Stal nierdzewna oferuje wiele zalet materiałowych w różnych zastosowaniach przemysłowych, ale wybrana technika obróbki może mieć wpływ na jakość i integralność części wykonanych z tego wszechstronnego metalu.
W artykule tym oceniono zasadność stosowania stali nierdzewnej w różnych częściach i zespołach oraz omówiono rolę trawienia fotochemicznego jako technologii przetwarzania, która może umożliwić produkcję innowacyjnych i wysoce precyzyjnych produktów końcowych.
Dlaczego warto wybrać stal nierdzewną?Stal nierdzewna to zasadniczo stal miękka o zawartości chromu wynoszącej 10% lub więcej (wagowo). Dodatek chromu nadaje stali jej unikalne właściwości stali nierdzewnej, odporne na korozję. Zawartość chromu w stali pozwala na utworzenie na powierzchni stali wytrzymałej, przylegającej, niewidocznej i odpornej na korozję warstwy tlenku chromu. W przypadku uszkodzenia mechanicznego lub chemicznego warstwa może się naprawić, pod warunkiem obecności tlenu (nawet w bardzo małych ilościach).
Odporność na korozję i inne użyteczne właściwości stali można poprawić poprzez zwiększenie zawartości chromu i dodanie innych pierwiastków, takich jak molibden, nikiel i azot.
Stal nierdzewna ma wiele zalet. Po pierwsze, materiał jest odporny na korozję, a chrom jest pierwiastkiem stopowym, który nadaje stali nierdzewnej tę jakość. Gatunki niskostopowe są odporne na korozję w środowisku atmosferycznym i czystej wody; gatunki wysokostopowe są odporne na korozję w większości roztworów kwasowych, zasadowych i środowisk zawierających chlor, co sprawia, że ​​ich właściwości są przydatne w zakładach przetwórczych.
Specjalne gatunki stopów o wysokiej zawartości chromu i niklu są odporne na tworzenie się kamienia i zachowują dużą wytrzymałość w wysokich temperaturach. Stal nierdzewna jest szeroko stosowana w wymiennikach ciepła, przegrzewaczach, kotłach, podgrzewaczach wody zasilającej, zaworach i rurociągach głównych, a także w zastosowaniach lotniczych i kosmicznych.
Równie istotną kwestią jest czyszczenie. Łatwość czyszczenia stali nierdzewnej sprawia, że ​​jest ona doskonałym wyborem w miejscach, gdzie panują rygorystyczne warunki higieniczne, np. w szpitalach, kuchniach i zakładach przetwórstwa żywności. Ponadto łatwe w utrzymaniu błyszczące wykończenie stali nierdzewnej zapewnia nowoczesny i atrakcyjny wygląd.
Na koniec, biorąc pod uwagę koszty, materiały i produkcję, a także koszty cyklu życia, stal nierdzewna jest często najtańszym wyborem materiałowym, a ponadto w 100% nadaje się do recyklingu, co zapewnia jej pełne cykl życia.
Fotochemicznie trawione mikro-metaliczne „grupy trawiące” (w tym HP Etch i Etchform) trawią szeroką gamę metali z precyzją, jakiej nie można uzyskać nigdzie na świecie. Przetworzone arkusze i folie mają grubość od 0,003 do 2000 µm. Jednak stal nierdzewna pozostaje pierwszym wyborem dla wielu klientów firmy ze względu na jej wszechstronność, mnogość dostępnych gatunków, dużą liczbę powiązanych stopów, korzystne właściwości materiału (opisane powyżej) i dużą liczbę wykończeń. Jest to metal z wyboru dla wielu zastosowań w szerokim zakresie branż, specjalizujących się w obróbce 1.4310: (AISI 301), 1.4404: (AISI 316L), 1.4301: (AISI 304) i mikro-metali dobrze znanych metali austenitycznych, różnych stali ferrytycznych, ma Tensititic (1.4028 Mo/7C27Mo2) lub dupleksowych, Invar i stop 42.
Trawienie fotochemiczne (selektywne usuwanie metalu przez maskę fotorezystu w celu wytworzenia precyzyjnych części) ma kilka zalet w porównaniu z tradycyjnymi technikami obróbki blachy. Co najważniejsze, trawienie fotochemiczne pozwala na produkcję części bez degradacji materiału, ponieważ podczas obróbki nie jest wykorzystywane ciepło ani siła. Ponadto proces ten umożliwia produkcję niemal nieskończenie złożonych części ze względu na jednoczesne usuwanie cech komponentów za pomocą chemii trawiącej.
Narzędzia wykorzystywane do trawienia są cyfrowe lub szklane, nie ma więc potrzeby wycinania drogich i trudnych w montażu form stalowych. Oznacza to, że można wyprodukować dużą liczbę produktów przy zerowym zużyciu narzędzi, co gwarantuje, że pierwsza i milionowa wyprodukowana część będą identyczne.
Narzędzia cyfrowe i szklane można również bardzo szybko i ekonomicznie regulować i zmieniać (zwykle w ciągu godziny), co czyni je idealnymi do prototypowania i produkcji wielkoseryjnej. Pozwala to na optymalizację projektu bez ryzyka i strat finansowych. Szacuje się, że czas realizacji jest o 90% krótszy niż w przypadku części tłoczonych, które dodatkowo wymagają znacznej początkowej inwestycji w oprzyrządowanie.
Sita, filtry, sita i łuki Firma może trawić szeroką gamę elementów ze stali nierdzewnej, w tym sita, filtry, sita, sprężyny płaskie i sprężyny gięcia.
Filtry i sita są wymagane w wielu sektorach przemysłu, a klienci często oczekują parametrów o dużej złożoności i wyjątkowej precyzji. Proces fotochemicznego trawienia mikrometalu jest wykorzystywany do produkcji różnego rodzaju filtrów i sit dla przemysłu petrochemicznego, spożywczego, medycznego i motoryzacyjnego (filtry fototrawione są wykorzystywane w układach wtrysku paliwa i hydraulice ze względu na ich wysoką wytrzymałość na rozciąganie). Firma micrometal opracowała technologię fotochemicznego trawienia, aby umożliwić precyzyjną kontrolę procesu trawienia w 3 wymiarach. Ułatwia to tworzenie złożonych geometrii, a w przypadku zastosowania w produkcji siatek i sit może znacznie skrócić czas realizacji. Ponadto w jednej siatce można zawrzeć specjalne funkcje i różne kształty otworów bez zwiększania kosztów.
W przeciwieństwie do tradycyjnych technik obróbki mechanicznej, trawienie fotochemiczne charakteryzuje się wyższym poziomem zaawansowania w produkcji cienkich i precyzyjnych szablonów, filtrów i sit.
Jednoczesne usuwanie metalu podczas trawienia pozwala na stosowanie otworów o różnych geometriach bez ponoszenia kosztów związanych z drogim oprzyrządowaniem lub obróbką mechaniczną. Ponadto fototrawione siatki nie mają zadziorów i naprężeń, a degradacja materiału jest mniejsza, podczas gdy perforowane płyty są podatne na odkształcenia.
Trawienie fotochemiczne nie zmienia wykończenia powierzchni poddawanego obróbce materiału i nie wykorzystuje kontaktu metal-metal ani źródeł ciepła w celu zmiany właściwości powierzchni. W rezultacie proces ten może zapewnić wyjątkowe, wysoce estetyczne wykończenie stali nierdzewnej, dzięki czemu nadaje się ona do zastosowań dekoracyjnych.
Elementy ze stali nierdzewnej trawione fotochemicznie są często stosowane w zastosowaniach wymagających bezpieczeństwa lub w ekstremalnych warunkach – takich jak układy hamulcowe ABS i układy wtrysku paliwa – a wytrawione zagięcie można idealnie „wygiąć” miliony razy, ponieważ proces ten nie zmienia wytrzymałości zmęczeniowej stali. Alternatywne techniki obróbki, takie jak obróbka skrawaniem i frezowanie, często pozostawiają niewielkie zadziory i warstwy przetopione, które mogą mieć wpływ na wydajność sprężyny.
Trawienie fotochemiczne eliminuje potencjalne miejsca pęknięć w ziarnie materiału, zapewniając gładkie i odtworzone gięcie warstwy, co przekłada się na dłuższą żywotność produktu i większą niezawodność.
Podsumowanie Stal i stal nierdzewna mają szereg właściwości, które czynią je idealnymi do wielu zastosowań przemysłowych. Mimo że uważa się je za stosunkowo prosty materiał do obróbki za pomocą tradycyjnych technik obróbki blachy, trawienie fotochemiczne oferuje producentom znaczące korzyści w przypadku produkcji skomplikowanych i krytycznych pod względem bezpieczeństwa części.
Trawienie nie wymaga twardych narzędzi, pozwala na szybką produkcję od prototypu do produkcji wielkoseryjnej, oferuje praktycznie nieograniczoną złożoność części, wytwarza części bez zadziorów i naprężeń, nie wpływa na hartowanie i właściwości metalu, można je stosować do wszystkich gatunków stali i osiąga dokładność ±0,025 mm. Wszystkie terminy realizacji podane są w dniach, a nie miesiącach.
Wszechstronność procesu trawienia fotochemicznego sprawia, że ​​jest to doskonały wybór w przypadku produkcji części ze stali nierdzewnej w wielu wymagających zastosowaniach. Stymuluje on innowacyjność, gdyż usuwa bariery nieodłącznie związane z tradycyjnymi technikami obróbki blachy dla inżynierów projektantów.
Substancja posiadająca właściwości metaliczne i składająca się z dwóch lub więcej pierwiastków chemicznych, z których przynajmniej jeden jest metalem.
Włóknista część materiału, która tworzy się na krawędzi przedmiotu obrabianego podczas obróbki. Często ostra. Można ją usunąć za pomocą pilników ręcznych, tarcz szlifierskich lub pasów, ściernic drucianych, szczotek ściernych, urządzeń do cięcia strumieniem wody lub innymi metodami.
Zdolność stopu lub materiału do opierania się rdzy i korozji. Są to właściwości niklu i chromu występujących w stopach, takich jak stal nierdzewna.
Zjawisko powodujące pęknięcie pod wpływem powtarzających się lub zmiennych naprężeń, którego wartość maksymalna jest niższa od wytrzymałości materiału na rozciąganie. Pęknięcie zmęczeniowe postępuje, zaczynając od drobnych pęknięć, które powiększają się pod wpływem zmiennych naprężeń.
Maksymalne naprężenie, jakie można wytrzymać bez uszkodzenia przez określoną liczbę cykli. O ile nie zaznaczono inaczej, naprężenie to ulega całkowitemu odwróceniu w każdym cyklu.
Proces produkcyjny, w którym metal jest obrabiany lub skrawany w celu nadania przedmiotowi obrabianemu nowego kształtu. Ogólnie rzecz biorąc, termin ten obejmuje procesy takie jak projektowanie i układ, obróbka cieplna, obsługa materiałów i kontrola.
Stal nierdzewna charakteryzuje się dużą wytrzymałością, odpornością na ciepło, doskonałą obrabialnością i odpornością na korozję. Opracowano cztery ogólne kategorie obejmujące szereg właściwości mechanicznych i fizycznych dla konkretnych zastosowań. Cztery gatunki to: CrNiMn serii 200 i CrNi 300 typu austenitycznego; chromowo-martenzytyczna serii 400 typu hartowanego; chromowo-niehartowana serii 400 typu ferrytycznego; stopy chromu i niklu utwardzane wydzieleniowo z dodatkowymi elementami do obróbki roztworowej i utwardzania starzeniowego.
W próbie rozciągania jest to stosunek maksymalnego obciążenia do pierwotnego pola przekroju poprzecznego. Nazywany również wytrzymałością graniczną. Porównaj z granicą plastyczności.