, durează un anumit timp pentru ca acest strat să se formeze și să protejeze activ împotriva coroziunii. Problemele tipice în timpul prelucrării sunt că nu a fost acordat suficient timp pentru formarea stratului sau stratul pasiv este distrus de zgârieturi, inclusiv în timpul prelucrării. Cu toate acestea, contactul cu alte metale mai puțin prețioase poate duce, de asemenea, la ruginirea (coroziunea de contact) unui oțel care este clasificat ca oțel inoxidabil. Metalul mai puțin prețios reacționează la contact, de exemplu, cu apa și oxigenul. Acesta corodează. Acesta extrage oxigenul necesar pentru oxidare din mediul său imediat. Stratul pasiv al oțelului inoxidabil cu aliaj de crom constă dintr-un oxid de crom, un compus chimic al cromului și al oxigenului. La punctul de contact, stratul de oxid de crom este astfel lipsit de oxigen și, drept urmare, stratul de protecție este distrus. Suprafața acum neprotejată din oțel inoxidabil se poate coroda.

Diverse precauții pentru manipularea și prelucrarea oțelurilor inoxidabile

Din cauza problemelor menționate mai sus, trebuie acordată o atenție deosebită la manipularea și prelucrarea oțelului rezistent la coroziune. De exemplu, instrumentele utilizate pentru oțel inoxidabil trebuie utilizate exclusiv în acest scop și nu trebuie să fi avut contact anterior cu alte oțeluri. Aceasta include depozitarea instrumentelor.

Cu toate acestea, lucrurile pot merge prost chiar și după ce oțelul necoroziv a reușit să treacă prin operațiunea de prelucrare. Dacă oțelul inoxidabil intră în contact în timpul transportului, de exemplu, cu fierul pe furcile electrostivuitoarelor sau unelte, petele rezultate pot prezenta un nou risc de coroziune. Prin urmare, trebuie să se acorde o atenție specială și aici pentru a se asigura că se utilizează numai mijloace de transport adecvate.

Dar acum să analizăm procesul de prelucrare în sine: Mai jos sunt descrise diverse metode de prelucrare, ce trebuie respectat și ce unelte trebuie utilizate.

Tăierea și separarea oțelului inoxidabil

Din cauza problemelor de mai sus, trebuie acordată multă atenție la separarea și tăierea oțelului inoxidabil. Procesul de tăiere poate genera căldură sau poate crea rugină indusă de aer. Metodele de prelucrare, cum ar fi găurirea și frezarea, prezintă adesea o provocare la prelucrarea oțelului inoxidabil. De exemplu, elementul din aliaj nichel are un efect negativ asupra capacității de tăiere și de prelucrare a oțelului. Pe lângă utilizarea de freze speciale de înaltă performanță și unelte de frezare, este, de asemenea, important să utilizați parametrii de prelucrare care se corelează cu materialul. De regulă, se adaugă un ajutor abraziv la tăierea oțelului inoxidabil la dimensiune. În continuare este prezentată o scurtă prezentare generală a metodelor uzuale de tăiere a oțelului inoxidabil:

• Tăierea cu jet de apă: Un jet de apă extrem de fin este direcționat sub presiune înaltă (până la 6000 bari) pe metal, prin intermediul unei duze, împreună cu un material abraziv, cum ar fi nisipul. Nisipul lustruiește simultan suprafața, asigurând astfel o asprime redusă a suprafeței. Această metodă de tăiere nu generează căldură. Această metodă este potrivită și pentru tablă groasă. Totuși, în comparație cu alte metode, este relativ lentă, iar costurile pentru materialul abraziv suplimentar pot fi ridicate în funcție de grosimea foii.
• Tăierea cu plasmă: Un gaz conductiv electric (plasmă) este, de asemenea, direcționat pe metal printr-o duză, unde se creează un arc între electrod și piesa de prelucrat, care încălzește puternic și topește suprafața. Totuși, se creează o articulație cu profil relativ lat în comparație cu tăierea cu laser sau cu jet de apă. Totuși, avantajele sunt că poate fi implementată o gamă largă de contururi, că se poate tăia tablă groasă și că metoda este în general foarte rapidă.
• Tăiere cu laser: Un fascicul laser extrem de concentrat este direcționat pe metal, care este apoi topit/evaporat cu precizie. Regiunea afectată de căldură este foarte limitată. Tăierea cu laser poate fi utilizată pentru a produce contururi complexe; aceasta separă oțelul inoxidabil fără uzură și este foarte precisă și rapidă. Cu toate acestea, tăierea cu laser este mai puțin adecvată pentru tablă groasă.

Îmbinarea și conectarea oțelurilor inoxidabile

Oțelurile rezistente la coroziune pot fi îmbinate și conectate în diferite moduri. Metodele adecvate depind în mare măsură de material și de proprietățile sale. Metodele posibile de îmbinare sunt:

• Sudură
• Lipire moale
• Lipire cu adeziv

Pe lângă faptul că nu toate oțelurile inoxidabile pot fi sudate, sudarea prezintă în special cel mai mare risc de coroziune. Căldura puternică rezultată poate duce la formarea de carburi de crom, tensiuni interne la întindere sau temperare (oxidare). Dacă apar fisuri, probabilitatea de coroziune în spațiile goale este mare. Bilele de sudură trebuie folosite numai cu materiale și metode de sudură adecvate și trebuie să fie întotdeauna pasivizate după procesul de sudură. Aceasta este singura modalitate de a asigura rezistența la coroziune. Deoarece suprafața din oțel inoxidabil este pasivizată, este necesar un agent de flux în timpul lipirii. Dacă trebuie lipit oțel inoxidabil, suprafața trebuie mai întâi degroșată. Cu cât suprafața este mai netedă, cu atât mai slabă este legătura materialului adeziv. Deoarece, datorită durității ridicate, sunt necesare instrumente speciale pentru perforarea oțelului inoxidabil. MISUMI, de exemplu, are următoarele unelte pentru prelucrarea diverselor materiale:

• Lame de fierăstrău circulare
• Cuțite cu orificii
• Freze deget

Tratarea suprafețelor și prelucrarea suprafețelor: Șlefuirea și pasivizarea chimică a oțelului inoxidabil

Suprafața din oțel inoxidabil poate fi, de exemplu, periată, șlefuită, lustruită sau ecruisată. Aceasta modifică asprimea suprafeței oțelului inoxidabil. Cu cât suprafața este mai aspră, cu atât oțelul inoxidabil mai susceptibil se corodează. Prin urmare, șlefuirea este o metodă populară pentru tratarea suprafețelor metalului.

Metodele comune de șlefuire a oțelului inoxidabil includ șlefuire cu curele și șlefuirea de precizie. Șlefuirea cu curea creează finisaje deosebit de netede și de înaltă calitate și poate fi realizată îndepărtarea materialelor mai mari. Totuși, pot fi realizate diverse asprimi ale suprafeței și prin utilizarea diferitelor dimensiuni de granule în materialul abraziv. Curelele de șlefuire de înaltă calitate sunt esențiale pentru prevenirea contaminării cu rugină externă. Din acest motiv, MISUMI are o gamă largă de materiale abrazive diferite pentru prelucrarea oțelului inoxidabil.

Șlefuirea de precizie ca metodă suplimentară are ca scop obținerea preciziei maxime; procesul de șlefuire umedă este în special foarte precis. Suprafețele rezultate sunt în mod particular plate și paralele. De exemplu, acest lucru poate juca un rol important în ceea ce privește toleranțele, consultați și limitele de procesare și standardele de precizie pentru piesele din foaie de tablă de pe blog, precum și clasele de toleranță în conformitate cu ISO 22081 și DIN ISO 2768: Utilizare optimizată a toleranțelor generale. Aflați mai multe detalii despre acest aspect în portalul meviy.

Selectarea uneltei

Pentru o prelucrare eficientă și de succes, se pot lua deja în considerare multe aspecte la selectarea uneltelor. Uneltele pentru prelucrarea oțelului inoxidabil trebuie să fie ele însele dure, dar nu prea dure. Uneltele care sunt prea dure pot deveni casante rapid și se pot rupe mai ușor ca rezultat al prelucrării. În plus, în timpul prelucrării pot apărea vibrații crescute, care afectează finisajul suprafeței. Determinarea durității corecte a instrumentului este, prin urmare, esențială pentru prelucrarea oțelului inoxidabil. Duritatea oțelului inoxidabil și a uneltelor de prelucrare se bazează în general pe scala Rockwell (HRC). Valorile HRC tipice pentru uneltele de prelucrare din oțel inoxidabil se încadrează în intervalul 58 - 65 HRC.

Se aplică și alte intervale de duritate, în funcție de clasa de prelucrare (de ex., tăiere cu fierăstrăul, găurire, frezare, șlefuire de precizie). Tabelul următor oferă o prezentare generală a uneltei adecvate pentru duritățile respective:

Rezistența la uzură a uneltei este strâns asociată cu duritatea. Oțelul inoxidabil este, de obicei, un material foarte abraziv și, prin urmare, instrumentele abrazive utilizate trebuie să aibă o rezistență ridicată la uzură. O acoperire realizată cu nitrură de titan, de exemplu, poate îmbunătăți rezistența la uzură. În plus, uneltele trebuie să aibă o rezistență ridicată la căldură, deoarece se poate genera o căldură semnificativă la prelucrarea oțelului inoxidabil. Tăierea poate genera căldură de la aprox. 800 °C la 1200 °C, care este concentrată direct pe muchia de așchiere a uneltei datorită conductivității scăzute a căldurii.

Cu toate acestea, la MISUMI, pe lângă prelucrarea și îndepărtarea materialelor, veți găsi și alte instrumente adaptate special pentru oțelul inoxidabil, cum ar fi mașinile de îndoit tuburi.

Instrucțiuni pentru prelucrarea cu succes

Următoarele instrucțiuni pot fi utilizate ca ghid pentru a exclude multe erori în timpul prelucrării. Curățenia este o prioritate: transferul de particule (rugină aeropurtată) din alte oțeluri crește riscul de coroziune pe oțelurile inoxidabile. Însă curățenia nu afectează doar mediul de lucru, ci și materialele de lucru, cum ar fi cele abrazive. De asemenea, este important să se acorde timp pentru formarea stratului pasiv. La temperaturi ambientale normale de 20 °C, acest lucru poate dura 24-48 de ore și chiar mai mult în prezența umezelii. Acest lucru trebuie luat în considerare la determinarea intervalului de timp de prelucrare.