隨著工業(yè)水平的不斷提高,對(duì)于不銹鋼表面處理方面,常規(guī)的如酸洗鈍化、機(jī)械拋光等處理方式日漸普及,對(duì)于其更高的要求也隨之提出。比如大幅度提高不銹鋼表面的抗腐蝕能力在更多的場(chǎng)合提出,電解拋光這種處理方式慢慢的為人們所接受并更多的加以應(yīng)用。
特別是制藥領(lǐng)域、食品機(jī)械等行業(yè)中的罐體,如儲(chǔ)存水罐,反應(yīng)罐體等,使用電解拋光進(jìn)行表面處理,已經(jīng)成為一種提高自身產(chǎn)品品質(zhì)的加工方式。
在國(guó)內(nèi),雖然市場(chǎng)在此方面的加工需求越來(lái)越多,但相關(guān)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員并不多,而且很多從事此行業(yè)的人員也不具備相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ),基本上都是拿來(lái)主義。人們對(duì)于電解拋光并沒(méi)有一個(gè)清楚的認(rèn)知,什么是電解拋光,電解拋光的目標(biāo)是什么,如何電解拋光才是合格,如何辯定電解拋光質(zhì)量的好壞,大部分人還沒(méi)有一定清晰的認(rèn)識(shí)。加之需求客戶(hù)也根本不了解什么是電解拋光,加上最終客戶(hù)自身對(duì)于電解拋光的理解也不專(zhuān)業(yè),常常所做產(chǎn)品根本就沒(méi)有達(dá)到電解拋光的效果,就認(rèn)為達(dá)到了要求了,為以后的使用埋下隱患。
比如說(shuō),筆者曾經(jīng)見(jiàn)到一個(gè)廠(chǎng)家生產(chǎn)的不銹鋼蒸餾水儲(chǔ)罐,說(shuō)是做過(guò)電解拋光,但表面根本沒(méi)有電解拋光的那種加工后的亮度,根本沒(méi)有起到提高罐體內(nèi)表面抗腐蝕能力的效果??赡闳绻嬖V他這根本沒(méi)有達(dá)到電解拋光的要求,也不能說(shuō)明他,因?yàn)樗呀?jīng)把他認(rèn)為的電解拋光這種錯(cuò)誤的理解根值到他自己的腦子里了,糾正他的觀(guān)念很難,甚至讓他感覺(jué)你是在挑戰(zhàn)他的專(zhuān)業(yè)性。這種情況是普遍存在的。
特寫(xiě)出一些感受,起到拋磚引玉的作用。以提高這方面的專(zhuān)業(yè)水平。
電解拋光(又名電化學(xué)拋光)是以被拋光工件為陽(yáng)極,不溶性金屬為陰極,兩電極同時(shí)浸入電化學(xué)拋光機(jī)槽內(nèi),通過(guò)直流電產(chǎn)生有選擇性的陽(yáng)極溶解,陽(yáng)極表面光亮度增大,這個(gè)過(guò)程與電鍍過(guò)程正好相反。
機(jī)械拋光是拋光材料高速旋轉(zhuǎn)時(shí),與基體摩擦產(chǎn)生的高溫使基體塑性提高。在拋光力作用下,基體表面產(chǎn)生塑性變形。并使周?chē)髿庋趸滤查g形成的金屬表面的極薄氧化膜反復(fù)地被磨削下來(lái),從而變得越來(lái)越光亮。整個(gè)過(guò)程既具有機(jī)械的輕微磨削作用,又同時(shí)發(fā)生物理和化學(xué)作用。
電解拋光與機(jī)械拋光是兩種不同的拋光機(jī)理,加工的機(jī)理不同,也決定了他們最終的效果和目標(biāo)也是不同的。
以下是電解拋光與機(jī)械拋光的對(duì)應(yīng)比較,僅供參考:
序號(hào) | 電解拋光 | 機(jī)械拋光 |
1 | 通過(guò)電化學(xué)溶解的方法使金屬表面平滑或光亮 | 通過(guò)切割、變形和磨耗使金屬表面平滑或平整 |
2 | 部分材料表面有抗腐蝕氧化膜形成 | 表面會(huì)形成冷作硬化的變形層(Beilby Layer) |
3 | 拋光面的耐蝕性好,光亮面持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng); | 耐蝕性差,光亮持續(xù)時(shí)間短 |
4 | 中性鹽霧試驗(yàn)可達(dá)1000h以下 | 中性鹽霧試驗(yàn)可達(dá)168h以下 |
5 | 基體材料的組成與結(jié)構(gòu)拋光效果影響較大 | 基體材料對(duì)拋光效果的影響很少 |
6 | 屬于金屬表面微觀(guān)整平概念 | 屬于金屬表面宏觀(guān)整平概念 |
7 | 一般鏡面效果 | 可達(dá)到高鏡面效果,最高可達(dá)12K鏡面 |
8 | 形狀復(fù)雜、細(xì)小的零件及薄極易于拋光 | 難以?huà)伖膺@些零件 |
9 | 速度快,產(chǎn)量大,生產(chǎn)率高,易自動(dòng)化生產(chǎn) | 速度慢、產(chǎn)量小、生產(chǎn)率低,難自動(dòng)化 |
10 | 電解拋光后粗糙度可達(dá)0.3μm,已是極限 | 機(jī)械拋光后粗糙度可達(dá)0.01μm,甚至更低 |
11 | 適于軟、硬質(zhì)合金的拋光 | 軟質(zhì)合金拋光難 |
12 | 拋光材料消耗少 | 拋光材料消耗多 |
13 | 無(wú)需使用拋光磨料,拋光面無(wú)應(yīng)力 | 使用拋光磨料,縫隙會(huì)夾雜,拋光面有應(yīng)力 |
14 | 拋光表面易清洗干凈,不易結(jié)垢,存垃圾 | 拋光表面不易清洗干凈 |
15 | 可以暴露表面缺陷,排除隱患 | 掩蓋表面缺陷,易隱藏隱患 |
從上表來(lái)看,機(jī)械拋光和電解拋光均有其各自特點(diǎn),對(duì)于強(qiáng)調(diào)粗糙度更低的場(chǎng)合,機(jī)械拋光具有優(yōu)勢(shì),而對(duì)于抗腐蝕性方面,電解拋光則比機(jī)械拋光要高很多。
通常情況下,制作罐體所用的不銹鋼板分熱軋板和冷軋板兩種,5mm以下冷軋板居多,6mm以上而一般為熱軋板,而冷軋板中又有一種為2B板,此板表面相對(duì)比較光滑,平均粗糙度基本可以達(dá)到0.4μm左右,其它的板面則都比較粗糙,平均粗糙度基本會(huì)在1.6μm以上。對(duì)于制作罐體這種對(duì)其表面粗糙度有要求的產(chǎn)品,均需要先進(jìn)行機(jī)械拋光后再進(jìn)行電解拋光,方能達(dá)到最終的技術(shù)要求。
而往往有些人對(duì)電解拋光的工作原理并不了解,誤以為電解拋光可以替代機(jī)械拋光,直接用電解拋光就可以達(dá)到最終目標(biāo),甚至有些人認(rèn)為用電解拋光能夠做到機(jī)械拋光的那種鏡面效果(如8K鏡面),這些理解都是錯(cuò)誤的。
我們常常也遇到一些類(lèi)似的情況,在罐體表面非常粗糙的情況下(比如冷熱軋板),客戶(hù)要求通過(guò)電解拋光后將其表面粗糙度降到0.2μm以下,甚至更低:0.1μm以下,這是因?yàn)樗麄儗?duì)于電解拋光工作基理不十分了解,根據(jù)電解拋光的工作原理,經(jīng)過(guò)電解拋光加工的罐體,右充分達(dá)到電解拋光效果的前提下,它能夠達(dá)到的最低粗糙度應(yīng)該在0.3μm左右,根本不可能低于0.1μm。
在目前實(shí)際生產(chǎn)的大部分情況下,我們所看到的,一種處理方式,是在犧牲電解拋光效果的情況下才有可能,比如先將罐體機(jī)械拋光到0.1μm以下,甚至0.05μm以下,然后再進(jìn)行電解拋光,而加工時(shí)間要放短,使其粗糙度上升不超過(guò)0.1μm,但往往由于時(shí)間短,電解拋光的效果很難體現(xiàn)出來(lái)。這也就失去了電解拋光的作用。
當(dāng)然機(jī)械拋光也有其很多自身的優(yōu)點(diǎn),能夠達(dá)到電解拋光無(wú)法達(dá)到那種高鏡面效果,這種效果在很多領(lǐng)域應(yīng)用也是非常多的。
常規(guī)辨別電解拋光效果的好壞,應(yīng)該是用相關(guān)儀器測(cè)量它的抗腐蝕性,比如通過(guò)鹽霧試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試。而這種方式對(duì)于小件來(lái)說(shuō)容易操作,對(duì)于大件來(lái)說(shuō),無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在這種情況下,可以拿一小塊樣板,以大件同樣的加工參數(shù)(時(shí)間、溫度、電流、電壓等)對(duì)樣塊進(jìn)行處理,表面達(dá)到與大罐相同的外觀(guān)效果后,將其放入鹽霧試驗(yàn)測(cè)試機(jī)內(nèi),進(jìn)行檢測(cè),通過(guò)相應(yīng)的測(cè)試時(shí)間,則認(rèn)為大件的電解拋光質(zhì)量同樣達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
由于鹽霧試驗(yàn)時(shí)間較大,也可以用三氯化鐵腐蝕性試驗(yàn)代替。其目的都要是能夠有效檢測(cè)電解拋光質(zhì)量。
如果用目測(cè)去初步辨別電解拋光質(zhì)量的好壞呢?以下照片可供參考。前者為罐體正常電解拋光的效果,后者為罐體電解拋光失敗的效果。
另外,拋光方面,也有對(duì)外觀(guān)的一些標(biāo)準(zhǔn)要求,比如,要求表面色澤均勻一致,沒(méi)有明顯色差。現(xiàn)場(chǎng)一些簡(jiǎn)單辨別電解拋光好壞的方法也有許多,如,發(fā)現(xiàn)工件電解拋光表面沒(méi)有電解拋光的那種光澤,或表面有一種白白的膜層在上面,說(shuō)明根本沒(méi)有達(dá)到電解拋光的效果,如上圖。
機(jī)械鏡面拋光好的罐體,做電解拋光,如果鏡面拋光外觀(guān)效果沒(méi)有變化,那也說(shuō)明電解拋光沒(méi)有作用。一般情況下,鏡面拋光好的罐體,電解拋光后,原來(lái)的機(jī)械鏡面拋光效果就會(huì)被電解拋光效果所取代,而兩種拋光效果是不一樣的。同樣,由于機(jī)械鏡面拋光會(huì)有拋光痕跡,電解拋光后,那些痕跡也會(huì)較之前顯現(xiàn)的更明顯。
關(guān)于電解拋光后,焊縫打磨處出不出現(xiàn)白印,之前我也有過(guò)分析,有興趣的朋友也可以看看,供參考。
焊接過(guò)的罐體,人們往往從經(jīng)驗(yàn)中認(rèn)為,電解拋光后,罐體焊縫會(huì)變白,其它地方光亮就是電解拋光了。實(shí)際上這里存在很大的誤解。
生產(chǎn)出來(lái)的304、316L不銹鋼板都均為奧氏體不銹鋼,焊絲也基本屬于該體系不銹鋼類(lèi),使用針對(duì)三系列的不銹鋼電解拋光液,自然會(huì)有電解拋光的光亮效果。
但罐體焊接后的焊絲和受熱面,在一千度的高溫下熔化再冷卻,奧氏體304、316L已經(jīng)變成了馬氏體304、316L,如果采用一般的電解拋光液,當(dāng)然只能使奧氏體變光亮,而焊縫處的馬氏體部分無(wú)法變亮,只能變白。這是由電解拋光液的配方而決定的。
如果從這個(gè)方面來(lái)講,罐體母材電解拋光變亮,打磨過(guò)的焊縫處變白,也是正確的。如果使用常規(guī)的電解拋光藥水,焊縫就有白痕出現(xiàn),沒(méi)有出現(xiàn)那肯定是沒(méi)有做過(guò)位,至少是電解拋光效果沒(méi)到。
但根據(jù)我們目前的藥水配方和加工經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō),這種理解要分析的看,如果采用既能奧氏體不銹鋼電解光亮,也能使馬氏體不銹鋼電解光亮的配方,則就使得工件一致性,有些情況可以做到焊縫看不出來(lái),有些情況可能焊縫看得出,但不十分明顯的。當(dāng)然這也需要指出的是,對(duì)于大型工件,除了藥水配方使用正確外,加工參數(shù)也一定準(zhǔn)確才能達(dá)到如上所說(shuō)的效果。
正確的電解拋光藥水配方和加工參數(shù)決定了您產(chǎn)品電解拋光的最終效果。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn),將焊縫做的同母材一樣光亮,對(duì)于提高產(chǎn)品本身的品質(zhì)都是非常有益的。
常規(guī)的電解拋光是在電解槽內(nèi)的藥水時(shí),將罐體放到藥水內(nèi)或?qū)⑺幩谷氲焦摅w內(nèi)加工的,我們一般稱(chēng)為浸泡式電解拋光。
而有些情況下,罐體無(wú)法采取浸泡式的電解拋光方式完成。這就出現(xiàn)了一種涂刷式的電解拋光方式,這種方式可針對(duì)大型工件無(wú)法采取浸泡電解拋光,或整體電化學(xué)拋光后,因其它原因而局部損壞需要再電拋光處理的情況進(jìn)行,對(duì)于某些需要局部電拋光的情況同樣適用。
由于涂刷式的電解拋光方式與浸泡式的差異很大,藥水和加工參數(shù)也有很大的區(qū)別,無(wú)論在設(shè)備參數(shù)和加工參數(shù)方面與常規(guī)的電解拋光設(shè)備相比都有所不同。當(dāng)然,加工效果也有分別,涂刷式的電解拋光效果略差于浸泡式的。
有些加工廠(chǎng)家就是利用人們對(duì)涂刷式電解拋光的不了解,魚(yú)目混珠,欺騙客戶(hù),而客戶(hù)又沒(méi)有有效的檢測(cè)手段進(jìn)行判別。
以上內(nèi)容均是本人在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的一些體會(huì),有感而發(fā),希望能夠?qū)⒋诵袠I(yè)向著正確的方向發(fā)展,提高本國(guó)裝備制造業(yè)的技術(shù)水平。如有不到之處,請(qǐng)指出,大家共同進(jìn)步。
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