Mekanisk overfladebehandling af rustfrit stål

Transkript

1 Mek an s k over f l adebehandl ng afr us f r s ål Hv or danpåv r k erov er f l adens ål e s k or r os ons bes and ghedogr engør l ghed?

2 Mekansk overfladebehandlng af rusfr sål Hvordan påvrker overfladen såles korrosonsbesandghed og rengørlghed? Hvad er der ske med overfladen? Overfladen er såles konak l omverdenen og er derved den vggse del af såle. De er de hele age overfladen, der er besemmende for sor se alle såles egenskaber, og derved blver beskrvelsen og defnonen af en overflade en særdeles vgg del af udsyre sær udsyr, der skal bruges l fødevarer eller farmaceuske formål. A B C D Fg. 1 Elekronmkroskopsblleder (SEM) af forskellge rusfr overflader: A: Slebe korn 80 B: Koldvalse (2B) C: Glasblæs D: Elekropolere Mekansk overfladebehandlng 1

3 Udgangspunke fra sålværke er næsen ald koldvalse (2B), og al, hvad v gør ved såle bagefer, påvrker på den ene eller den anden måde des egenskaber. De er derfor vgg a beskrve/defnere, hvad der er gjor ved såle, men dee er lang fra ald særlg præcs. Som regel angves nemlg processen, men sjældnere de egenlge sluresula. Selv beegnelsen 2B angver, a såle (efer adskllge varme valseprocesser) er koldvalse, bejdse og rmvalse på blanke valser. Sluresulae ved v kke nødvendgvs re mege om. Problemakken er grundg beskreve ORS. De samme gælder alle former for mekansk overfladebehandlng af de rusfr sål: V beskrver processen (glasblæs, slebe l korn X, polere ec.), men mege sjælden sluresulae, hvlke høj grad øger behove for a beskrve og defnere, hvad de egenlg er, v ønsker af vor overflade? Beskrvelsen af sluresulae En klasssk målesok l beskrvelse af en overflades kvale er R a. R a er en slags mddelværd over oppenes højde og dalenes (numerske) dybde mål over en besem længde ypsk 5 mm. En anden (mndre brug) fakor er R z, som mere går på de maksmale oppe og maksmale dale. Fælles for både R a og R z er, a de beskrver højden af oppe/dale kke afsanden mellem oppene. En grundg og llusrere beskrvelse af begge er a fnde ORS. Dee gør, a en mege snæver, slebe overflade kke nødvendgvs udvser en højere R a end en åben, valse overflade med lang mellem oppene. R a (og R z) er derfor kke den deelle målesok for hverken korrosonsbesandghed eller rengørlghed, hvlke desværre kke forhndrer, a alle auoreer fra FDA og 3A l EHEDG bruger R a 0,8 som en generel grænse uanse hvad overfladen har være udsa for. Dee er bedse fald upræcs. Fg. 2 Korrosonsforsøg hvor forskellge emner af med forskellge yper af overmekansk og/eller kemsk fladebehandlng er bleve ese. Korrosonsbesandgheden (røde søjler; jo højere, jo bedre) er bleve mål som png-poenale, og som de ses, er korrosonsbesandgheden lang rngere for de grove overflader end for de fne. De blå søjler er efer bejdsnng. Fgur fra RS&K. Mekansk overfladebehandlng 2

4 A B C D Fg. 3 Konfokalmkroskopblleder af fre forskellge, rusfr såloverflader. De kræver kke mege fanas a foreslle sg, a den slebne og den glasblæse er de bedse l a opsamle urenheder og bakerer. A: Slebe B: Koldvalse (2B) C: Glasblæs D: Dreje (spånagende bearbejdnng) Alle blleder fra ORS. For a øge forsåelsen er z-aksen på alle blleder forsørre 10 gange. Overfladerne ser således grovere ud på bllederne, end de er vrkelgheden. Korrosonsbesandgheden konra ruheden Den mese mekanske bearbejdnng af rusfr sål påvrker overfladeruheden, og a denne påvrker såles korrosonsbesandghed, ses klar af Fg. 2. Fguren vser korrosonsbesandgheden for forskellge ens sål (1.4301), som har være udsa for forskellg overfladebehandlng, og jo grovere overflade, jo rngere korrosonsbesandghed (fx sandblæs og slebe korn 36). Årsagen l dee er odel: Dels er en grov overflade bedre l a opsamle sale og danne lokalelemener, dels vl en grov behandlng frlægge såles naurlge ndhold af urenheder. Dsse urenheder (sær sulfder) kan fungere som angrebspunker for fx grubeærng og derved nedsæe korrosonsbesandgheden. Bemærk de blå søjler. De er besandgheden efer bejdsnng og lgger markan bedre pga. bejdsnngens evne l a rense urenheder og ndeslunnger væk. Dee svarer også l korrosonsbesandgheden for udgangspladen (2B), hvlke klar bekræfer, a slbnng hel generel forrnger korrosonsbesandgheden. Dee semmer god med prakske erfarnger: Slbnng og glasblæsnng forrnger korrosonsbesandgheden mege forhold l en koldvalse 2B. Ud fra e ren korrosonsmæssg (grubeærng) synspunk er de således ofes en fordel kke a foreage nogen mekansk overfladebehandlng overhovede! Korrosonsbesandgheden for en gla, bejdse og le kedelge 2B-overflade kan ganske enkel kke forbedres med de gængse mekanske meo- Mekansk overfladebehandlng 3

5 der. Man bør hver fald aldrg slbe bare ford, de plejer v a gøre. Som ovenfor er den bedse meode l a undgå korrosonsmæssge svækkelser a foreage en effekv, kemsk overfladebehandlng hels en bejdsnng (RS&K, kapel 12.1). Mh. spændngskorroson vl grove slbnnger nducere flere ndre rækspændnger end en fn, hvlke øger rskoen for spændngskorroson (SPK). Tl gengæld kan en fn, kke-abrasv blæsnng (med sålkugler = sho-peenng ) øge nveaue af ndre rykspændnger og derved øge besandgheden mod neop SPK. De abrasve meoder, glasblæsnng og sær sandblæsnng, gver dermod en eksrem grov overflade uden mange formldende omsændgheder. Fg. 4 Vensre: Grubeærng slbespor efer korrosonsforsøg forbndelse med ORS. Højre: Bakerer, der gemmer sg dyb slberdse. Begge foos er age med elekronmkroskop, og begge vser klar de mulge skadevrknnger af slbnng. Rengørlghed konra ruheden I food/pharma er rengørlgheden mnds lge så vgg som korrosonsbesandgheden, og såles overfladeruhed har naurlgvs sor beydnng for rskoen for opsamlng af snavs og bakerer. Dee blev bekræfe af en sere rengørngsforsøg på DTI/FORCE (Fg. 5). Fguren vser, a jo højere R a er, jo højere er søjlen, og jo rngere er rengørlgheden. Bllede er bare kke enydg. Ser man på de fre slebne emner (de røde al), er der en klar sammenhæng: Jo lavere R a, jo mndre resfarve = jo bedre rengørlghed. Dee er generel erfarngen ved overflader, der har modage samme ype overfladebehandlng, her alle slebne. R a er en god målesok for overfladens rengørlghed. På den anden sde vser overflader med mege ensare R a, men mege forskellg overfladebehandlng (de grønne al), a der rods næsen ens R a kan være mege sor forskel på rengørlgheden rods næsen end R a. For mege forskellge yper overfladebehandlng er R a således e rnge mål for rengørlgheden. Dee forhndrer naurlgvs kke, a alle auoreer sadg klynger sg l R a 0,8 µm som enese accepkrav. De svarer ld l, a man har samme hasghedsgrænse for samlge yper af køreøjer på samlge yper veje. Mekansk overfladebehandlng 4

6 R a Fg. 5 Rengørngsforsøg udfør af DTI/FORCE. Hver søjle er en sum af resulaerne fra syv ndvduelle forsøg på a fjerne farve ykmælk, og hver skve er resfarven. Jo højere søjle, jo dårlgere rengørlghed. Illusraon fra ORS. En mege bedre løsnng vlle være a anvende dfferenere R a afhængg af overfladebehandlngen, således a accepgrænsen for krske overflader (slebne og glasblæse) lgger lav (fx 0,8), mens fx elekropolerede og koldvalsede overflader sagens kan have en højere R a. Hele problemakken omkrng ruheder og hygejnsk desgn er grundg beskreve RS-FP og sær ORS. Regler og anbefalnger Den deelle overflade er aldrg enydg. Den afhænger både af de ren kosmeske krav (ypsk besem af arkeker og desgnere) og funkonen (ngenørerne), men selv den ren funkonelle afdelng er der kke én overflade, der er perfek l alle meder og bengelser. I de flese lfælde er de en fordel med en lav ruhed, men prakss er de lge så ofe en fordel a beholde sålværkes grå og kedelge 2B-overflade. Lsen nedenfor gver nogle mulge plusser og mnusser ved slebne overflader konra de kedelg grå 2B : + Slebne overflader har floere udseende desgnerne blver glade + Slebne anke har ofe en vsuel mere homogen overflade = leere nspekon Slebne overflader har generel en dårlgere korrosonsbesandghed (højere ruhed + blolage ndeslunnger; Fg. 2) Slebne overflader har sørre overfladeareal Slebne overflader medfører sørre rsko for opsamlng af sale og bakerer Relav grof slebne overflader gver dårlgere rengørlghed (CIP) Rsko for (rusfr) slbesøv produke Slbnng er en dyr proces Mekansk overfladebehandlng 5

7 Lsen er kke komple, men blo uddrag af erfarnger. Hvlken værd, man skal llægge de enkele punker, afhænger mege af de, overfladen skal bruges l. Slbeps Hvs man allgevel rods alle ulemperne- vl slbe, kan man lge så god gøre de korrek: + Slbnng er som alle andre mekanske overfladeprocesser e spørgsmål om a angve værkøje og kun sjælden sluresulae. + Grovheden angves ofes som fx l korn120 (engelsk: P120). Talle refererer l sørrelsen af slbeparklerne, og jo højere al, jo fnere er de abrasve korn. Den gennemsnlge sørrelse af P60-korn er µm; P µm, og P µm, ld afhængg af klden. En lse over kornsørrelser og de gennemsnlge parkelsørrelser fndes ORS. + Al slbnng skal laves I rn, således a man sarer relav grof (så grof som nødvendg) og derpå slber med gradvs fnere korn. Hver slbern skal være é rn fnere end de foregående, så sarer v med korn 80 (P80), vl følgende rn ypsk være P120, P180, P240 ec. + Al slbnng skal ske som krydsslbnng, hvlke vl sge, a hver rn skal have en vnkel på mnds 30 frhold l de foregående rn. + Ved alle rn skal de skres, a alle spor fra dlgere rn er fjerne. Yderlgere slbeps er angve RS&K og ORS. Eferbehandlng af svejsnnger E af de evge spørgsmål ndusren synes a være, om man skal eferbehandle svejsnnger anke. Al for ofe ser man, a man over hele overfladen kræver R a 0.8, men de er der sjælden grund l. Er anken lave af yndplader (2B), er de svær a forbedre svøbe ved en slbnng. I sede skal de anbefales, a man sle kke slber, men sede bejdser hele anken eller (bedre) blo svejsnngerne. Skal svejsnngerne slbes, kan man med fordel nøjes med a slbe e 2 x 40 mm bånd på hver sde af svejsesømmen (fx l korn 280 eller bedre) og så øvrg bejdse eller passvere hele anken bagefer. Alernav kan man nøjes med en fn bejdsnng af den slebne svejsesøm, gerne elekrobejdsnng. Både eks og blleder er Damsahl og må kun vdereformdles efer skrflg lladelse. Alle kapelhenvsnnger er l Rusfr Sål og Korroson (RS&K; Claus Qvs Jessen, Damsahl; aprl 2011), Rusfr Sål l Hygejnsk Udsyr Food/Pharma (RS-FP; Claus Qvs Jessen og Erk-Ole Jensen, Damsahl; ok. 2014) eller Overfladebehandlng af Rusfr Sål (ORS; Claus Qvs Jessen, Erk-Ole Jensen m.fl., Damsahl; nov. 2016). Udover dansk og engelsk fndes RS&K llge på ysk og svensk, og RS-FP på svensk. Alle bøger beslles va. Mekansk overfladebehandlng 6