Содержание

Электроплазменная полировка нержавеющей стали

Установки электролитно-плазменного полирования УПП

Компания «Технологии и Предложения» является производителем установок плазменного полирования УПП. Только применение качественных комплектующих и большой опыт специалистов в данной области позволило нам завоевать доверие многих клиентов и поставлять установки электролитно-плазменного полирования в разные страны мира на протяжении более 30 лет.

Установки УПП используются, чаще всего, для быстрого достижения зеркальной, равномерно блестящей и качественной поверхности на изделиях из нержавеющих сталей (AISI 304 (08Х18Н10), AISI 316 (10Х17Н13М2), AISI 316T (10Х17Н13М2Т), AISI 321 (12-08Х18Н10Т) и др), для финишного, декоративного полирования деталей из меди и медных сплавов, для полирования некоторых марок титана и углеродистых сталей.

Плазменное полирование (электролитно-плазменное полирование, финишное полирование) – простой, быстрый метод полировки деталей из нержавеющих сталей в безопасном растворе неорганических солей. По мере опускания изделий в раствор, вокруг детали образуется плазма, за счет этого чистота поверхности улучшается на 2-4 класса. В течение 3-5 минут процесса плазменного полирования появляется зеркальный, однородный блестящий цвет; зачистка сварных швов, цветов побежалости происходит в течение 1-2 минут; притупление острых кромок, заусенцев в течение 2-3 минуты; осветление, активация поверхности 30-60 секунд. Много примеров до и после плазменной полировки с указанием времени цикла предоставлены внизу страницы (видеоматериалы, фотографии).

Основным отличием от электрохимического и механического полирования является то, что процесс электролитно-плазменного полирования экологически безопасен, не содержит кислот, не требует специальных очистных сооружений, соответствует санитарным нормам, в несколько раз производительнее механического способа полирования, улучшает условия труда, повторяемость качества полировки продукции сложной формы от цикла к циклу.

Область применения установок электролитно-плазменного полирования

Установки электролитно-плазменного полирования применяются для:

  • Финишного, декоративного полирования продукции из нержавеющих, конструкционных сталей, цветных металлов и сплавов, как в машиностроении, так и в производстве товаров народного потребления и медицинского назначения.
  • Полирования, обезжиривания и активации поверхности изделий перед нанесением гальванических либо вакуумных покрытий.

Состав оборудования плазменного полирования

Оборудование для плазменного полирования, чаще всего, включает в себя три основные части:

  1. Рабочую ванну с технологическим раствором и защитным кожухом для защиты от паров. Ванна изготавливается из коррозионностойкой стали, имеет механизм подъема-опускания (производство Италия).
  2. Трансформатор специального применения (производство Республики Беларусь) различной мощности в зависимости от площади полируемых деталей и от программы выпуска продукции в смену.
  3. Стойку питания и управления, которая позволяет проводить процесс полирования в автоматическом/ручном режиме с помощью контроллера фирмы Siemens с применением датчиков для безопасности рабочего персонала и защиты оборудования от перегрузок.

Характеристики оборудования плазменного полирования

  • Производительность: 1 — 110 дм 2 /цикл. Зависит от выбранной мощности оборудования.
  • Время цикла: 1-5 мин. Зависит от поставленной задачи и качества исходной поверхности.
  • Мощность трансформатора: 6 — 630 кВт. Зависит от площади погружаемой детали для полирования.
  • Площадь занимаемая установкой плазменного полирования: 2 — 6 м 2 .
  • Оборудование работает в автоматическом режиме управления кроме операции загрузки/выгрузки изделий. Оборудование мощностью до 100 кВт изготавливается как в ручном, так и в автоматическом режиме управления.
  • Изделия с большой площадью могут полироваться на установках малой мощности в два этапа. Изделие погружается до половины с последующим переворотом.

Для эксплуатации установки электролитно-плазменного полирования необходимо:

  • Трехфазная сеть, напряжение 380 В, частота 50 Гц.
  • Проточная водопроводная вода или система оборотного водоснабжения.
  • Сжатый воздух.
  • Вытяжная вентиляция.

Специальный фундамент для размещения установки электролитно-плазменного полирования не применяется.

Установки плазменного полирования просты в обращении, поэтому высококвалифицированного персонала для управлением установкой не требуется.

Базовые модели установок плазменного полирования

Компания «Технологии и Предложения» может предложить Вам следующие серийно выпускаемые модели установок для электролитно-плазменного полирования:

Наши установки плазменного полирования поставлены и успешно эксплуатируются в России, Беларуси, Ю. Корее, Украине, Китае, Турции (смотрите список наших клиентов).

Для правильного выбора оборудования плазменной полировки необходимой мощности, просим Вас сообщить:

  1. Габариты обрабатываемых изделий (желательно прислать нам чертеж, эскиз либо фотографии изделий).
  2. Из какого материала изготовлены изделия?
  3. Какой результат Вам необходимо получить от процесса электролитно-плазменного полирования: зеркальную поверхность, притупление острых кромок, удаление заусенцев, окалин, зачистка сварных швов и т.д.?
  4. Какое количество изделий необходимо полировать за одну смену, какое количество смен?

Много примеров наших работ и видеоматериалов о нашей продукции смотрите на наших страницах в социальных сетях:

Электрополировка нержавеющей стали, алюминия, титана, латуни и меди

Полировка нержавеющей стали до суперзеркала – новейшая услуга в сфере обработки металлов. Она доступна лишь в нескольких регионах страны.

Мы уже выполнили заказы по полировке изделий из нержавеющей стали для клиентов из Санкт-Петербурга, Нижнего Новгорода, Казани, Пскова, Великого Новгорода, Москвы, Иваново и других городов России! Работали с автомобильными концернами, дизайнерами и дизайн-студиями, крупными сетями магазинов. Каждый наш клиент остался доволен результатом полировки.

В чем преимущества электрополировки

Электрополировка – это новая методика, которая уже блестяще зарекомендовала себя на рынке:

  • Можно полировать разные металлы;
  • Необходима при нанесении вакуумных покрытий на изделия;
  • Придает лучшую стойкость в коррозии;
  • Такая обработка придает статусность изделию;
  • Идеальный стиль, дизайн, и статусность изделия;
  • Отполировать можно детали абсолютно любой формой;
  • Достигается минимально возможный уровень шероховатости.

Как выглядит результат

Светильник из нержавеющей стали 14 класс чистоты высокоотражающая поверхность

Петли для стеклянных дверей. Полировка суперзеркало + покрытие нитрид титана, цвет золото

Полировка трубы – идеальное зеркало

Корпуса для видеокамер из нержавейки + полировка

Подстолья из нержавейки + полировка

Информационные таблички из нержавейки + полировка

Ножки для столов из нержавейки + полировка

Кальян: полировка + покрытие нитрид титана, цвет хамелеон

Сущность метода

  1. Процесс полировки происходит при рабочих напряжениях 200. 350 В.
  2. При напряжениях свыше 200 В вблизи анода формируется тончайшая (от 50 до 100 мкм) парогазовая оболочка.
  3. На микровыступах поверхности детали формируется зона максимальной напряженности электрического поля.

Доказано, что качество электроплазменной полировки зависит от рабочего напряжения.

Минимальное пороговое значение напряжения

Медь и сплавы на основе меди (бронза, латунь)

Сплавы на основе алюминия

Сплавы на основе титана

Обработка детали методом ЭПП – это идеальная подготовка поверхности к последующему нанесению слоя ионно-вакуумного покрытия (нитрида титана и др.).

Мы полируем

Компания ООО «АЦИА» также выполняет полировку горячекатаной нержавеющей стали.

Почему электрополировка лучше обычной?

Кроме визуального эффекта, электролитно-плазменная полировка обгоняет механическую по итоговым характеристика изделия и его обработки.-

Технические характеристики поверхности после обработки:

  1. Достигается минимальная шероховатость поверхности R=0,03. 0,02 мкм. Класс чистоты поверхности доводится до 14 максимального (зеркальной полировки).
  2. Полировка снимает заусенцы до 0,3 мм высотой.
  3. Применение ЭПП очищает поверхность детали от вкраплений абразивов.
  4. Электроимпульсная полировка удаляет с поверхности последствия применения сварки – цвета побежалости.
  5. Улучшает поверхностную стойкость к коррозии металла

В течение нескольких минут обработки деталь приобретает зеркальный блеск. Методика отработана для применение электролитно-импульсной полировки деталей из нержавеющих сталей, сплавов на основе меди (латуней и бронз различного состава), алюминия, титана – доводит поверхность до зеркального блеска. Применительно к хромистым сталям нержавеющего класса, марки 201, 304, 316, 321 по классификации AISI (от 08Х18Н10 до 12Х18Н10Т, 12Х15Г9НД), чем больше хрома в нержавеющей стали тем лучше будет «эффект зеркала».

Для каких изделий подходит

Методом электролитно-плазменной обработки полируют изделия из сталей и сплавов цветных металлов:

перила и ограждения

элементы дизайна и обстановки помещения

конструктивные элементы яхт кораблей и мототехники

детали и конструкции машиностроения (все отрасли)

Заказ и доставка

Компания ООО «АЦИА» принимает заказы на электролитно-плазменную полировку изделий и деталей из нержавейки, латуни, бронзы, сплавов титана и алюминия до зеркального блеска!

Отполированные изделия отправляем в любые города. Доставку берем на себя, чтобы изделие пришло к заказчику в целостности сохранности. Доставка от 500 рублей. Общий прайс Стоимость работы зависит от материала и площади обработки – рассчитывается индивидуально.

Материал

Цена

Минимальный заказ

Габариты

Нержавеющая сталь

от 30 руб за дм 2

2,3 на 0,8 на 0,8 ( возможна полировка по диагонали за два цикла)

Алюминий

полировку 0,4 на 0,8 на 0,4 ( возможна полировка на большой ванне , при больших объемах)

Медь, латунь

1,2 на 1,1 на 1,1 ( возможна полировка по диагонали за два цикла)

Углеродистая сталь

0,4 на 0,8 на 0,4 ( возможна полировка на большой ванне , при больших объемах)

Титан

0,4 на 0,8 на 0,4 ( возможна полировка на большой ванне , при больших объемах)

Ограничения по максимальной площади простого изделия ( лист) 1,4 метра квадратных за один цикл.

Важные особенности полировки

Что нужно учитывать, перед заказом:

  • полировка только по НАРУЖНОЙ поверхности;
  • полировка сложных форм;
  • максимальные габариты изделия не должны превышать (д*ш*в): 3000мм*850мм*850мм, большие размеры по согласованию, возможно за два раза;
  • площадь опускания детали не превышает 1,5 м/кв за цикл;
  • тестовая обработка БЕСПЛАТНО!

Полировка нержавеющей стали

Нержавеющие стали обладают высокой устойчивостью к коррозии в атмосферных условия и некоторых других средах ( газовой, речной и морской воде, некоторых кислотах, растворах солей и щелочах) при комнатной и повышенной температурах. Хром является основным легирующим элементом и обеспечивает коррозионную стойкость металла. Пластические свойства сплава добиваются добавлением 8-11% никеля. Никель делает сплав ковким, облегчая обработку давлением. Добавление хрома в сплав приводит к образованию карбида хрома, который образуется на границах зерен, увеличивая возможность возникновения межкристалмической коррозии. Для уменьшения возможности образования карбидов, в состав нержавеющей стали вводят титан, который активно связывается с углеродом и образующий карбиды титана. Хромистые и никелевые стали имеют наибольший удельный вес в выплавке нержавеющих сталей и наиболее широко применяются в промышленности. Их используют для сортового и листового проката, поковок, горячекатанных и холоднокатаных труб и литья самых различных областях техники и промышленности ( химической, атомной, авиационной и т.д.). Стали этого типа можно разделить на следующие подгруппы:

  1. Хромоникелевые аустенитные стали с малым содержание углерода.
  2. Хромоникелевые кислотостойкие аустенитные стали.
  3. Хромоникелевые окалиностойкие стали с высоким содержанием хрома и никеля.
  4. Хромоникелевые стали аустенито-мартенситного класса.
  5. Хромоникелевые стали аустенито-ферритного класса.
Читать еще:  Хотэнд своими руками

Электролитно-плазменная обработка нержавейки

При обработке нержавеющих сталей возможно снижение напряжения до 230В без потери качества полировки. Эксперименты показали, что в 3%-м водном растворе сульфата аммония хорошо полируются изделия из нержавеющей аустенитной стали 12Х18Н10Т, имеющие плоскую форму и мелкий рельеф, например столовые ложки (площадь 1дм 2 ), вилки (площадь 0,7 дм 2 ) и другие столовые приборы. При этом чистота поверхности улучшается на два-три класса, мелкие выступы удаляются, а крупные сглаживаются; деталь приобретает устойчивый (долговременный) металлический блеск, острые кромки притупляются, а заусенцы с толщиной при основании 0,3 мм удаляются. Высокое качество обработки получено также для неглубоких поддонов из нержавеющей стали (площадь основания 330х490 мм, толщина стенок 1 мм, отбортовка высотой 30 мм, общая площадь поверхности составляет 20 дм 2 ). При этом поддон такой формы необходимо опускать в электролит только вертикально.

Состав электролита для обработки нержавеющей стали методом ЭПП

Положительные результаты полирования нержавеющих аустенитных сталей типа 12Х18Н10Т достигаются в растворе следующего состава:

  • серная кислота,
  • соляная кислота,
  • азотная кислота,
  • хлористый натрий,
  • вода,
  • краситель кислотный черный 3М.

Корректирование раствора состоит в периодическом добавлении воды и азотной кислоты. Обработку проводят в течение 3–10 минут при температуре 70–75 о С. С увеличением содержания в растворе солей железа время обработки увеличивается до 15–20 минут. Качество поверхности при химическом полировании зависит от объемной плотности загрузки деталей в ванне. При слишком большой загрузке возникает неравномерность обработки поверхности, возможно ее травление и образование других дефектов вследствие затрудненного доступа раствора к поверхностям изделий.

Технические характеристики электролитно-плазменной обработки и полирования нержавеющей стали

Рекомендуемое время полировки нержавеющей стали — 180 сек.

Скорость шлифовки и снятия заусенцев нержавейки — 30 сек.

Среднее время снижения шероховатости на 1 класс — 75 сек.

Количество циклов полировки до смены электролита — 960.

Экспериментальная обработка

Методика экспериментального исследования полировки стали Х18Н10Т электролитно-плазменным методом

Для исследования характеристик установки и отработки методики по изучению процессов электролитно-плазменного полирования проводилось исследование закономерностей полирования аустенитной нержавеющей стали Х18Н10Т в растворах сернокислого аммония разной концентрации.

В экспериментах использовались металлические пластины толщиной 1 мм.

Значения тока измерялись с точностью ± 0,05 А, а напряжения ± 2 В. Температура электролита при проведении эксперимента поддерживалась с точностью ± 1 о С, что вполне достаточно для изучения основных закономерностей процесса и отработки технологии. Для изучения съема металла в процессе полировки образцы взвешивались до и после полирования с точностью ± 0,00005 г и оценивалась разность массы (Dm).

Вольт-амперные характеристики снимались при температурах 70, 75, 80 и 85 о С и концентрациях электролита 3, 4, 5 и 6 %, то есть в области значений параметров, используемых на промышленных установках. Параллельно оценивалась и удельная мощность при тех же параметрах.

Вольт-амперные характеристики снимались, начиная с высоких напряжений, при которых начинал наблюдаться срыв ППО, фиксируемый резкими бросками тока через образец.

Результаты экспериментов полировки нержавейки Х18Н10Т

На рисунке представлены вольт-амперные характеристики (ВАХ) при концентрации сульфата аммония (NH4)2SO4 3%, 4%, 6%. Данные зависимости соответствуют процессу электролитно-плазменного полирования с устойчивой паро-плазменной оболочки. Наименьшие значения напряжения на кривых снимались при значениях, соответствующих срыву ППО и появлению броска тока.

Рисунок 1 — Зависимость изменения массы образцов S = 8 см 2 от напряжения. Температура – 70 о С; концентрация электролита: 1 – 3%; 2 – 4%; 3 – 5%;4 – 6%

Из анализа вольт-амперных характеристик следует, что для всех концентраций раствора характерно уменьшение плотности тока с повышением температуры электролита, что хорошо согласуется с теоретическими предпосылками. Получено, что величина тока уменьшается в 1,5¸2 раза при повышении температуры электролита. Следует отметить, что величина плотности тока для всех концентраций электролита при одинаковых значениях напряжения и устойчивой ППО имеет приблизительно одинаковое значение, то есть величина тока, проходящего через образец в данном диапазоне концентраций, не сильно зависит от концентрации электролита. Некоторое уменьшение величины тока с ростом концентрации (особенно при 6 % (NH4)2SO4) имеет место.

Из графиков видно, что с увеличением напряжения плотность тока уменьшается. При температурах 80 и 85 о С зависимость носит линейный характер. Более резкое, нелинейное увеличение тока при малых напряжениях можно объяснить приближением к зоне с коммутационным режимом обработки, где ППО неустойчива. Этот эффект наблюдается и при температуре 70 о С при всех концентрациях. Некоторое увеличение плотности тока при температуре 70 о С и напряжениях 340 В и более можно объяснить началом перехода к режиму обработки в гидродинамической области (турбулентное течение).

На рис. показана зависимость удельной мощности от напряжения в режиме электролитно-плазменной обработки при значениях концентраций и температур, рассмотренных выше. Как и следовало ожидать, из рассмотрения ВАХ следует, что удельная мощность обработки при заданных температуре и напряжении слабо зависит от концентрации.

Рисунок 2 — Зависимость удельной мощности от напряжения при концентрации 3% (NH4)2SO4 и температуре: 1 – 70 о С; 2 – 75 о С; 3 – 80 о С; 4 – 85 о С.

Рисунок 3 — Зависимость удельного теплового потока от напряжения при концентрации 4% (NH4)2SO4 и температуре: 1 – 70 о С; 2 – 75 о С; 3 – 80 о С; 4 – 85 о С.

Следует отметить, что характер наклона кривых показывает их обратно пропорциональную зависимость от напряжения в линейной области. Наличие нелинейных областей при низких и высоких значениях напряжения имеет ту же причину, что и для плотности тока. Полученные результаты хорошо согласуются с литературными данными и теорией процесса.

На рис. показана зависимость массы образца из нержавеющей стали площадью 8 см 2 от изменения напряжения при температуре 70 о С, концентрациях электролита 3%, 4%, 5%, 6% и обработке в течение 5 минут. Съем металла увеличивается с ростом напряжения, причем этот рост наиболее заметен при концентрациях 3%, 4% и 5%, а при 6% практически не зависит от напряжения. Резкое увеличение съема металла при напряжении 330 В и 4% (NH4)2SO4, скорее всего, объясняется стравливанием с образца каких-либо включений или заусенец, что приводит к выбросу экспериментальной точки из общей зависимости. Из рисунка следует, что для съема металла лучше всего использовать сульфат аммония 5% концентрации.

Рисунок 4— Зависимость удельного теплового потока от напряжения при концентрации 5% (NH4)2SO4 и температуре: 1 – 70 о С; 2 – 75 о С; 3 – 80 о С; 4 – 85 о С.

Рисунок 5 — Зависимость изменения массы образцов S = 8 см 2 от напряжения. Температура – 70 о С; концентрация электролита: 1 – 3%; 2 – 4%; 3 – 5%; 4 – 6%

На рис. представлена зависимость потери массы образцов от концентрации раствора при напряжении 300 В и различных температурах электролита. Необходимо отметить, что съем металла при прочих равных условиях уменьшается с увеличением температуры электролита. Максимальный съем металла происходит при 5% концентрации и температуре 70 о С. При температуре 85 о С потеря массы практически не зависит от концентрации и незначительна по величине. При температурах 75 и 80 о С наблюдается незначительный рост съема металла с увеличением концентрации, а при 70 о С и 6% концентрации происходит резкое уменьшение стравливания металла, что можно объяснить началом перехода к гидродинамическому режиму обработки. На этом же рисунке приведены зависимости съема металла от концентрации раствора при температуре 70 0 С и напряжениях 270 и 330 В. Можно отметить, что съем металла незначительно зависит от напряжения и имеет одинаковый характер в зависимости от концентрации.

Рисунок 6 —Зависимость изменения массы образцов S = 8см от концентрации

  1. U = 300 В, Т= 70 0 С; 2U = 300 B, T= 75 0 C;
  2. U = 300 B, T= 80 0 C; 4U= 300 B, T= 85 0 C;
  3. U= 330 B, T= 70 0 C; 6U = 270 B, T = 70 0 C;

На этом рисунке приведены также зависимости величины съема металла нержавейки от концентрации электролита при температуре 70 о С и напряжениях 270 и 330 В. Отметим, что съем металла незначительно зависит от напряжения и имеет одинаковый характер поведения при изменении концентрации раствора.

Следует отметить, что во всех случаях при наличии устойчивой паро-плазменной оболочки поверхность образцов из нержавеющей стали Х18Н10Т после обработки в 3-6% растворе сульфата аммония в течение 5 минут приобретает блеск.

Технология электроплазменной полировки нержавеющей стали на предприятиях. Электроплазменная полировка нержавеющей стали технология

Технология электроплазменной полировки нержавеющей стали на предприятиях

Нержавеющая сталь применяется для изготовления различных предметов и конструкций. Для того, чтобы ее поверхность была блестящей и без дефектов применяется технология электроплазменной полировки нержавеющей стали на различных литейных предприятиях.

Читать еще:  Чем отличается анодированный алюминий от обычного

Если раньше эта технология применялась редко, то сегодня она пользуется стабильным спросом везде, где необходимо добиться ровной, матовой и однотонной поверхности. Время необходимое для обработки зависит от электрического питания, которое подается на оборудование.

Обработка длится от 6 до 12 минут и зависит от требований к поверхности металла. Этот метод эффективный в тех случаях, если изделие должно быть матовым. Для обработки используются специальные растворы, которые наносятся перед началом процесса.

Наибольшее распространение получил раствор сульфата аммония. Необходимо также следить за пропорциями химических веществ, которые входят в состав раствора. Существуют также новые растворы, позволяющие полировать даже при температуре -70˚C. Поэтому полировка может выполняться в различных климатических условиях.

Полированная нержавеющая используется для изготовления медицинских инструментов и деталей для высокоточных приборов и оборудования. Эффективный способ для получения металла со светлой поверхностью. К тому же, тональность зависит от раствора и времени обработки. Среди главных достоинств:

  • высокое качество;
  • производительность;
  • безопасность;
  • надежность;
  • экологичность;
  • доступная цена.

Применение в цехах завода это технологии позволяет получать металлы с идеальной поверхностью, отвечающие современным требованиям и стандартам. Этот метод нашел широкое использование на всех предприятиях выпускающих современное оборудование.

Технология полировки нержавейки при помощи плазмы требует наличия оборудования и различных приспособлений. Только крупные предприятия могут позволить себе его приобрести и использовать для этой цели. В комплект входит: рабочая ванна, куда наливаются технологические растворы, трансформатор работающий от сети 380 В, и блок автоматического управления обработкой.

Объем обрабатываемого металла зависит от мощности оборудования. Как правило, плазмой снимается с поверхности всего 2-3 микрона металла, что позволяет добиться желаемой ровности и матового цвета.

Для удаления из помещения дыма используется вытяжная вентиляция. Установка плазменной полировки отличается простотой, доступностью и не требует фундамента. Может использоваться в любом месте.

Электролитно-плазменная полировка как возможный элемент ядерных технологий

Состояние поверхности конструкционных материалов АЭС влияет на их эксплуатационные свойства, в частности на стойкость к растрескиванию. Технологический процесс многих ответственных изделий ядерной техники включает операции травления, очистки, электрополирования, что позволяет получить готовое изделие с повышенными эксплуатационными свойствами.

В настоящее время для очистки, травления, электрополирования и дезактивации широко используются различные химически активные растворы и композиции, часто включающие агрессивные коррозионно опасные, летучие, ядовитые, горючие компоненты, в том числе на основе смесей сильных кислот.

В качестве альтернативы в работе предложены слабые водные растворы нейтральных солей, в которых под воздействием электрического тока эффективно очищается поверхность черных, углеродистых, нержавеющих сталей и других материалов и которые легко самоочищаются от шлама и радионуклидов простым отстаиванием.

На основе экспериментальных исследований процесса очистки, полировки, дезактивации в растворах различного состава и исследований поверхности широкого круга материалов с использованием методов гравиметрии, металлографии и микроскопии, получены данные о влиянии состава сталей, их структуры, напряженного и деформированного состояния, сварки, при кратковременной (до 8 минут) и длительной обработки (до 600 минут) на чувствительность материалов к растрескиванию, питингообразованию, межкристаллитной коррозии. Обработка проводилась как с катода, так и с анода при напряжении на электродах до 350 В. Для экспериментов в обоих случаях выбирались U-образные образцы с заневоленными концами.

Исследования показали, что химический состав образцов имеет большее влияние на технологический процесс полирования, чем структура, деформация и механические напряжения. Сварной шов полируется также хорошо, как и основной металл. Установлено, что длительная полировка приводит к истончению деформированного и напряженного образца без его растрескивания и сохранения блестящей поверхности. Полировке и очистке поддаются даже изделия из фольги толщиной более 0,1 мм. Методом электролитно-плазменной полировки получены также качественные металлографические шлифы обработанных образцов. Приготовлены демонстрационные изделия с использованием старогодных деталей сильфонной арматуры, деталей манометров высокого давления, термопарных каналов и других изделий, используемых в ядерной энергетике. Найдены универсальные составы электролитов для полировки черных, нержавеющих сталей.

Нами найдены также составы электролитов, позволяющие быстро нагревать и полировать цирконий и его сплавы. Это позволяет в технологических процессах передела циркония в трубы, лист, пруток с промежуточными нагревами использовать электролитно-плазменную обработку и взамен высокотоксичных концентрированных растворов плавиковой, серной кислот и хромового ангидрида использовать слабый водный раствор нейтральных солей 3-4 % концентрации.

В основе электролитно-плазменной обработки лежит принцип использования импульсных электрических разрядов, которые происходят вдоль всей поверхности изделия, погруженного в электролит. Совместное воздействие на поверхность детали химически активной среды и электрических разрядов создает эффект полирования изделий. В технологии плазменно-электролитной полировки обрабатываемая деталь является анодом, к которому подводится положительный потенциал от источника тока. Площадь катода должна быть не менее чем в 5 раз больше площади анода. В зависимости от приложенного напряжения при прохождении электрического тока через водный раствор электролита наблюдаются различные режимы электрических процессов вблизи анода [1]. После превышения некоторых критических величин плотностей тока и напряжения вокруг металлического анода образуется газо-плазменное облако, оттесняющее электролит от поверхности металла. При этом возникает многофазная система металл-плазма-газ-электролит, а явления, происходящие в приэлектродной области, не укладываются в рамки классической электрохимии.

При напряжении более 200 В вокруг анода образуется устойчивая пароплазменная оболочка, характеризующаяся малыми колебаниями тока при U = const. В этой области напряжений (200-350 В) происходит процесс электролитно-плазменной обработки. Плотность тока уменьшается до 0,5-1,0 А/см2. Сплошная пароплазменная оболочка вокруг анода имеет толщину порядка 50 мкм и постоянно изменяет свою форму (рисунок 1) [2].

Рисунок 1. Модель пароплазменной оболочки

Электрический ток в прианодной области протекает от металлического анода к электролитному катоду через сложную систему металл-плазма-газ-электролит. Напряженность электрического поля в оболочке достигает 104-105 В/см. При температуре около 100 °С такая напряженность вызывает ионизацию паров, эмиссию ионов и электронов, необходимую для поддержания стационарного тлеющего электрического разряда в оболочке. Вблизи микровыступов напряженность электрического поля возрастает и на этих участках возникают импульсные искровые разряды [1].

Данный метод уже успешно используется для полировки, снятия искаженного механической обработкой слоя металла, снижения шероховатости поверхности металл, очистки от окалины, поверхностно-активных веществ и смазочно-охлаждающих жидкостей. В настоящее время методом электролитно-плазменной полировки производится обработка широкого класса металлов и сплавов: нержавеющая и черная стали, медь, латунь, алюминий, магний, титан, цирконий и др.

Применение электролитно-плазменной полировки при дезактивации поверхности нержавеющей и углеродистой стали

При работе АЭС образуются радиоактивные продукты коррозии, которые поступают в водный теплоноситель и откладываются на поверхности оборудования, входящего в состав циркуляционного контура и прочно с ней связываются. Вследствие этого оно становится радиоактивным, что затрудняет его обслуживание и ремонт. По этой причине радиоактивные отложения периодически удаляют, используя различные способы воздействия на них с целью разрушения [3].

Указанный метод электролитно-плазменной полировки пригоден для дезактивации и очистки поверхности оборудования АЭС, изготовленного из нержавеющих и черных сталей от фиксированных отложений и окалины с эффектом полировки.

Для осуществления процесса дезактивации к загрязненному изделию подключается положительный полюс источника тока повышенного напряжения, а отрицательный полюс прикладывается к металлической ванне, в которой находится электролит. При погружении изделия в электролит вокруг изделия образуется тонкая парогазовая подушка, а напряженность электрического поля резко возрастает до уровня, когда химические, ковалентные, металлические и другие связи разрушаются, возникают знакопеременные окислительно-восстановительные процессы, которые переводят элементы, находящиеся в поверхностном слое в соединения, легко отделяющиеся от поверхности.

Обработку ведут в электрогидродинамическом режиме в водном растворе сульфата аммония с добавкой A при температуре 70-85 °С и напряжении 250-350 В. Обработка проводится в течение 1-6 минут при плотности тока 0,1-0,2 А/см2.

При таком способе дезактивации не используются концентрированные кислоты и хромовый ангидрид, а снятые с поверхности загрязнения переводятся в нерастворимые соединения (гидроокиси), выпадающие в осадок, вследствие чего количество радиоактивных отходов резко сокращается на один — два порядка. При этом, электролит весьма устойчив при длительном использовании, эффективен при низких плотностях тока (менее 0,2 А/см2), обладает свойством самоочищения путем отстоя.

Описанный метод дезактивации с помощью электролитно-плазменной полировки был опробован на старогодных деталях сильфонной арматуры, деталях манометров высокого давления, термопарных каналов и других изделий, используемых в ядерной энергетике. Для демонстрации представлен сильфон (рисунок 2, 3), который эксплуатировался в диссоциирующем теплоносителе в течение 5000 часов.

Рисунок 2. Сильфон до очистки

Рисунок 3. Сильфон после очистки

  1. Дураджи В. Н., Парсаданян А. С. Нагрев в электролитной плазме. – Кишинев: Штинца, 1988, – 213 с.
  2. Куликов И.С., Ващенко С.В., Каменев А.Я. Электролитно-плазменная обработка материалов. – Мн.: Беларуская навука, 2010. –231 с.
  3. Амелогова Н.И., Симоновский Ю.М., Трапезников А.А. Дезактивация в ядерной энергетике. – М.: Энергоиздат, 1982. – 256 с.

Куликов И.С., Каменев А.Я., Климова Л.А., Левчук А.В., Глембоцкий А.В., Ширвель П.И.

Технология плазменной полировки черных металлов

Технология электролитно-плазменной обработки черных металлов имеет ряд отличий от плазменной обработки нержавеющей стали:

Съем металла изделий происходит намного быстрее. По нашим экспериментам за одну минуту обработки происходит съем около 0,04-0,06 мм металла.

Конечно можно обрабатывать в растворе для обработки нержавеющей стали. Однако это влечет образование окисной пленки на поверхности обрабатываемого изделия. Пленка имеет матовый черный цвет. В итоге после 30-60 минут электролитно-плазменной обработки изделие покрывается тонким слоем ржавчины. Деталь становится полностью рыжей.

Однако существуют растворы (не агрессивные), позволяющие обработать поверхность и придавать ей стальной цвет с присутствием зеркального эффекта. При этом убираются следы предшествующей обработки: закалка, сварка, травление и т.д.

С учетом того, что съем металла происходит быстрее, происходит более быстрое загрязнение раствора. Желательно предусмотреть систему очистки раствора. Такую систему поставляем пока только мы.

При работе на установке электролитно-плазменного полирования (полировка, снятие заусенцев, притупление кромок и т.д.) происходит выпадение в раствор электролита металла, снятого с поверхности изделия, в виде твердых нерастворимых частиц (шламов), и незначительное (до 0.1%) растворение составляющих указанных частиц в виде ионов железа, меди, хрома, никеля.

Читать еще:  Фрезерный станок из дрели своими руками

Количество снимаемого при полировке с поверхности изделия металла составляет приблизительно 4 мкм/мин и 10 мкм/мин при притуплении кромок или снятии заусенцев. Выпавшие в раствор электролита твердые частицы металла в виде шлама оседают на дне ванны.

Очистка шлама — это отдельная тема для разговора. Мы реализовали только несколько таких проектов. В большинстве случаев производители предпочитают слить грязный раствор и приготовить новый. Доказывать функциональность системы очистки шлама очень тяжело т.к. вопрос всегда упирается в финансовую составляющую.

Анализ газовой фазы при электролитно-плазменной обработке:

Полировка нержавеющей стали – зеркало за 5 минут реально!

Полироль для нержавеющей стали помогает нам обновить поверхность и очень быстро сделать ее блестящей простым механическим способом. Но это не всегда эффективно. Какие методы более действенные и насколько они доступны для бытового применения?

1 К каким изменениям приводит полирование?

Полировка – финишная стадия при изготовлении различных изделий. Заключается этот процесс в оплавлении поверхностного слоя толщиной 0,01–0,03 мм. В результате устраняются все мелкие дефекты (микротрещины, царапины, раковины и т. д.). Поверхность получается идеально гладкой и отражает свет. Подобный эффект достигается благодаря тому, что глубина неровностей менее длины волны видимого света.

Добиться зеркальной поверхности металла можно и другими способами, например, хонингованием. Но они обычно требуют специального оборудования, материалов и знаний. Поэтому их применение оправдано только когда необходимо обеспечить заданную точность. С полированием все намного проще. Для этой операции используются довольно простые станки, а полировальный инструмент можно сделать даже в домашних условиях. Отлично проявили себя войлок, кожа, мягкая ткань. На рынке и в магазинах продаются специальные пасты, сделанные на основе окиси хрома, трепела или крокуса. Эти материалы используются для механического метода, но существуют еще и химические способы обработки поверхности в специальных растворах.

Правильно подготовить изделие очень важно. На поверхности не допускается наличие различных дефектов, поэтому перед полированием следует стадия шлифования (снятие более толстого слоя). Чтобы найти скрытые изъяны, полирование начинается с наиболее «слабых» участков. Например, в сварных конструкциях это швы, где чаще всего обнаруживаются микротрещины или раковины. Полировку нержавеющей стали, впрочем, как и иных материалов, делают в несколько подходов, каждый раз подбирая рабочий материал меньшей зернистости. Причем желательно свести количество операций к минимуму.

2 Механические методы – классика, доступная каждому

Это наиболее простой способ добиться зеркально гладкой поверхности. Заключается он в следующем. Высокая скорость вращения полировального материала и возникающее при этом трение приводит к повышению температуры, в результате тончайший поверхностный слой оплавляется и становится идеально гладким.

Существует два вида полировки – черновая и чистовая. Первая делается более крупнозернистыми материалами и необходима для устранения шероховатости поверхности. В качестве рабочего инструмента выступают специальные пасты или ленты, на которые нанесены абразивные частички. Чистовое полирование – финишный этап. В этом случае нашли свое применение специальные порошки, тонкие полировальные пасты, в состав которых дополнительно входят и поверхностно-активные вещества. Они наносятся только на мягкие круги из эластичного материала, которыми и натирают обрабатываемое изделие.

Делать полирование можно и вручную, но это займет очень много времени. Поэтому придется обзавестись специальной шлифовальной машинкой. Начинается обработка наиболее крупнозернистым материалом, а затем каждый последующий раз необходимо уменьшать размер абразива вдвое. При этом лучше не устанавливать скорость больше 4500 об/мин. Финишное полирование начинают с участков, где заметны мелкие риски.

Однако если речь идет о мелких элементах незамысловатой формы, тогда возможно избежать электрополировки нержавеющей стали и использовать ручной метод. В этом случае специальная паста наносится на кусочек войлока либо иной мягкой ткани, и поверхность натирается круговыми движениями. Также ручного способа не избежать при обработке труднодоступных мест, куда шлифовальная машинка не сможет достать.

3 Химическое полирование – особенности и рецепты

При этом способе изделие погружают в химический раствор и держат определенное время. Также очень важно соблюдать температурный режим. В результате протекания химических процессов микронеровности на поверхности расплавляются, и она получается идеально гладкой. Главное преимущество этого способа – скорость полировки, обычно процесс занимает несколько минут. Еще вам не понадобится специальный электроинструмент, источник тока. Вы прилагаете минимум усилий в отличие от ручного метода. Кроме того, поверхность равномерно полируется независимо от конфигурации. Жидкий раствор проникает даже в самые укромные места детали.

При этом всем обилии плюсов есть и некоторые недостатки. Во-первых, это меньший блеск, поэтому такое полирование применимо только когда деталь не нуждается в зеркальной поверхности. Во-вторых, раствор недолговечен, так что придется работать интенсивно после его приготовления. В-третьих, смесь очень агрессивная, поэтому особое внимание необходимо уделить технике безопасности. Работы проводятся только в специальной одежде и при хорошей вентиляции помещения. Для химполировки нержавеющей стали используются растворы на основе кислот.

Смешивается 660 г/л соляной, 230 г/л серной кислоты и 25 г/л кислотного оранжевого красителя. Нагреваем раствор до 70–75 °C и погружаем в него деталь. Достаточно подержать ее около 3 мин. При этом смесь желательно периодически перемешивать либо встряхивать изделие, в противном случае на некоторых участках поверхности могут скапливаться пузырьки газов, что негативно скажется на качестве полировки.

Во всех рецептах предполагается использование концентрированных кислот.

Еще в раствор можно добавить поверхностно-активные вещества (ПАВ), глицерин и бензиловый спирт. Смесь включает 25–35 частей фосфорной, по 5 ч. азотной и соляной, 0,5 ч. сульфосалициловой кислот и 0,5 ч. двунатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА). Также необходимо 1 ч. глицерина, а содержание бензилового спирта не превышает 0,1 ч. В качестве ПАВ используются триэтаноламин, этиленгликоль и оксифос, содержание этих веществ не более 0,015; 0,017 и 0,01 частей соответственно. Изделие из нержавеющей стали предварительно обезжиривается щелочным раствором, затем промывается в проточной воде и высушивается. Тем временем нагреваем смесь до 80 °C и погружаем в нее деталь максимум на 3 минуты.

В этом случае берется 20–30 % ортофосфорной, 4–5 % азотной и около 4 % соляной кислоты, также в состав входит 1,5 % метилоранжа. Все остальное – дистиллированная вода. Раствор нагревается максимум до 25 °C, а время обработки колеблется от 5 до 10 минут. Чтобы улучшить качество полирования, изделие необходимо периодически шевелить.

4 Электрохимическая полировка – что изменит присутствие тока?

При электрохимической полировке нержавеющей стали изделие тоже погружается в раствор, но только в этом случае через него пропускают электрический ток. На металле есть тонкая оксидная пленка, ее толщина неодинакова на всей поверхности из-за наличия микровпадин и микровыступов. В углублениях она более толстая. Кислотный раствор интенсивней реагирует в местах, где этот защитный слой утончается. Из-за такой разности скорости реакции поверхность получается идеально гладкой и значительно лучшего качества, чем после механической обработки. Покрытия имеют мелкозернистую структуру и лишены пор, благодаря чему значительно снижается коэффициент трения.

К достоинствам этого метода относится высокое качество поверхности, отличная производительность. Электрохимическое полирование не требует физических усилий как при механической обработке, к тому же можно исключить этап обезжиривания. Поверхность полируется очень быстро. Плюс ко всему гальванические покрытия обладают превосходной прочностью сцепления с поверхностями, отполированными механическим методом.

А вот в недостатки можно записать зависимость от электроэнергии и ее расход. Кроме того, изделие необходимо предварительно отшлифовать механическим способом. Электрохимическая полировка чувствительна к качеству состава, температуре электролита, времени выдержки и плотности пропускаемого тока. Как и в химическом методе, работать придется с вредными для организма составами, поэтому обязательно уделяем должное внимание технике безопасности. Для электрохимического полирования нержавеющих сталей преимущественно используются электролиты на основе серной, хромовой и фосфорных кислот.

Берется 730 г/л фосфорной и не более 700 г/л серной кислоты. Добавляется триэтаноламин 4–6 г/л и совсем немного катапина (0,5–1,0). Раствор нагревают до температуры не менее 60 °C и не более 80 °C. Через изделие проводится ток плотностью от 20 до 50 А/дм 2 . Делать электрохимическое полирование нужно около пяти минут.

Детали из хромоникельмолибденовой или хромоникелевой нержавеющей стали помещают в состав из ортофосфорной и серной кислот, взятых в соотношении 65 % и 15 % соответственно. Еще добавляется 12 % глицерина, 5 % хромового ангидрида и очищенная вода (оставшиеся 3 %). Процесс протекает при температуре от 45 до 70 °C и плотности тока около 7 А/дм 2 . Время выдержки зависит от ряда факторов. Сварные изделия достаточно полировать всего 10–12 минут, а после пескоструйной обработки нужно выдержать в растворе около получаса.

5 Плазменная полировка – сложно, но эффективно

Есть еще один метод обработки поверхности, основанный на процессах в металле при его погружении в раствор и одновременном воздействии высокого напряжения. В отличие от предыдущего метода используются только экологически чистые составы на основе солей аммония.

Сущность плазменной полировки нержавеющих сталей заключается в следующем. Изделие обязательно должно быть положительным анодом. При воздействии высоких напряжений более 200 В электролит начинает закипать прямо у поверхности детали, что приводит к образованию тонкой парогазовой оболочки (50–100 мкм). Электрический ток, когда проходит через эту пленку, способствует возникновению плазменных процессов. В местах микровыступов значительно возрастает напряженность электрического поля, что приводит к возникновению импульсных разрядов.

Плазменная полировка удаляет с изделия тончайший слой с повышенным содержанием инородных включений. В результате поверхность имеет зеркальный блеск, обладает высокими адгезионными свойствами. Кроме того, этот метод объединяет в себе сразу три операции: обезжиривание, травление и активацию поверхности. Однако чтобы достичь желаемого результата, поверхность изделия должна быть тщательно подготовлена. Любые дефекты, риски, царапины и прочее после подобной обработки не устранятся, а, наоборот, станут еще более заметными. Поэтому предварительного грубого ручного полирования не избежать.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector