7.3.3. Очистка

В результате прокатки, выполнения горячей штамповки и других высокотемпературных операций на поверхности заготовок образуется окалина. За время транспортирования, хранения на металле могут появиться ржавчина и другие загрязнения.

Цель очистки - удаление с поверхности металла указанных выше загрязнений.

Обязательной очистке подлежат:

• кромки свариваемых элементов;

• участки металла, соприкасающиеся с флюсом;

• поверхности контакта соединяемых элементов (внахлестку и куда приваривается обкладка);

• поверхности отдельных деталей и аппаратов в целом, подлежащие окраске, эмалированию, гуммированию, металлизации и т.п.

В промышленности используют многочисленные способы очистки металлических поверхностей от загрязнений, которые можно объединить в следующие группы: химические, физические и механические методы.

Химические методы обработки поверхности включают обезжиривание, травление, а также применение модификаторов ржавчины.

Обезжириванием называют процесс растворения или эмульгирования жира и масел с помощью химически активных веществ. Осуществляется промывкой деталей в щелочных растворах, органических растворителях, водных моющих средствах, а в некоторых случаях электрическим травлением в гальванических ваннах.

Обезжиривание мелких деталей производят в ваннах или во вращающихся барабанах, в которые залит растворитель.

Крупные изделия обезжиривают путем заливки растворителя во внутреннюю полость герметически закрытого аппарата. Внешнюю поверхность крупногабаритных аппаратов можно обезжиривать путем протирки растворителем или его распылением.

После щелочного обезжиривания и электрического травления должна быть произведена тщательная промывка поверхности водой с последующей сушкой.

Травление выполняется обычно слабыми растворами серной и соляной кислот в отдельности или сочетании. Наибольшая скорость травления достигается в 25 %-й серной и 20 %-й соляной кислоте.

На рис. 7.6 показан один из вариантов схемы участка химической очистки поверхности металла.

Рис. 7.6. Химическая очистка заготовок:

1 – подъемное устройство; 2 – ванна; 3 – рельсовый путь

В последнее время разработано множество составов, композитов, модификаторов или преобразователей ржавчины, часто на основе ортофосфорной кислоты.

После травления поверхность металла нейтрализуют щелочными растворами, промывают водой и просушивают.

Химическая очистка - дорогостоящий и экологически вредный процесс с весьма неблагоприятными условиями труда исполнителей. Поэтому применение его на предприятиях носит вынужденный характер в том случае, когда невозможно добиться требуемого результата другими средствами.

Физические методы обработки поверхностей. Из физических методов наиболее широкое применение находят термические способы очистки. Поверхность нагревается до температуры  150 °С, что не вызывает структурных превращений в металле. Отделение окалины происходит вследствие различия коэффициентов линейного расширения стали и окислов металла. При нагреве происходит обезвоживание ржавчины. В результате окалина растрескивается и легко отслаивается вместе с ржавчиной. Остатки окислов удаляют металлическими щетками.

В связи с высокой стоимостью оборудования ограниченное применение имеют следующие физические методы очистки: ультразвуковая, обработка взрывом, электроискровая, плазменно-абразивная, лазерная.

Механические способы очистки. В промышленности для обработки поверхности широко используют вращающиеся металлические щетки, у которых в качестве рабочих элементов используют металлическую проволоку диаметром 0,2- 0,8 мм, соединенную в пучки и размещенную между фланцами (рис. 7.7).

Для зачистки кромок свариваемых элементов, а также снятия усилений сварного шва широко используются абразивные круги и иглофрезы (рис. 7.8).

В основе иглофрезерной обработки металлов лежит эффект сосредоточенного суммарного силового воздействия упруго изогнутых проволочных элементов иглофрезы на обрабатываемую поверхность металла.

Большинство способов механической обработки устраняют или локализуют на поверхности металла концентраторы напряжений в виде рисок, царапин, что значительно повышает механическую прочность и защиту их от коррозионного растрескивания.

Галтовка. При этом виде обработки детали в течение нескольких часов, беспорядочно перемещаясь во вращающемся барабане, трутся друг о друга, очищая при этом свои поверхности от окислов и загрязнений. Вместе с деталями в барабан загружают известняк, гравий, песок, металлические шарики, ролики, обрезки металла. Время обработки - 2 - 6 ч в реверсивном режиме.

Пескоструйная очистка состоит в обработке поверхностей струей сжатого воздуха, в которой находятся частички кварцевого песка.

Поверхность изделий после обработки песком приобретает равномерную шероховатость и становится матовой; она легко корродирует и загрязняется, поэтому следует максимально сократить промежуток времени до нанесения антикоррозионного покрытия, т.е. до проведения пассивации.

Крупным недостатком пескоструйной очистки является образование большого количества пыли. Этот недостаток в некоторой степени устраняется гидропескоструйной очисткой, где очистку производят пульпой - смесью песка и воды.

Дробеструйная очистка. Вместо кварцевого или металлического песка применяют мелкую чугунную или стальную дробь, имеющую диаметр от 0,5 до 2 мм.

Дробеметная очистка. Вместо пневматических распылительных устройств применяют дробеметные установки, в которых струя абразивного материала создается под действием центробежной силы, возникающей при вращении турбинки.

После проведения очистки в обязательном порядке производят пассивацию растворами ингибиторов (замедлителей) коррозии, а также токопроводящими грунтами. В качестве пассиватора часто применяют олинол (25 г/л).

Пассивирующий слой не должен оказывать влияние на качество сварного шва и позволяет обеспечить межоперационный срок хранения листов и листовых заготовок до 6 - 8 мес.