Aniks-lift.ru

Подъемное оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Обработка швов нержавейки

Обработка швов нержавейки

Нержавеющие стали активно используются в промышленности для изготовления емкостей и трубопроводов под агрессивные жидкости. В быту из этого металла изготавливают кухонные принадлежности и красивые полотенцесушители. Зеркальная поверхность имеет привлекательный вид, а изделие способно служить очень долго. Но чтобы добиться такого эффекта на готовой конструкции требуется правильно обработать сварные швы нержавейки. Если этого не сделать, то места сварки будут иметь желтый и черный цвет, или они могут даже поржаветь. Почему это происходит? Какие существуют механические и химические способы обработки?

passivacija-passivirovanie-nerzhavejushhej-stali-4

Материалы для режущих инструментов.

materialy-dlya-rezhushhix-instrumentov

Твердость материала, из которого изготовлен инструмент, должна превышать твердость обрабатываемого материала. В связи с тем, что на рабочую часть инструмента действуют значительные силы резания, создающие деформации изгиба, инструментальный материал должен обладать прочностью. На твердость и прочность инструментального материала существенное влияние оказывает соотношение легирующих компонентов и углерода, входящих в их состав в виде карбидов. С увеличением количества карбидов и уменьшением их зернистости твердость и износостойкость инструмента повышается, а прочность понижается.

Теплостойкость инструмента определяется температурой, выше которой снижается твердость и возрастает износ.

Износостойкость инструмента характеризуется сопротивляемостью инструмента истиранию под действием сил трения, возникающих в процессах резания.

Теплопроводность инструмента определяется способностью его отводить возникающее в процессах резания тепло от режущих граней инструмента. Чем выше теплопроводность, тем лучше отводится тепло от режущих кромок, благодаря чему повышается стойкость инструмента.

Адгезионная способность инструментального и обрабатываемого материала характеризуется температурой, при которой происходит налипание обрабатываемого материала на режущие грани инструмента. Она зависит от молекулярных сил, развивающихся при высоких температурах и давлениях в точках контакта режущего инструмента с обрабатываемой поверхностью. Чем выше температура налипания обрабатываемого материала на инструмент, тем качественней должен быть материал, из которого инструмент изготовлен.

Инструментальные стали.

Инструментальные стали делят на:

  • углеродистые;
  • легированные;
  • быстрорежущие.

Углеродистые инструментальные стали.

Для того, чтобы изготовить режущий инструмент применяют углеродистые стали марки У10А, У11А, У12А и У13А. Буква У означает, что сталь углеродистая инструментальная. Число после буквы указывает, сколько примерно углерода в десятых долях процента содержится в данной стали.

Если в конце названия марки стали есть буква А, то это говорит о том, что сталь относится к группе высококачественных (У10А; У12А).

После закалки и отпуска твердость инструмента из этих сталей составляет HRC 60—64. Однако при нагреве до температуры свыше 220—250°С твердость инструмента резко снижается. Поэтому в настоящее время на токарных станках такой инструмент используется только на работах, связанных с невысокими скоростями резания (некоторые типы метчиков, зенкеров и разверток).

Легированные инструментальные стали.

Легированные инструментальные стали — это такие, в состав которых с целью повышения физико-механических свойств вводятся специальные примеси (легирующие элементы).

При введении хрома, молибдена, вольфрама, ванадия, титана и марганца твердость стали повышается, так как они образуют с углеродом простые или сложные соединения (карбиды), которые обладают высокой твердостью (особенно карбиды вольфрама и ванадия). При этом у стали сохраняется достаточная вязкость. Никель, кобальт, алюминий, медь и кремний, растворяясь в железе, упрочняют сталь.

При соответствующей термообработке инструмент имеет твердость HRC 62—64 и сохраняет ее при нагреве до температуры 250—300°С. Зенкера, развертки, метчики, протяжки изготовляют из сталей марок 9ХС, ХВГ и ХВ5.

Читайте так же:
Машина для изготовления сигарет

Быстрорежущие инструментальные стали.

Быстрорежущие инструментальные стали — это легированные стали со значительным содержанием вольфрама, кобальта, ванадия и молибдена. Они сохраняют полученную после термообработки твердость HRС 62 – 64 при нагреве до температуры 600°, а некоторые марки комплексно легированных сталей сохраняют свою твердость даже при нагреве до температуры 700—720°С.

Эти качества быстрорежущих сталей позволяют увеличивать в процессе обработки скорости резания в два-три раза по сравнению с инструментом, изготовленным из углеродистой и обычной легированной инструментальной стали.

Все марки быстрорежущей стали обозначаются буквой Р (Р9, Р12, Р18), число, проставленное после буквы Р, показывает среднее процентное содержание вольфрама в этой стали.

Широкое применение имеют быстрорежущие стали, содержащие 3—5% молибдена (Р6М3, Р6М5). Эти стали по прочности превосходят сталь Р18, хотя имеют несколько меньшую теплостойкость. Их обычно применяют для инструментов, работающих в условиях тяжелых силовых режимов.

При обработке легированных, жаропрочных и нержавеющих сплавов и сталей эффективно применение быстрорежущих сталей повышенной производительности, в состав которых входит ванадий и кобальт (Р10КФ5, Р18К5Ф2), или комплекснолегированных сталей (марки Р18МЗК25, Р18М7К25 и Р10М5К25). При наличии в стали 10% и более кобальта твердость ее после термообработки составляет 67—68 и сохраняется до температуры нагрева 640 – 720°С.

Быстрорежущие инструментальные стали применяются для изготовления резцов, сверл, зенкеров, разверток, метчиков, плашек и другого инструмента. .

Твердые сплавы.

Твердые сплавы состоят из карбидов тугоплавких металлов, которые равномерно распределены в кобальтовой связке. Их изготовляют методом прессования и спекания. Твердые сплавы имеют высокие показатели плотности и твердости, которая не снижается даже при нагреве до 800— 900°С. По составу твердые сплавы разделяются на три группы:

  • вольфрамовые;
  • титановольфрамовые;
  • титанотантало-вольфрамовые.

Основными марками твердого сплава вольфрамовой группы, применяемыми для изготовления режущего инструмента являются ВКЗ, ВКЗМ, ВК4, ВК4М, ВК6 ВК6М ВК6В, ВК8, ВК8В, ВК10. В обозначении марки твердого сплава этой группы буква В обозначает группу, буква К и число, следующее за ней — процентное содержание кобальта, являющегося связывающим металлом. Буква М обозначает, что структура сплава мелкозернистая, а буква В — что она крупнозернистая.

Твердые сплавы титановольфрамовой группы.

Твердые сплавы титановольфрамовой группы состоят из зерен твердого раствора карбида вольфрама в карбиде титана, избыточных зерен карбида вольфрама и кобальта, являющегося связкой. Основными марками сплава этой группы являются Т5К10, Т5К12, Т14К8, Т15К6. В обозначении сплавов этой группы число после буквы Т показывает процентное содержание карбида титана, а число после буквы К — содержание кобальта в процентах. Остальное в сплаве — карбиды вольфрама.

Твердые сплавы титанотанталовольфрамовой группы.

Твердые сплавы титанотанталовольфрамовой группы состоят из зерен карбидов титана, тантала, вольфрама и связки, в качестве которой также использован кобальт. Марками этой группы сплавов являются ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ10К8Б и ТТ20К9. В обозначении этой группы сплавов число после букв ТТ показывает содержание карбидов титана и тантала, а число после буквы К — содержание кобальта в процентах.

Читайте так же:
Как крепить деревянный уголок к вагонке

В зависимости от содержания карбида вольфрама, карбида титана, карбида тантала и кобальта твердые сплавы имеют различные свойства. Чем больше кобальта, тем сплав более вязок и лучше сопротивляется ударной нагрузке. Поэтому для изготовления инструментов, которыми выполняют обдирочные работы, используют сплавы с большим содержанием кобальта. При обработке стали применяют твердые сплавы, содержащие карбид титана, так как на инструмент из этих сплавов стальная стружка меньше налипает.

Вольфрамокобальтовые твердые сплавы.

Согласно ГОСТ 3882 – 74 твердые сплавы группы ВК (вольфрамокобальтовые) рекомендуются для обработки хрупких материалов (чугун, бронза). Сплавы группы ТК (титановольфрамокобальтовые) рекомендуются для обработки вязких материалов (сталь, латунь). Сплавы титанотанталовольфрамовой группы применяются при неблагоприятных условиях работы инструмента с ударными нагрузками, при обработке стальных отливок и поковок.

Минералокерамические материалы.

Минералокерамические материалы для режущего инструмента изготавливают в виде пластинок из окиси алюминия Al2O3 (глинозема) методом прессования под большим давлением с последующим спеканием. Они имеют высокую твердость, температуростойкость (до 1200°С), износостойкость и достаточную прочность на сжатие. К недостаткам этих материалов относится большая хрупкость и малая ударная вязкость. Инструменты, оснащенные минералокерамикой, обычно используются при чистовой обработке при точении с постоянной нагрузкой и в случае отсутствия вибрации.

Синтетические материалы.

Синтетический алмаз характеризуется высокими твердостью и износостойкостью, химически мало активен. Имеет небольшой коэффициент трения и слабую склонность к налипанию стружек обрабатываемого материала. Недостатки алмаза его хрупкость и сравнительно низкая температуростойкость (750—850°). Алмазные резцы применяют для финишной обработки цветных металлов, сплавов и неметаллических материалов.

Кубический нитрид бора (КНБ) — синтетический сверхтвердый материал (эльбор, кубанит, гексанит) состоящий из соединений бора и азота. Твердость его несколько ниже твердости алмаза, но температуростойкость значительно выше (1200 – 1300°С). Он химически инертен к материалам, содержащим углерод, поэтому при обработке сталей и чугунов его износостойкость значительно выше износостойкости алмазов. Вставками из КНБ оснащаются токарные резцы для обработки закаленной стали и высокопрочных чугунов.

Химическое травление нержавеющей стали

Метод химического травления нержавейки отличается от электрохимического отсутствием напряжения. Для процедуры используются специальные средства для травления, в зависимости от которых и выделяется разновидность технологии:

  • Травление кислотами;
  • Щелочное травление;
  • Очистка травильными пастами;
  • Травление методом погружения.

Травление кислотами

Наилучший вариант травления для использования на крупных предприятиях. Этот способ позволяет добиться максимально эффективного результата в ходе обработки детали. Весь процесс можно разделить на несколько шагов:

  1. Обезжиривание верхнего слоя;
  2. Зачистка заусенцев и ожогов;
  3. Травление детали в сернокислотных ваннах;
  4. Промывка изделия в воде;
  5. Погружение детали в азотнокислотный раствор;
  6. Повторное ополаскивание проточной водой.

Данный метод считается стандартным, но может использоваться и другой:

  1. Обезжиривание поверхности;
  2. Промывание детали в проточной воде;
  3. Сушка изделия;
  4. Помещение нержавейки в ванну с ортофосфорной кислотой на 1 час;
  5. Промывание детали в проточной воде.

В нашей компании при травлении нержавеющей стали кислотами используется средство собственного производства — травильный гель/спрей SteelGuard InoxClean Spray. Гель для травления нержавейки рекомендуется для применения на больших поверхностях, которые невозможно обработать методом погружения. Гелеобразное средство способно восстанавливать поверхность нержавейки, которая могла деформироваться в процессе металлообработки.

Щелочное травление

Осуществление процесса происходит за счет применения расплава каустической соды. Повышение температуры и резкое охлаждение способствует разрушению оксидной защитной пленки на нержавейке, тем самым улучшая качество обрабатываемого изделия.

Читайте так же:
Как варить красивый шов электросваркой

Существует несколько методов щелочного травления:

  1. Выдержка изделия в соде
    Готовый раствор с 20-40% содержанием нитрата разогревают до 460-500 градусов Цельсия. Травление детали в щелочной среде длится 15 минут. Обратите внимание, что некоторые марки сталей нельзя подвергать нагреванию выше 450 градусов. По истечении требуемого времени изделия промывают в большом количестве жидкости и опускают на 5 минут в сернокислотную ванну либо на 10 минут в азотнокислотную.
  2. Способ травления щелочью с применением электрического тока
    Данный метод позволяет получить по итогу обезжиренную поверхность изделия, характеризующейся чистотой и однородностью. При таком способе в качестве щелочи используется сода, иногда добавляют хлористый кальций. Технология эффективна для травления плоских, стержневых заготовок, волоченых изделий.
  3. Обработка гидритами натрия
    Технология отличается повышенной себестоимостью, но имеет весомое преимущество перед другими методами. Во время процедуры травильный раствор не взаимодействует с металлом, тем самым его потери сводятся к минимуму. Низкая температура процесса позволяет снизить расходы на теплоносители.

Каждый из этих способов требует выполнения ряда правил, среди которых предварительная обработка поверхности, обезжиривание, удаление оксидной пленки.

Материалы для травильных ванн

Травильные ванны должны быть изготовлены в соответствии с требованиями безопасности и эксплуатации кислотных и щелочных растворов.

Для использования рекомендуются следующие виды емкостей:

  • Покрытые керамикой / покрытого стеклом кирпича;
  • Из дерева или бетона, покрытого свинцом;
  • Могут применяться все производные вещества от резины;
  • Для кислотных ванн подходят определенные марки нержавейки

Содержание в растворах азотистой или соляной кислоты разрешает применять практически все эти материалы, за исключением покрытий из свинца или керамики с высоким содержанием кремния. Взаимодействие с этими веществами может негативно сказаться на состоянии металла. В щелочных ваннах можно использовать емкости из стали, с условием отслеживания протекания и интенсивности процесса травления. Определенные марки стали применяются для кислотных ванн, например 8Х18Н8М или 10Х20Н25М4.

В нашей компании травление нержавеющей стали методом погружения осуществляется при помощи средства для травления нержавейки собственного производства – SteelGuard InoxClean. Жидкость для травления восстанавливает поверхностный слой металла, который был подвержен обработке. Специальный раствор удаляет следы побежалости на сварном шве, сохраняет эксплуатационные свойства нержавейки. Использование средства согласно инструкции по применению подходит для проведения травления небольших изделий и поверхностей.

Травление готовыми травильными пастами

На современном рынке представлен широкий выбор готовых паст для травления нержавеющей стали. Основными задачами таких средств является очистка сварного шва и изменение окрашенных поверхностей в результате перепадов высоких температур. Использование травильной пасты позволяет провести процедуру в промышленных и бытовых условиях. Эффективность средства проявляется при 80 градусах по Цельсию. Нержавейка легко поддается обработке густой пастой. Как и с другими способами травления, перед процедурой необходимо очистить поверхность от ржавчины и других дефектов.

Процесс травления пастой состоит из нескольких этапов:

  1. Обработка верхнего слоя поверхности;
  2. Накладывание травящей пасты на деталь толстым слоем (несколько сантиметров);
  3. Выдержка пасты для нержавейки в течение 1,5 часов;
  4. Промывка изделия проточной водой.
Читайте так же:
Вибропресс для керамзитобетонных блоков

Обработка пастой подходит для травления нержавейки после сварки. После правильно проведенной процедуры у стали повышаются антикоррозийные свойства.

Шлифовка на станках

Стоит отметить, что возможно выполнение токарной обработки нержавейки. То есть шлифовку можно выполнять на токарном оборудовании. В таком случае на такие приспособления устанавливаются специальные круги шлифовального типа. Стоит также отметить, что выполнять данную операцию на станке можно как на производстве, так и в домашних условиях, если в наличии имеется такой агрегат. Здесь важно отметить, что эффективно выполнять такую операцию позволит даже самое простое токарное оборудование.

Что касается выполнения операции в ручном режиме, то использовать шлифок не всегда целесообразно, а потому иногда применяются шлифовальные листы. В таком случае очень важно правильно подобрать их по зернистости. Чтобы не ошибиться, обычно используют черновые детали для подбора.

металлические детали

Краткий исторический обзор получения материалов для изготовления режущих инструментов

Основоположниками учения о резании металлов считают выдающихся русских ученых И. А. Тиме (1838—1920), К. А. Зворыкина (1861 — 1928), Я. Г. Усачева (1873—1941).

Работы этих ученых получили мировое признание и до сих пор не утратили своей ценности.

В 1868 г. профессор Петербургского горного института И. А. Тиме подробно исследовал процесс резания различных металлов. Он впервые объяснил, как происходит процесс образования стружки, и дал классификацию стружек, получающихся при резании металлов в различных условиях. И. А. Тиме определил пути дальнейшего развития учения о резании металлов. Он также первый в мире теоретически вывел формулы для определения силы резания и объяснил явление усадки стружки.

Крупный вклад в области резания металлов сделал профессор К. А. Зворыкин. В 1893 г. им впервые был создан прибор для определения силы резания. Он первый дал схему сил, действующих на резец, и теоретически вывел наиболее точную для своего времени формулу для определения силы резания.

Мировую известность получили также работы старшего мастера Петербургского политехнического института Я. Г. Усачева. Применив микроскоп, он впервые в 1912 г. произвел глубокое исследование процесса образования стружки и наметил новое направление в науке о резании металлов — изучение физических явлений процесса резания. Я. Г. Усачев установил явление наклепа, объяснил процесс образования нароста, разработал метод определения температуры резца и др.

Достойными продолжателями русских ученых дореволюционного периода являются наши ученые, создавшие советскую школу резания металлов, отличительной особенностью которой является тесное содружество науки с производством, ученых с новаторами производства. Работами советских ученых совместно с рабочими-новаторами было создано впервые в мировой науке высокопроизводительное резание металлов (резание с большими скоростями и подачами). Это явилось важным резервом дальнейшего повышения производительности труда в машиностроении.

Особенно значительный вклад в учение о резании металлов был сделан советскими учеными А. В. Панкиным, В. А. Кривоуховым, Н. И. Резниковым, И. М. Беспрозванным, М. Н. Лариным, Г. И. Грановским, П. П. Грудовым.

Шлифовка механического характера

Нержавеющая сталь характеризуется присутствием высокого уровня коррозийных свойств, которые обуславливают ее активное применение в той среде, где зачастую применяются жидкости. Хотя изделия из подобного материала активно соприкасаются с водой и подвергаются предварительному проведению сварочных работ, со временем их внешний вид существенно не изменяется. Данная особенность прослеживается в результате задействования определенных принципов обработки.

Читайте так же:
Какой газ используется при сварке полуавтоматом

Среди основных вариантов обработки принято выделять механическую шлифовку нержавейки после сварки. В ходе данного процесса устраняется верхний слой оксидной составляющей, образующийся на месте сварки и представляющий собой слабое место во всей конструкции. Также подвергаются устранению различимые переходы цвета и присутствующие неровности в соединении сварки.

Для данного процесса характерна следующая очередность:

  • устранение волн в области металлического шва посредством применения толстого шлифовального круга и болгарки, а также нивелирование присутствующих выпуклостей;
  • задействование лепестковых кругов для функционирования болгарки; основная цель подобных элементов — более аккуратное проведение работ наряду с большей длительностью процесса и расходованием материалов, что особо актуально для значительных масштабов выполнения работ;
  • использование специально разработанного оборудного комплекса в виде шлифовальной машины, в результате работы которой создается одноцветное матовое покрытие;
  • обязательное применение респиратора для снижения риска попадания в дыхательные пути абразивной пыли и металлических частиц, которые находятся в воздушном пространстве в течение выполнения работ.

Особенности соединения титановых изделий и их элементов

Если титановое изделие выступает элементом конструкции, то соединить детали, изготовленные из титановых сплавов, позволяет применение таких методов:

  • сварка;
  • пайка
  • механическое соединение с использованием заклепок
  • соединение с применением болтового крепления.

Основным методом соединения выступает сварка, представляющая обычную промышленную технологию. Чтобы обеспечить прочность сварного шва соединение элементов выполняют в среде инертного газа или специальных бескислородных флюсов. Также для этого оберегают шов с применением различных защитных элементов. Взаимодействие расплавленного титана с такими химическими элементами как водород, кислород и азот, содержащимися в воздушной смеси, при нагреве приводит к росту зерна металла, изменению его микроструктуры и хрупкости сварного шва. Сварочные работы выполняют на большой скорости.

Также существует метод сварки в контролируемой среде, который применяется для выполнения работ, требующих большой ответственности. При необходимости соединить небольшие по своим размерам элементы, их помещают в специальные камеры, заполненные инертным газом. В случае соединения элементов большего размера сварочные работы выполняют в специальных герметично изолированных помещениях. Сварка титана — ответственная работа, которая доверяется исключительно подготовленным специалистам, имеющим необходимый практический опыт и навыки.

Пайка титана применяется в случаях, когда проведение сварочных работ невозможно или нецелесообразно. Она также осложнена химическими реакциями. Титан в расплавленном состоянии демонстрирует высокую химическую активность и прочно связан с пленкой окиси, формируемой на поверхностях обрабатываемой детали. Большинство распространенных металлов непригодны в качестве припоя для соединения титановых элементов, для этих целей используются только чистые по своему составу алюминий и серебро.

Механическое соединение элементов из титана с помощью клепок и болтовых креплений также выполняется с применением специальных материалов. В большинстве случаев заклепки изготавливают из алюминия, а применяемые болты покрываются напылением серебра или синтетического тефлона. Это вызвано тем, что при завинчивании титан проявляет свое свойство налипания и задирается, в результате соединения элементов становятся ненадежными, не обеспечивают прочной фиксации.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector