La cosa più importante da ricordare quando si fabbrica un prodotto in acciaio inossidabile è garantire che i processi di fabbricazione mantengano e non compromettano le proprietà intrinseche dell'acciaio inossidabile.
La fabbricazione di tutti gli acciai inossidabili deve essere eseguita solo con utensili dedicati ai materiali in acciaio inossidabile. La minuteria e le superfici di lavoro devono essere accuratamente pulite prima dell'uso. Queste precauzioni sono necessarie per evitare la contaminazione incrociata dell'acciaio inossidabile da parte di metalli facilmente corrosi che potrebbero scolorire la superficie del prodotto fabbricato.
Gli strumenti e le lame devono essere mantenuti affilati e le tolleranze, ad esempio tra le lame della ghigliottina, devono essere più strette rispetto agli acciai al carbonio.
Velocità di formatura
A differenza degli acciai al carbonio, i tassi di incrudimento degli acciai inossidabili consentono deformazioni più severe a velocità di formatura inferiori. Per le operazioni di formatura normalmente eseguite ad alta velocità, come la ribaditura a freddo, si consiglia di rallentare il processo.
Proprietà di Fabbricazione dell'Acciaio Inossidabile
Oltre alle ragioni commerciali per scegliere l'acciaio inossidabile come materiale, come la resistenza al calore e alla corrosione, un altro vantaggio sono le sue proprietà di fabbricazione. I gradi austenitici in particolare possono essere lavorati con tutti i metodi di fabbricazione standard. Alcune tecniche sono più adatte a particolari gradi di acciaio inossidabile rispetto ai normali acciai al carbonio. Ciò è ben dimostrato per procedure di deformazione severa come la stampaggio profondo.
Dato che l'acciaio inossidabile tende ad avere una maggiore resistenza e tassi di incrudimento rispetto all'acciaio al carbonio, potrebbe essere necessario apportare alcune modifiche agli utensili e alle attrezzature.
Potrebbe essere necessaria una macchina più robusta a causa dell'elevata resistenza dell'acciaio inossidabile.
Per lo stesso motivo la capacità di una macchina, come una ghigliottina, può essere solo del 60% della sua capacità in acciaio al carbonio.
Potrebbe spesso essere necessaria una deformazione maggiore rispetto a quella utilizzata per gli acciai al carbonio a causa del ritorno elastico dopo la formatura. Ad esempio, nella produzione di tubi, sarà necessario un design diverso del set di rulli rispetto a quello utilizzato per l'acciaio al carbonio, poiché è necessario un grado maggiore di piegatura eccessiva.
Disegno
La trafilatura a freddo può produrre componenti in 301, 302 e 304 con resistenza alla trazione superiore a 2000 MPa grazie all'incrudimento. La produzione di componenti a queste resistenze è limitata a sezioni molto sottili e fili sottili. Con l'aumentare dello spessore della sezione, aumenta anche la quantità di deformazione a freddo richiesta per produrre queste resistenze, al punto che non può essere effettuata praticamente. Ciò è dovuto al fatto che la superficie dell'acciaio inossidabile si incrudisce più rapidamente dell'interno del materiale. L'incrudimento dell'intera sezione trasversale di diametri maggiori richiede forze eccezionali e poco pratiche.
L'acciaio inossidabile austenitico può essere utilizzato per produrre componenti stampati a freddo che richiedono allungamenti molto elevati e quindi l'acciaio inossidabile è ampiamente specificato per la produzione di articoli cavi.
Taglio
La maggior parte dei gradi di acciaio inossidabile può essere tagliata utilizzando metodi di taglio standard impiegati per altri metalli. Il tasso di incrudimento degli acciai inossidabili a volte richiede attrezzature più pesanti e lame o taglienti speciali. Deve anche essere tenuta in considerazione la modifica della zona termicamente alterata quando il metodo di taglio genera calore elevato lungo il taglio. I metodi di taglio comuni includono:
- Taglio al plasma
- Taglio laser
- Taglio a idrogetto
- Segatura a nastro
- Taglio
- Ghigliottina
- Taglio con disco abrasivo
Ambito - RoHS e RAEE
Come molti altri metodi di fabbricazione per l'acciaio inossidabile, la piegatura può essere eseguita utilizzando la stessa attrezzatura utilizzata per piegare altri metalli. Una differenza è che i tassi di incrudimento da lavoro potrebbero implicare la necessità di attrezzature più rigide e livelli di potenza più elevati. Allo stesso modo, la capacità delle attrezzature sarà molto inferiore rispetto ai tipi di acciaio al carbonio.
Barre e piegatura piana
La barra tonda, la barra piatta, il lamierino e la lastra possono essere piegati utilizzando una pressa piegatrice, una piegatrice o un laminatoio. A causa dell'incrudimento, la piegatura dovrebbe essere eseguita rapidamente. Sarà necessaria una certa sovrapiegatura per contrastare il ritorno elastico della piega. Il raggio di piega interno non dovrebbe essere inferiore allo spessore del materiale che viene piegato.
Piegatura tubi
La piegatura dei tubi viene spesso utilizzata per applicazioni architettoniche e di altro tipo. La piegatura di tubi in acciaio inossidabile può essere difficile se non eseguita da personale esperto nel settore. Sia la piegatura rotativa che la piegatura a pressa idraulica possono essere impiegate per piegare tubi in acciaio inossidabile.
I raggi di curvatura della linea d'asse non devono essere inferiori al doppio del diametro del tubo.
Saldabilità
La maggior parte dei gradi di acciaio inossidabile può essere saldata con tutti i metodi di saldatura tradizionali. Tuttavia, la saldabilità di diversi gradi può variare considerevolmente. Alcuni gradi austenitici sono considerati i metalli più facilmente saldabili. La saldabilità è generalmente bassa per i gradi ferritici e martensitici. Per alcuni gradi, come il 416, la saldatura non è raccomandata affatto.
I materiali d'apporto e gli elettrodi consigliati variano a seconda del tipo di materiale saldato.
Lavorabilità
Una credenza comune è che l'acciaio inossidabile sia difficile da lavorare. La lavorazione può essere migliorata dalla corretta selezione del grado e dall'uso delle seguenti regole:
- I bordi di taglio devono essere mantenuti affilati. Bordi smussati causano un eccessivo incrudimento.
- I tagli dovrebbero essere leggeri ma abbastanza profondi da prevenire l'incrudimento scorrendo sulla superficie del materiale.
- Le pastiglie rompivoragine devono essere utilizzate per contribuire a garantire che il truciolo rimanga libero dal pezzo.
- Usa lubrificanti in grandi quantità.
Gli acciai inossidabili come il 303 e i gradi per lavorazioni libere contengono zolfo nella loro composizione. Questo produce un marcato aumento della lavorabilità, ma riduce sia la resistenza alla corrosione che la saldabilità. Nel corso degli anni i produttori di barre in acciaio inossidabile hanno notevolmente migliorato la lavorabilità dei gradi standard 304 e 316. Ciò è stato ottenuto grazie a un attento controllo delle composizioni e delle variabili del processo di produzione che evitano l'effetto deleterio riscontrato con i gradi contenenti zolfo. Ciò significa che si è raggiunto un punto in cui molti specificatori e officine si sono allontanati dal 303.
Finitura
Sebbene gli acciai inossidabili abbiano un'eccellente resistenza alla corrosione, e siano spesso scelti per questa proprietà, una finitura adeguata è necessaria per mantenerla. Dopo qualsiasi processo di fabbricazione che alteri le condizioni superficiali del materiale, l'acciaio inossidabile deve essere sgrassato, pulito e finito in modo appropriato.
I metodi di finitura possono includere uno o più dei seguenti:
Conserva
La decapaggio utilizza un acido o una miscela di acidi per rimuovere la scaglia prodotta in operazioni ad alta temperatura come saldatura, trattamento termico o lavorazione a caldo. Gli acidi e le procedure dipendono dal tipo di acciaio inossidabile trattato. La massima cura deve essere prestata durante il processo di decapaggio e allo smaltimento dei rifiuti, poiché gli acidi utilizzati includono acido solforico, acido nitrico e acido fluoridrico.
La decapaggio rimuove anche la ruggine dovuta alla corrosione dell'acciaio inossidabile o alla corrosione di particelle ferrose e di acciaio contaminanti.
La scaglia viene rimossa poiché rallenta la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile sottostante.
La decapaggio viene comunemente eseguita utilizzando bagni o “pasta decapante”. La pasta decapante è una pasta densa preparata con acidi forti. In questa forma può essere applicata su superfici verticali o a sbalzo e su aree localizzate. La pasta decapante viene spesso utilizzata per rimuovere le decolorazioni post-saldatura.
Questi sono acidi forti e occorre prestare la dovuta attenzione durante la loro manipolazione. Lo stesso vale per gli acidi utilizzati nella passivazione.
Passivazione
La passivazione è un processo utilizzato per rimuovere eventuali contaminazioni da ferro libero dalla superficie dell'acciaio inossidabile. Il ferro sotto forma di ferro elementare, ghisa, acciaio al carbonio, acciaio dolce o altre leghe non inossidabili può causare problemi agli acciai inossidabili. Questo materiale viene normalmente depositato da utensili o superfici di lavoro durante la fabbricazione. Le particelle di ferro favoriscono la corrosione superficiale dell'acciaio inossidabile. Nella sua forma più lieve, la decolorazione causata può essere sgradevole. Una corrosione più grave è una corrosione per vaiolatura isolata nel punto di contaminazione. La passivazione prevede il trattamento dell'acciaio inossidabile con acido nitrico o una combinazione di acido nitrico e dicromato di sodio per rimuovere i contaminanti di ferro.
Macinazione
Gli acciai inossidabili vengono lucidati e rettificati facilmente se le tecniche standard vengono leggermente modificate. Si verifica un accumulo di materiale sui mezzi abrasivi a causa dell'elevata resistenza degli acciai inossidabili. La bassa conducibilità termica implica anche un accumulo di calore. Il risultato può essere la colorazione termica della superficie del materiale.
L'uso di basse velocità di macinazione e alimentazione, combinato con lubrificanti e mezzi di macinazione selezionati specificamente, può alleviare queste complicazioni.
La resistenza alla corrosione degli acciai inossidabili tende ad aumentare con il grado di lucidatura della superficie.
Elettro-lucidatura
Il contrario della galvanostegia è l'elettrolucidatura. Questo è un processo elettrochimico che rimuove le punte della superficie grezza di un metallo. L'elettrolucidatura leviga la superficie del materiale rendendola più luminosa.
Il risultato finale è molto resistente alla corrosione, igienico e attraente. Su alcuni acciai inossidabili la finitura superficiale appare satinata piuttosto che liscia e riflettente.
Annerimento
Occasionalmente una superficie molto lucida non è desiderata per l'acciaio inossidabile. In questo caso, si utilizza la brunitura per produrre una superficie di ossido nero non riflettente. Diversi metodi possono essere utilizzati per ottenere questa finitura.
Alcuni trattamenti sono proprietari, ma due metodi comuni sono l'immersione in una soluzione di acido solforico e dicromato di potassio o l'immersione in un bagno di sali fusi di dicromato di sodio.
Lucidatura meccanica
Qualsiasi procedura di lucidatura meccanica deve essere eseguita con cura per garantire che non si verifichi contaminazione da materiali a base ferrosa.
La sabbiatura deve essere eseguita con sabbia di silice o granato pulita. La pallinatura, la granigliatura e la sabbiatura con filo tranciato devono utilizzare mezzi in acciaio inossidabile di resistenza alla corrosione uguale o superiore al metallo che viene pulito. La finitura a barile e la finitura vibratoria sono spesso utilizzate per lucidare raccordi e piccole parti.
Il calore e la tintura chiara possono essere rimossi spazzolando con filo metallico, ma le spazzole devono essere in acciaio inossidabile e non devono mai essere utilizzate su altri materiali.
I pezzi puliti meccanicamente non sono resistenti alla corrosione come l'acciaio inossidabile decapato. Ciò è dovuto al fatto che la pulizia meccanica non rimuove tutto il materiale impoverito di cromo dalla superficie e alla ritenzione di alcuni residui di scaglia. La pulizia meccanica viene spesso utilizzata per preparare la superficie dell'acciaio inossidabile prima della decapatura.
Colorare
Gli acciai inossidabili possono essere sottoposti a diverse colorazioni superficiali per applicazioni architettoniche. Questi colori includono bronzo, blu, oro, rosso, viola, nero e verde. È inoltre possibile ottenere una gamma di sfumature.
La colorazione viene eseguita tramite un processo proprietario che prevede l'immersione dell'acciaio inossidabile in una soluzione calda di acido cromico/solforico. Questo è seguito da un trattamento di indurimento catodico in un'altra soluzione acida. Il materiale di base che reagisce con l'acido caldo produce una pellicola trasparente. Sebbene la pellicola sia incolore, l'interferenza luminosa conferisce un colore allo strato. Se la superficie metallica sottostante è molto lucida, l'effetto sarà una forte lucentezza metallica. Per l'acciaio inossidabile con finitura opaca e satinata, il risultato sarà una finitura opaca.
