Obróbka stali nierdzewnej

Kuchnie, zakłady przetwórstwa spożywczego, pływalnie, szpitale, biura medyczne, centra chirurgiczne i inne gałęzie przemysłu w dużym stopniu polegają na stali nierdzewnej – w celu łatwego czyszczenia i sterylizacji. Również w przemyśle lotniczym stosuje się różne gatunki stali nierdzewnej, ze względu na ich zdolność do zwiększania wytrzymałości bez dodawania dużej ilości masy, jak w przypadku innych materiałów.

Obróbka stali nierdzewnej pozwala na wykonywanie wielu użytecznych przedmiotów i detali.

Zastosowania stali nierdzewnej:

• Domowe (przedmioty codziennego użytku) – sztućce, zlewy, rondle, bębny do pralek, wkładki do kuchenek mikrofalowych, żyletki do golenia;
• Architektura/technika budowlana – okładziny, poręcze, okucia drzwiowe i okienne, meble uliczne, kształtowniki konstrukcyjne, pręty zbrojeniowe, słupy oświetleniowe, nadproża, podpory murowane;
• Transport – układy wydechowe, przegródki samochodowe/krosna, cysterny samochodowe, kontenery okrętowe, statki chemikaliowce, śmieciarki;
• Chemiczno-farmaceutyczne – zbiorniki ciśnieniowe, rurociągi technologiczne;
• Ropa naftowa i gaz ziemny – pomieszczenia dla platform, korytka kablowe, rurociągi podwodne;
• Medyczne – narzędzia chirurgiczne, implanty chirurgiczne, skanery MR, inne urządzenia medyczne;
• Żywność i napoje – sprzęt gastronomiczny, browarnictwo, destylacja, osprzęt mleczarski, przetwórstwo spożywcze;
• Woda – armatura, uzdatnianie wody i ścieków, rury wodociągowe, zbiorniki ciepłej wody;
• Inne – silniki, turbiny parowe, kominy spalinowe, żeglarstwo;
• Ogólne – sprężyny, elementy złączne (śruby, nakrętki i podkładki), druty.

Czym jest stal nierdzewna? 

Stal nierdzewna – potocznie nazywana nierdzewką albo INOXem – jest stalą niepodlegającą utlenianiu, czyli korozji. Główną cechą tego materiału jest duża odporność na działanie wielu agresywnych środowisk korozyjnych. Właściwość nierdzewności uzyskiwana jest poprzez dodatek chromu (minimum 10,5%) do stopów stali. Zwiększenie ilości chromu przekłada się automatycznie na zwiększenie odporności antykorozyjnej. Chrom zawarty w stali, reagując z tlenem z otoczenia, tworzy na powierzchni cienką warstwę tlenku, znaną jako warstwa pasywna bądź warstwa pasywacyjna, dlatego też jedną z bardziej unikalnych zdolności stali nierdzewnej jest jej zdolność do samouzdrawiania się. Nierdzewka zawiera także różne ilości węgla, krzemu i manganu. Inne pierwiastki, jak przykładowo nikiel i molibden, można dodawać celem nadania innych przydatnych właściwości, typu: zwiększona formowalność i zwiększona odporność na korozję.

Rodzaje stali nierdzewnej.

Z uwagi na wyśmienite właściwości mechaniczne – między innymi: wysoką wytrzymałość, plastyczność i spawalność – stal nierdzewna jest materiałem chętnie stosowanym w obróbce materiałowej. Wybór odpowiedniego rodzaju stali nierdzewnej uzależniony jest od indywidualnych potrzeb, warto jednak pamiętać o kilku kwestiach: zwiększone stężenie siarki w stali nierdzewnej może spowodować obniżenie jej właściwości i pękanie podczas obróbki plastycznej, stale z wysoką zawartością węgla mają dużą twardość i wysoką tendencję do kruszenia się, z kolei stale niskowęglowe posiadają zazwyczaj dodatki stopowe podwyższające plastyczność materiału.

Najwyższą odporność na korozję wykazują stale austenityczne, potem ferrytyczne, a najniższą – martenzytyczne.

Obróbka stali nierdzewnej – jaką stal wybrać?

Ze względu na strukturę wyróżniamy następujące rodzaje stali:

• Stal nierdzewna ferrytyczna.

Stale ferrytyczne posiadają podwyższone stężenie fosforu i siarki, nie są tak podatne na zgniot jak stale austenityczne, charakteryzują się wyższą przewodnością cieplną i niższym umocnieniem zgniotowym. Ich skrawalność zachowuje wysokie właściwości wytrzymałościowe, jednakże podczas obróbki istnieje ryzyko tworzenia się długich wiórów i sczepiania materiału z narzędziem.

• Stal nierdzewna austenityczna.

Stale austenityczne wykazują wysoką odporność na korozję, plastyczność, skłonność do ustabilizowania na zimno oraz niższą przenikalność magnetyczną.

Przy obróbce CNC stali nierdzewnej możliwe jest szybsze i większe zużycie narzędzia skrawającego oraz skłonność do sczepiania się, co może wpływać na obniżenie trwałości mechanizmu obróbkarskiego i prowadzić do uszkodzenia narzędzia.

• Stal nierdzewna martenzytyczna.

Stale martenzytyczne wykazują niższe właściwości antykorozyjne niż stale austenityczne, dlatego bezpieczniej jest wykorzystywać je w środowiskach nieagresywnych. Ich obróbka nie jest szczególnie wymagająca, a w jej trakcie nabywają właściwości wytrzymałościowych.

• Stal nierdzewna ferrytyczno-austenityczna duplex.

Stale typu duplex mają dwustopniową strukturę, są plastyczne, trwałe, wytrzymałe, odporne na korozję oraz inne czynniki. Ich obróbka jest trudniejsza w porównaniu do stali austenitycznych, a w jej trakcie powstaje twardy wiór, mogący negatywnie oddziaływać na żywotność i trwałość narzędzia skrawającego.

Jakie technologie wykorzystujemy do obróbki stali nierdzewnej?

W dzisiejszych czasach produkcja stali nierdzewnej oparta jest o najnowsze technologie i nie mogłaby obejść się bez nowoczesnych i w pełni funkcjonalnych narzędzi.

Obróbka stali nierdzewnej to różnorodne procesy, materiał ten może być bowiem przetwarzany na różne sposoby. My wykorzystujemy do tego między innymi: cięcie, grawerowanie, obróbkę skrawaniem (toczenie, frezowanie), elektropolerowanie, spawanie. Każda z tych czynności ma swoją charakterystykę, której należy przestrzegać, aby uzyskać satysfakcjonujące efekty. Warto pamiętać, że w trakcie obróbki stali nierdzewnej zmienia się nie tylko jej wygląd, ale i skład chemiczny metalu.

Cięcie CNC stali nierdzewnej.

Obróbka stali nierdzewnej poprzez cięcie wykorzystuje technologię laserową, hydroabrazywną (wodną) bądź plazmę. Laser i woda gwarantują niezwykłą precyzję, natomiast plazma jest korzystna cenowo. Wiele technologii produkcyjnych nie wymaga laserowej jakości, wówczas efekt w stosunku do wkładu finansowego może się nie kalkulować – plazma będzie wtedy odpowiednim rozwiązaniem. Aby dobrać najlepszą metodę, należy wziąć pod uwagę grubość blachy, fakturę powierzchni i końcową jakość produktu, jaką chcemy uzyskać, a także czynniki ekonomiczne. Wybór najlepiej pozostawić specjalistom, którzy na odstawie specyfikacji dobiorą odpowiednią technologię cięcia.

Cięcie stali nierdzewnej – podobnie jak i w przypadku innych materiałów – polega na usuwaniu fragmentów surowca, zmieniając jego formę, aby finalnie uzyskać ostateczny kształt. Wysoka precyzja działania i staranne wykończenie materiału jest niezwykle istotne, ponieważ odpowiednie kształtowanie krawędzi i nadawanie właściwych wymiarów wpływa na późniejsze dopasowanie elementów. Zapewniamy profesjonalne, wysoce wydajne rozwiązania, doskonałe wyprofilowanie, dokładność przycięć, pełną powtarzalność.

• Cięcie laserowe, przy użyciu wycinarek, jest procesem wydajnym i zautomatyzowanym. Stal nierdzewna najczęściej poddawana jest cięciu przez topienie i wydmuchiwanie.
• Cięcie wodne, sprawdzające się przy produkcji małoseryjnej i jednostkowej, wolne jest od działania wysokiej temperatury, dlatego nie wpływa na strukturę materiału, właściwości fizykochemiczne stali pozostają niezmienione.
• Cięcie plazmowe, wykonywane przy użyciu specjalistycznych wycinarek plazmowych, wykorzystywane jest przy obrabianiu materiałów przewodzących prąd, w tym także austenitycznych stali nierdzewnych. Wytworzony strumień plazmy przemieszcza się z dużą prędkością, topiąc materiał i wydmuchując go ze szczelin. Najczęściej do obróbki plazmowej używa się argonu, tlenu, azotu, wodoru.

Grawerowanie stali nierdzewnej.

Grawerowanie stali nierdzewnej gwarantuje znacznie głębsze znakowanie niż każda inna metoda, lepszą czytelność i trwałość, jest bardziej odporne w trudnych warunkach, spełnia standardy identyfikowalności i wymagania wielu producentów. Grawerowanie stali nierdzewnej wymaga zwiększonej mocy lasera, mniejszych prędkości znakowania oraz kilku przejść.

Obróbka stali nierdzewnej skrawaniem.

Obróbka stali nierdzewnej poprzez skrawanie jest to proces ubytkowej obróbki metali, polegający na usuwaniu kolejnych warstw naddatku. Obróbka stali nierdzewnej skrawaniem odbywać się może między innymi poprzez frezowanie czy toczenie.

• Frezowanie stali nierdzewnej polega na wykorzystaniu ruchomego ostrza, nadającego materiałowi wymagany kształt bądź formę zgodnie z oczekiwaniami Klienta. Skrawalność zależy od obranej techniki, wpływającej na uzyskane parametry, wytrzymałość i estetykę tworzonego elementu. Stal nierdzewna jest dość wymagającym i skomplikowanym w obróbce surowcem, dużo cięższym nieraz w pracy niż wiele innych materiałów, dlatego należy starannie zaplanować ten proces. Trzeba przestrzegać odpowiedniej mocy (aby uniknąć narostu na ostrzu), zmniejszyć do minimum wszelkie wibracje, zoptymalizować głębokość cięcia (aby zminimalizować ryzyko powstawania karbów), dopasować promień zaokrąglenia i szybkość skrawania (aby zapobiec odkształceniom plastycznym i zużywaniu się narzędzi) oraz dobrać odpowiednie narzędzia (np. płytki wieloostrzowe z powłoką ze spiekanych węglików, szybkotnące stale pokryte twardymi powłokami, specjalna ceramika narzędziowa z dodatkiem krzemowych włókien, cermetale).
• Toczenie stali nierdzewnej różni się w zależności od procesu wytwarzania (odlewanie, kucie itp.), obróbki cieplnej oraz pierwiastków stopowych. Z zasady skrawalność zmniejsza się ze wzrostem dodatków stopowych, jednak materiały bardziej podatne na obróbkę wiórową dostępne są we wszystkich grupach stali nierdzewnych.

Elektropolerowanie stali nierdzewnej.

Elektropolerowanie stali nierdzewnej ma na celu doprowadzenie detalu o dowolnym kształcie do wysokiego połysku, porównywalnego do połysku lustrzanego, poprzez zastosowanie kąpieli galwanicznej. Pozwala to uzyskać dobre rezultaty bez używania jakichkolwiek mechanicznych środków ściernych czy polerujących, a ponadto zwiększa odporność chemiczną materiału. Proces elektropolerowania usuwa mikroskopijną warstwę z powierzchni metalu i rozwiązuje mnóstwo problemów związanych z tarciem, wystającymi segmentami, szczelinami, zadrapaniami, brudem, pozostałościami i wgłębieniami. Jakość efektu finalnego zależy od odpowiedniego doboru składu chemicznego elektrolitu oraz parametrów fizykochemicznych procesu elektropolerowania. Przed rozpoczęciem procesu trzeba wziąć pod uwagę pierwotną metodę wykańczania oraz grubość materiału (grubsze powierzchnie wymagają większej mocy). 

Spawanie stali nierdzewnej.

Spawanie stali nierdzewnej przeprowadzać można metodą MIG lub TIG. Jest to proces dość skomplikowany, dlatego należy go odpowiednio przygotować – stosować specjalne folie ochronne i zabezpieczyć miejsca składowania elementów w trakcie wykonywania prac montażowych, a także zadbać o solidne mocowanie elementów (z uwagi na niską przewodność cieplną i wysoki współczynnik rozszerzalności liniowej).

Obróbka stali nierdzewnej? Zapraszamy do współpracy!