La cosa más importante a recordar al fabricar un producto de acero inoxidable es asegurarse de que los procesos de fabricación conserven y no comprometan las propiedades intrínsecas del acero inoxidable.
La fabricación de todos los aceros inoxidables debe realizarse únicamente con herramientas dedicadas a materiales de acero inoxidable. Las herramientas y las superficies de trabajo deben limpiarse a fondo antes de su uso. Estas precauciones son necesarias para evitar la contaminación cruzada del acero inoxidable por metales fácilmente corroíbles que puedan decolorar la superficie del producto fabricado.
Las herramientas y las cuchillas deben mantenerse afiladas y las holguras, por ejemplo, entre las cuchillas de guillotina, deben ser más estrechas que las de los aceros al carbono.
Velocidades de conformado
A diferencia de los aceros al carbono, las tasas de endurecimiento por deformación de los aceros inoxidables significan que es posible una deformación más severa a velocidades de conformado más lentas. Para operaciones de conformado que normalmente se realizan a alta velocidad, como el encabezado en frío, se recomienda que el proceso se ralentice.
Propiedades de fabricación de acero inoxidable
Además de las razones comerciales para elegir el acero inoxidable como material, como la resistencia al calor y a la corrosión, otra ventaja son sus propiedades de fabricación. Las calidades austeníticas en particular se pueden fabricar mediante todos los métodos de fabricación estándar. Algunas técnicas se adaptan mejor a calidades específicas de acero inoxidable que a los aceros al carbono normales. Esto se demuestra bien para procedimientos de deformación severa como el embutido profundo.
Debido a que el acero inoxidable tiende a tener una mayor resistencia y tasas de endurecimiento por deformación que el acero al carbono, puede ser necesaria alguna modificación en las herramientas y el equipo.
Puede ser necesaria una máquina más robusta debido a la alta resistencia del acero inoxidable.
For the same reason the capacity of a machine, such as a guillotine may be only 60% of its carbon steel capacity.
Con frecuencia puede ser necesaria una deformación mayor que la utilizada para los aceros al carbono, debido al resorte después del conformado. Por ejemplo, en la fabricación de tubos se requerirá un diseño de rodillos diferente al utilizado para acero al carbono, ya que es necesario un mayor grado de sobre-curvado.
Dibujo
El trefilado en frío puede producir componentes en 301, 302 y 304 con resistencias a la tracción superiores a 2000 MPa debido al endurecimiento por trabajo. La producción de componentes con estas resistencias está limitada a secciones muy finas y alambres finos. Con el aumento del espesor de la sección, la cantidad de trabajo en frío requerida para producir estas resistencias también aumenta hasta el punto en que no se puede hacer de manera práctica. Esto se debe a que la superficie del acero inoxidable se endurece por trabajo más rápidamente que el interior del material. El endurecimiento por trabajo de toda la sección transversal de diámetros más grandes requiere fuerzas excepcionales e imprácticas.
El acero inoxidable austenítico se puede utilizar para producir componentes embutidos en frío que requieren elongaciones muy altas y, por lo tanto, el acero inoxidable se especifica ampliamente para la producción de artículos huecos.
Cortando
La mayoría de los grados de acero inoxidable se pueden cortar utilizando métodos de corte estándar empleados para otros metales. La tasa de endurecimiento por trabajo de los aceros inoxidables a veces significa que se requiere equipo más pesado y cuchillas o filos de corte especializados. También se debe tener en cuenta los cambios en la zona afectada por el calor cuando el método de corte genera altas temperaturas a lo largo del corte. Los métodos de corte comunes incluyen:
- Corte por plasma
- Corte por láser
- Corte por chorro de agua
- Serrado con cinta
- Cortar
- Guillotina
- Corte con disco abrasivo
Ámbito - RoHS y WEEE
Al igual que muchos otros métodos de fabricación para el acero inoxidable, el doblado se puede realizar utilizando el mismo equipo que se usa para doblar otros metales. Una diferencia es que las tasas de endurecimiento por trabajo pueden significar la necesidad de un equipo más rígido y niveles de potencia más altos. Igualmente, la capacidad del equipo será mucho menor que para los aceros al carbono.
Doblado de barras y perfiles
La barra redonda, la barra plana, la chapa y la plancha se pueden doblar usando una plegadora, una máquina dobladora o un rodillo anular. Debido al endurecimiento por deformación, el doblado debe hacerse rápidamente. Se requerirá un cierto sobre-doblado para contrarrestar el resorte elástico de la curva. El radio interior de la curva no debe ser menor que el espesor del material que se está doblando.
Doblado de tubos
El doblado de tubos se realiza a menudo para aplicaciones arquitectónicas y de otro tipo. El doblado de tubos de acero inoxidable puede ser difícil a menos que lo realicen personas con experiencia en el campo. Tanto el doblado rotatorio como el doblado con prensa hidráulica pueden emplearse para doblar tubos de acero inoxidable.
Los radios de curvatura de la línea central no deben ser menores que el doble del diámetro del tubo.
Soldabilidad
La mayoría de los grados de acero inoxidable se pueden soldar con todos los métodos de soldadura tradicionales. Sin embargo, la soldabilidad de los diferentes grados puede variar considerablemente. Algunos grados austeníticos se consideran los metales más fáciles de soldar. La soldabilidad es generalmente baja para los grados ferríticos y martensíticos. Para algunos grados, como el 416, no se recomienda la soldadura en absoluto.
Las varillas de aporte y electrodos recomendados varían según el grado que se suelde.
Maquinabilidad
Una creencia común es que el acero inoxidable es difícil de mecanizar. El mecanizado puede mejorarse con la selección correcta del grado y siguiendo las siguientes reglas:
- Los filos de corte deben mantenerse afilados. Los filos desafilados causan un endurecimiento excesivo por trabajo.
- Los cortes deben ser ligeros pero lo suficientemente profundos para evitar el endurecimiento por trabajo al apoyarse en la superficie del material.
- Se deben emplear rompevirutas para ayudar a garantizar que las virutas queden limpias de la pieza de trabajo.
- Use lubricantes en grandes cantidades.
Los aceros inoxidables como el 303 y los grados de mecanizado libre tienen azufre incluido en su composición. Esto produce un marcado aumento en la maquinabilidad, pero reduce tanto la resistencia a la corrosión como la soldabilidad. A lo largo de los años, los fabricantes de barras de acero inoxidable han mejorado enormemente la maquinabilidad de los grados estándar 304 y 316. Esto se ha logrado mediante un control cuidadoso de las composiciones y las variables del proceso de producción que evitan el efecto perjudicial observado con los grados que contienen azufre. Esto significa que se ha llegado al punto en que muchos especificadores y talleres de mecanizado han dejado de usar el 303.
Terminando
Aunque los aceros inoxidables tienen una excelente resistencia a la corrosión y a menudo se seleccionan por esta propiedad, se requiere un acabado adecuado para mantenerla. Después de cualquier proceso de fabricación que altere la condición superficial del material, el acero inoxidable debe desengrasarse, limpiarse y acabarse adecuadamente.
Los métodos de acabado pueden incluir uno o más de los siguientes:
Conservación en vinagre
El decapado utiliza un ácido o una mezcla de ácidos para eliminar la cascarilla producida en operaciones de alta temperatura como soldadura, tratamiento térmico o trabajo en caliente. Los ácidos y los procedimientos dependen del grado de acero inoxidable que se esté tratando. Se debe tener mucho cuidado durante el proceso de decapado y con la eliminación de los residuos, ya que los ácidos utilizados incluyen ácido sulfúrico, ácido nítrico y ácido fluorhídrico.
El decapado también elimina el óxido debido a la corrosión del acero inoxidable o a la corrosión de partículas de hierro y acero contaminantes.
La cascarilla se retira, ya que retrasa la resistencia a la corrosión del acero inoxidable subyacente.
El decapado se realiza comúnmente usando baños o “pasta de decapado”. La pasta de decapado es una pasta espesa especialmente preparada de ácidos fuertes. En esta forma, se puede aplicar a superficies verticales o sobresalientes y áreas localizadas. La pasta de decapado se emplea a menudo para eliminar la decoloración posterior a la soldadura.
Estos son ácidos fuertes y se debe tener la debida precaución al manipularlos. Lo mismo aplica con los ácidos usados en la pasivación.
Pasivación
La pasivación es un proceso utilizado para eliminar cualquier contaminación de hierro libre en la superficie del acero inoxidable. El hierro en forma de hierro elemental, hierro fundido, acero al carbono, acero dulce u otras aleaciones no inoxidables puede causar problemas con los aceros inoxidables. Este material normalmente se deposita de herramientas o superficies de trabajo durante la fabricación. Las partículas de hierro promueven la corrosión en la superficie del acero inoxidable. En su forma más leve, la decoloración causada puede ser antiestética. La corrosión más grave es la corrosión por picaduras aislada en el punto de contaminación. La pasivación implica el tratamiento del acero inoxidable con ácido nítrico o una combinación de ácido nítrico y dicromato de sodio para eliminar los contaminantes de hierro.
Molienda
Los aceros inoxidables se pulen y lijan fácilmente si se modifican ligeramente las técnicas estándar. Se produce una acumulación de material en los medios abrasivos debido a la alta resistencia de los aceros inoxidables. La baja conductividad térmica significa que también hay una acumulación de calor. El resultado puede ser el teñido por calor de la superficie del material.
El uso de bajas velocidades de molienda y alimentación, combinado con lubricantes y medios de molienda seleccionados específicamente, puede aliviar estas complicaciones.
La resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables tiende a aumentar con el grado de pulido de la superficie.
Electropulido
Lo contrario del electroplateado es el electropolido. Este es un proceso electroquímico que elimina las crestas de la superficie rugosa de un metal. El electropolido alisa la superficie del material, haciéndola más brillante.
El acabado resultante es muy resistente a la corrosión, higiénico y atractivo. En algunos aceros inoxidables, el acabado superficial aparece esmerilado en lugar de liso y reflectante.
Ennegrecimiento
Ocasionalmente, no se desea una superficie muy pulida para el acero inoxidable. En este caso, se utiliza el ennegrecimiento para producir una superficie de óxido negro no reflectante. Se pueden usar varios métodos para lograr este acabado.
Algunos tratamientos son propietarios, pero dos métodos comunes son la inmersión en una solución de ácido sulfúrico y soluciones de dicromato de potasio o la inmersión en un baño de sales fundidas de dicromato de sodio.
Pulido mecánico
Cualquier procedimiento de pulido mecánico debe hacerse con cuidado para garantizar que no ocurra contaminación por materiales a base de hierro.
El chorreado de arena debe realizarse con arena de sílice o granate limpia. El chorreado con perdigones, gránulos y alambre cortado debe utilizar medios de acero inoxidable de resistencia a la corrosión igual o superior a la del metal que se limpia. El acabado en barril y vibratorio se utiliza a menudo para pulir accesorios y piezas pequeñas.
El tinte de calor ligero se puede eliminar con un cepillo de alambre, pero los cepillos deben ser de acero inoxidable y nunca deben usarse en otros materiales.
Las piezas limpiadas mecánicamente no son tan resistentes a la corrosión como el acero inoxidable decapado. Esto se debe a que la limpieza mecánica no elimina todo el material agotado en cromo de la superficie y a la retención de algunos residuos de cascarilla. La limpieza mecánica se utiliza a menudo para preparar la superficie del acero inoxidable antes del decapado.
Coloreando
Los aceros inoxidables se pueden dar una gama de colores de superficie para aplicaciones arquitectónicas. Estos colores incluyen bronce, azul, dorado, rojo, morado, negro y verde. También se puede producir una gama de matices.
La coloración se realiza mediante un proceso propietario que consiste en sumergir el acero inoxidable en una solución caliente de ácido crómico/sulfúrico. A esto le sigue un tratamiento de endurecimiento catódico en otra solución ácida. El material base que reacciona con el ácido caliente produce una película transparente. Aunque la película es incolora, la interferencia de la luz le da color a la capa. Si la superficie del metal subyacente está muy pulida, el efecto será un fuerte lustre metálico. Para acero inoxidable con acabado mate y satinado, el resultado será un acabado mate.
