1. Przegląd obróbki części odlewanych ze stali nierdzewnej
Części odlewane ze stali nierdzewnej są szeroko stosowane w maszynach, budownictwie, motoryzacji i sprzęcie spożywczym ze względu na ich odporność na korozję i wytrzymałość. Jednak po odlaniu części rzadko bezpośrednio spełniają ostateczne wymagania dotyczące wymiarów i powierzchni. Dlatego stosuje się kilka metod obróbki, aby osiągnąć pożądaną precyzję, wydajność i estetykę. Te operacje po odlewaniu obejmują obróbkę skrawaniem, obróbkę cieplną, polerowanie, śrutowanie i powlekanie powierzchni. Zrozumienie tych metod pozwala inżynierom i producentom wybrać najbardziej opłacalne i technicznie odpowiednie procesy dla ich zastosowań.
2. Procesy obróbki części odlewanych ze stali nierdzewnej
Obróbka skrawaniem jest jedną z najczęstszych operacji po odlewaniu. Polega na usunięciu nadmiaru materiału w celu uzyskania wąskich tolerancji i precyzyjnych geometrii. Wysoka twardość i wytrzymałość stali nierdzewnej sprawiają, że jest ona trudniejsza w obróbce w porównaniu ze stalą węglową, co wymaga zoptymalizowanych narzędzi i parametrów skrawania.
2.1 Toczenie i frezowanie
- Toczenie: Idealny do części cylindrycznych, takich jak wały, pierścienie i elementy gwintowane. Ze względu na odporność na zużycie preferowane są narzędzia z węglików spiekanych o dużej prędkości lub płytki powlekane.
- Frezowanie: Stosowane do powierzchni płaskich lub złożonych. Nowoczesne frezowanie CNC umożliwia wieloosiowe precyzyjne cięcie i gładkie wykończenia przy minimalnych śladach narzędzi.
2.2 Wiercenie, gwintowanie i wytaczanie
- Wiercenie i gwintowanie służą do tworzenia gwintowanych otworów do celów montażowych. Stale nierdzewne wymagają małych posuwów, odpowiedniego chłodziwa i ostrych narzędzi, aby zapobiec utwardzaniu się przez zgniot.
- Operacje wytaczania poprawiają dokładność wymiarową w odlanych otworach i zapewniają wąską tolerancję pasowań mechanicznych.
2.3 Szlifowanie i obróbka precyzyjna
Szlifowanie przeprowadza się, gdy wymagane są wyjątkowo wąskie tolerancje lub lustrzane wykończenie, na przykład w gniazdach zaworów, wirnikach pomp lub elementach medycznych. W procesie usuwane są drobne ilości materiału i korygowane są drobne odkształcenia powstałe w wyniku poprzednich etapów obróbki.
3. Metody obróbki cieplnej
Obróbkę cieplną stosuje się w celu modyfikacji właściwości mechanicznych i mikrostrukturalnych części odlewanych ze stali nierdzewnej. Chociaż stale nierdzewne są naturalnie odporne na korozję, obróbka cieplna może poprawić twardość, ciągliwość i rozkład naprężeń wewnętrznych, zwłaszcza po odlewaniu i obróbce skrawaniem.
3.1 Leczenie roztworem
Proces ten polega na nagrzaniu odlanych części do wysokiej temperatury (zwykle 1000–1100°C) i szybkim ich hartowaniu. Rozpuszcza wytrącające się węgliki i przywraca rozkład chromu, poprawiając odporność na korozję i wytrzymałość. Tej obróbce powszechnie poddawane są austenityczne stale nierdzewne, takie jak 304 i 316.
3.2 Starzenie się i łagodzenie stresu
- Starzenie wzmacnia utwardzane wydzieleniowo stale nierdzewne (np. 17-4 PH) poprzez tworzenie drobnych związków międzymetalicznych.
- Odprężanie w temperaturze 300–400°C pomaga zmniejszyć naprężenia wewnętrzne powstające podczas odlewania lub obróbki, minimalizując odkształcenia podczas pracy.
4. Techniki wykańczania powierzchni
Wykończenie powierzchni poprawia wygląd, czystość i odporność na korozję części odlewanych ze stali nierdzewnej. W zależności od zastosowania wybierane są różne wykończenia – przemysłowe, dekoracyjne lub higieniczne. Obróbka powierzchniowa odgrywa również istotną rolę w przygotowaniu części do powlekania lub spawania.
4.1 Polerowanie
Polerowanie usuwa nierówności powierzchni, zgorzeliny tlenkowe i ślady narzędzi. Do polerowania mechanicznego stosuje się tarcze ścierne, paski lub pasty w celu uzyskania wykończenia satynowego, półpołyskowego lub lustrzanego. W przypadku elementów spożywczych i medycznych powierzchnie o wysokim połysku minimalizują zanieczyszczenie i ułatwiają czyszczenie.
4.2 Śrutowanie i piaskowanie
Śrutowanie rzutuje stal lub materiał ceramiczny na powierzchnię w celu oczyszczenia i ujednolicenia tekstury. Piaskowanie jest podobne, ale wykorzystuje drobniejsze media w celu uzyskania gładszych wykończeń. Metody te są szczególnie przydatne przed malowaniem, powlekaniem lub kontrolą, ponieważ ujawniają wszelkie wady odlewu, takie jak pory lub pęknięcia.
4.3 Pasywacja i trawienie
- Wytrawianie wykorzystuje roztwory kwasów (zwykle mieszaninę kwasu azotowego i fluorowodorowego) w celu usunięcia osadów tlenkowych i przywrócenia czystej metalicznej powierzchni.
- Pasywacja tworzy następnie cienką warstwę tlenku chromu, która zwiększa odporność na korozję bez wpływu na wygląd i wymiary.
5. Procesy spawalnicze i montażowe
Wiele części odlewanych ze stali nierdzewnej wymaga połączenia lub montażu z innymi komponentami. Właściwe techniki spawania zapewniają odporność na korozję i integralność mechaniczną, minimalizując jednocześnie defekty w strefie wpływu ciepła.
5.1 Typowe metody spawania
| Metoda spawania | Charakterystyka | Aplikacje |
| TIG (GTAW) | Wysoka precyzja, czyste spoiny, niski poziom odprysków | Części cienkościenne i precyzyjne |
| MIG (GMAW) | Szybsze osadzanie, umiarkowana precyzja | Montaże ogólne i grube sekcje |
| Zgrzewanie oporowe | Bez wypełniacza, szybkie, zlokalizowane nagrzewanie | Małe komponenty i produkcja masowa |
6. Inspekcja i kontrola jakości
Po obróbce części odlewane ze stali nierdzewnej należy sprawdzić, aby upewnić się, że spełniają wymagania wymiarowe, powierzchniowe i mechaniczne. Badania nieniszczące (NDT) są często stosowane w celu sprawdzenia integralności wewnętrznej i wykrycia ukrytych defektów spowodowanych odlewaniem lub obróbką skrawaniem.
6.1 Typowe metody inspekcji
- Kontrola wymiarowa przy użyciu współrzędnościowych maszyn pomiarowych (CMM) lub suwmiarki w celu sprawdzenia precyzji.
- Inspekcje wizualne i powierzchniowe w celu wykrycia pęknięć, porowatości lub niespójności wykończenia.
- Testy ultradźwiękowe, radiograficzne lub penetracyjne do wykrywania wad podpowierzchniowych.
7. Wniosek: Wybór właściwej kombinacji przetwarzania
Wydajność i wygląd części odlewanych ze stali nierdzewnej w dużym stopniu zależą od metod przetwarzania końcowego. Obróbka skrawaniem zapewnia precyzję wymiarową, obróbka cieplna wzmacnia materiał, a obróbka wykończeniowa zwiększa trwałość i odporność na korozję. Wybór właściwej kombinacji tych metod – w oparciu o rodzaj stopu, wymagania aplikacji i docelowe koszty – zapewnia trwałe, wysokiej jakości komponenty odlewane, odpowiednie dla wymagających środowisk przemysłowych.
