Чем обработать металл после сварки

Обработка металла после сварки (грунтовка, покраска)

Итак, процесс сварки закончен, теперь необходимо придать изделию законченный и аккуратный вид. Сразу после окончания сварки нужно провести зачистку для того чтобы устранить рыхлость и скопление различных частиц.

После того как все качественно зачищено, нужно обезжирить поверхность ацетоном, обезвредить спиртом и, прогревая поверхность промышленным феном, обработать металл преобразователем ржавчины.

Когда все вышеперечисленные этапы пройдены, то можно приступать к выравниванию поверхностей шпатлевкой, при необходимости, а также наносить грунт.

Грунтовка металла

Грунтование напоминает окрашивание, так как ее нужно наносить в несколько слоев, а между слоями просушивать около 20 минут. Грунт наносят с помощью применения пистолета-распылителя, который имеет диаметр дюзы 1,4 мм, а давление воздуха должно быть примерно около 2,5-3 атм.

Давайте рассмотрим как наносится грунтовка.

Первый слой грунтовки называется опылочным. Он наносится на сухую обезжиренную и обеспыленную поверхность плавными продольными движениями с сохранением расстояния примерно в 30-40 см, но нужно следить за тем, чтобы точка возврата пистолета была за пределами детали, которая окрашивается.

Во время нанесения первого слоя появляется едва заметный слой грунта, который очень необходим для того, чтобы связь грунта с поверхностью была хорошей. В зависимости от типа и густоты грунта промежуточная сушка составляет 5-10 минут.

После опылочного слоя следует полусухой. Он наносится также как первый, только более интенсивно и соответственно, сушка будет дольше и составлять около 20 минут. После полусухого слоя следует полумокрый. Он полностью закупоривает поверхность, сушка в этом случае составляет около 15 минут.

После полусухого слоя идет последний мокрый слой. Он заливает полностью поверхность и заполняет промежутки и неровности. После последнего слоя необходимо полностью высушить грунт. После полного высыханию можно перейти к подготовке поверхности к покраске.

Подготовка к покраске изделия

Чтобы подготовить поверхность, которая загрунтована, к покраске, наносится проявочный слой грунта, дают просохнуть, и с помощью наждачной бумаги, вместе с водой обрабатывается поверхность до полного исчезновения проявочного грунта.
Такая процедура нужна для полной ликвидации всех неровностей грунта, для того чтобы придать поверхности гладкость. Затем таким же способом происходит придавание матовости поверхности. После такой обработки данная поверхность промывается, просушивается, обезжиривается и обеспыливается. После этого можно окрашивать поверхность.

Окрашивание металлических изделий

Металлическая поверхность изделий происходит с помощью использования специально предназначенного для этого дела пистолета-распылителя, который имеет диаметр дюзы примерно 1 мм, при этом давление составляет около 2 атм.
Краска на изделия наносится также, как и грунтовка, но в этом случае необходимо следить и учитывать различные изгибы изделия, а также различные другие сложности рельефа. Так как неправильное и невнимательное окрашивание может привести к появлению потеков.
При этом нельзя использовать слишком густую краску, так как это чревато появлению толстого слоя нанесения краски и образования так называемой корки, которую потом нельзя устранить даже полировкой. А слишком жидкая краска может не урыть все поверхность, а также неожиданно образовать потеки в том месте, где вы не ожидали.

Чтобы добиться качественной покраски, краску нужно сначала процедить через специальную воронку с ситечком, а если такого приспособления нет, то можно использовать горлышко бутылки и через капрон процедить.

Очень важно, чтобы в помещении, где происходит окрашивание, не было пыли, иначе краска ляжет неровным слоем и с буграми. Когда вы нанесли уже последний слой краски, то изделию нужно дать просохнуть в течение 2 часов, чтобы она могла равномерно загустеть, а дальше уже можно повышать температуру воздуха для того чтобы ускорить процесс высыхания.

Для того чтобы увеличивать температуру, лучше пользоваться статическими электронагревателей типа инфракрасных излучателей спиральных обогревателей или мощных галогенных ламп. А вот если вы будете пользоваться тепловыми вентиляторами, то он будет циркулировать воздух, а значит, это увеличит риск попадания пыли и других частиц. Газовые горелки применять крайне не рекомендуется, так как они могут привести к пожару и копоти.

После того, как изделие окрашено, можно приступить к полировке поверхности изделия или нанесению лака.

Подготовка к полировке и нанесению лакового покрытия

Чтобы подготовить окрашенную поверхность к нанесению лакового покрытия, для начала ее необходимо очень тщательно и внимательно обработать наждачной бумаги, используя при этом большое количество воды. Данную обработку нужно совершать круговыми движениями, чтобы добиться однородной матовой поверхности.

После этого поверхность промывается водой, просушивается, обезжиривается и обеспыливается. После этих манипуляций можно наносить лак.

Нанесение лакового покрытия

В принципе, лак наносится также, как грунт и краска. В данном случае применяется пистолет-распылитель, который имеет диаметр дюзы около 1 мм. Только данный процесс сложнее окрашивания тем, что тяжело отследить неожиданное появление потека.
После этого, также как в случае окрашивания, нужно просушить поверхность, предварительно выдержав ее 1-2 часа при комнатной температуре. Даже после того, как поверхность полностью высохнет, лаку нужно еще время для приобретения окончательной твердости (2-3 суток в зависимости от типа используемого лака). После можно перейти к полировке. Тут нужно знать, что некоторые разновидности лаков, обладающие высокой пластичностью и обеспечивающие достаточно ровное и глянцевое покрытие, абсолютно не подлежат полировке. Следовательно наносить такие лаки нужно очень аккуратно, иначе есть риск образования «сорности» на поверхности.

Полировка

Полировка окрашенной либо лакированной поверхности в основном производится при помощи наждачной бумаги Р1200-Р1500 и обильного количества воды. Этот процесс необходим для выравнивания поверхности и удаления микрочастиц, которые оседают на поверхности при высыхании. Следующий этап — использование специальной полировочной машинки с мягкой насадкой, на которую наносятся специальные полировочные составы, для черновой, промежуточной и финишной обработки поверхности. При этом важно соблюдать основное правило — лучше меньше, чем больше.

Прежде чем приступать к окрашиванию металлических изделий, необходимо соответствующим образом подготовить поверхность. Подготовка металла под покраску проводится по разным технологиям. Но независимо от схемы обработки в первую очередь предмет освобождается от ржавчины.

По степени поражения стали коррозия классифицируется следующим образом:

• Коррозионные пятна: характеризуются небольшой глубиной проникновения. Распространяется такая коррозия вширь, а не вглубь железа.
• Точечная коррозия – маленькие точки, проникающие глубоко в тело материала. При дальнейшем развитии точечной коррозии на стали появляются сквозные дыры.
• Сквозная коррозия – сквозное поражение материала.
• Подпленочная коррозия: очаги ржавчины образуются под поверхностью покрытия. Слои краски в местах образования ржавчины вспучиваются. Но иногда подпленочая коррозия остается незаметной вплоть до сквозного разрушения стали.

Обработка материала от ржавчины перед покраской может осуществляться следующими методами:

• механическим;
• химическим;
• термическим.

Механическая очистка

Механический способ удаления коррозии зарекомендовал себя как самый эффективный. Обработка металла от ржавчины выполняется вручную или с использованием механизированного инструмента. Существует несколько способов удаления ржавчины механическим путем.

1. Очистка поверхности проволочными щетками. Применяется для удаления небольших очагов коррозии и зачистки сварных швов и для первичной обработки поверхностей, покрытых толстым слоем ржавчины. Качество очистки не очень хорошее, окалину щетки не снимают вовсе. Кроме того, в процессе обработки образуется много пыли.

2. Абразивная обработка металла при помощи шлифовальных дисков. Применяется при небольших очагах коррозии. Если для выполнения операции используют диски высокого качества, то результат получается хорошим. Обработка металла абразивным инструментом имеет два недостатка:

• расход качественных материалов;
• требования к определенным навыкам выполнения работ.

3. Антикоррозионная обработка металла с помощью пескоструйной установки: бомбардировка очагов коррозии струей песка, подающегося под напором, так называемая пескоструйная очистка металла. Основные элементы пескоструйной установки – емкость с песком и пескоструйный пистолет. Для работы пескоструйной установки достаточно небольшого компрессора.

Песок берется обычный речной или строительный. Перед использованием его следует хорошо просушить. Песок можно использовать вторично, предварительно просеяв, но эффективность очистки в этом случае уменьшается в несколько раз. А количество пыли во столько же раз увеличивается.

Пескоструйная обработка удаляет не только всю ржавчину, но и окалину, нагар, слои старой краски. При обработке мест, недоступных для шлифмашинки и наждачки (например, места стыка двух деталей) такой метод является единственно возможным.

4. Гидроабразивная обработка металла (водопескоструйка). Снятие ржавчины происходит под воздействием струи смеси воды и абразива. По интенсивности различают гидроабразивную обработку:

• под сверхвысоким давлением: полностью удаляется коррозия и все покрытия, нанесенные ранее на обрабатываемую поверхность;
• под высоким давлением: удаляется большая часть старого покрытия и коррозия. Но могут оставаться участки особо прочного покрытия и черные окислы (магнетиты);
• под низким давлением: экономный способ в отношении расхода абразива, но после сушки на обработанной поверхности остаются следы вторичной ржавчины.

Гидроабразивная обработка поверхностей является промышленным методом. В отличие от пескоструя, такую установку в гараже не соорудишь.

Химическая обработка стали

Этот способ основан на удалении ржавчины под воздействием химически активных веществ. Одним из родственных видов обработки является электрохимический. Составы наносят на поверхность с помощью кисточки либо распылением. Средства для удаления ржавчины делятся на две категории:

– смываемые. Недостатком таких составов является, то что при контактировании поверхности с водой могут возникнуть новые источники коррозии. Поэтому после промывки материал должен быть быстро и тщательно просушен и обработан антикоррозионными средствами;

– несмываемые. Их еще называют грунт-преобразователями. Полноценным грунтом продукт химической реакции назвать нельзя, но тем не менее такая обработка исключает последующую промывку, то есть обязательный контакт с водой полностью исключается.

• Хорошо снимает ржавчину водный 5% -ный раствор серной или соляной кислоты. Но в него обязательно добавляют ингибитор коррозии – вещество, замедляющее химическую реакцию. Чаще всего в качестве ингибитора применяют уротропин. Добавлять его надо в количестве 0,5 г на литр раствора. Без ингибитора использовать растворы кислот нельзя: в результате такой обработки растворится не только коррозия, но и материал.
• Интересный результат дает обработка металла ортофосфорной кислотой. Если на обрабатываемую поверхность нанести 15-30%-й раствор ортофосфорной кислоты, то под его воздействием ржавчина превратится в прочное покрытие. Это происходит потому, что в процессе химической реакции образуется ортофосфат железа, который создает на поверхности защитную пленку коричневого цвета. Для лучшего эффекта в раствор следует добавлять бутиловый спирт (4 мл на литр раствора) или винную кислоту (15 мл на литр раствора).
• Поверхности, сильно пораженные ржавчиной, обрабатывают смесью:

– молочная кислота – 50 г;

– вазелиновое масло (100 мл).

Под воздействием кислоты ржавчина превращается в растворимую в вазелиновом масле соль – лактат железа. Очищенную поверхность надо протереть ветошью, смоченной вазелиновым маслом.

Термическая обработка поверхности

Для термической обработки стали применяется горелка кислородно-ацетиленовая. В результате воздействия пламени удаляется практически вся окалина прокатная. Но, к сожалению, ржавчина выгорает не вся, поэтому такой способ практически не используется в современных окрасочных системах.

Сварные швы отвечают за целостность металлической конструкции. В частности, соединение должно быть достаточно прочным, устойчивым к ржавлению, влажности. Обработка сварных швов призвана обеспечить выполнение этих задач.

Методы обработки

Существует три методики, с помощью которых защищаются сварные соединения:

1. Термическая обработка. Благодаря этому способу можно убрать остаточные напряжения в материале, возникающие вследствие сварочных работ. Термообработка проводится по одной из двух технологий: местной, когда прогревается или охлаждается только само соединение, или общей — температурной обработке подлежит вся деталь.
2. Механическая обработка. В данном случае задача состоит в удалении остатков шлака и проверке надежности соединения. Типичный пример механической обработки — простукивание шва молотком или выполнение его зачистки. Если шлак не удалить, возможно развитие коррозии.
3. Химическая обработка. Нанесение защитных покрытий на соединение — один из способов борьбы с коррозийными процессами. Наиболее доступный вариант химической защиты — обработка шва грунтовочным лакокрасочным материалом.

Ниже остановимся на технологиях защиты сварных швов более подробно.

к содержанию ↑

Термическая обработка

Помимо уменьшения остаточных напряжений металла, термообработка позволяет добиться следующих целей:

• сделать структуру шва и околошовных зон более приспособленной к воздействию внешних факторов;
• оптимизировать физические и эксплуатационные свойства материала, в частности, повысить стойкость к ржавлению, жаропрочность и т.д.

Термическая обработка сварных соединений предполагает нагрев на определенное время сварного соединения или всего металла до заданной температуры. Далее происходит искусственное охлаждение, которое также производится по определенному сценарию.

к содержанию ↑

Оборудование для термообработки

Для термической обработки стыков может использоваться четыре вида технологического оборудования:

1. Индукционные устройства. Индукционный нагрев часто применяется во время прокладки трубопроводов. Суть этого метода состоит в использовании медных индукторов, включающих в себя многожильный медный кабель с воздушным охлаждением. Во время монтажа индуктора на трубопровод нужно принимать во внимание расстояние между трубой и индуктором. Общее правило: чем больше зазор между объектами, тем хуже используется мощность оборудования.
2. Гибкие нагреватели сопротивления. Данный способ считается одним из самых удобных и доступных способов обработки сварных швов.
3. Муфельные печи. При работе с этим видом оборудования нужно особое внимание уделять равномерности нагрева соединения, что достигается нецентрированной установкой детали в печь.
4. Нагрев с помощью газопламенного оборудования. При газопламенном нагреве применяются сварочные и особые многопламенные газовые горелки. Газовые нагреватели выделяют тепловую энергию, возникающую в результате сгорания смеси горючего газа с кислородом.

Оборудование для нагрева подбирается исходя из монтажных условий, доступности того или иного вида устройств и прочих обстоятельств. Нагревательное оборудование должно отвечать определенным требованиям: четко стыковаться со сварными швами, иметь не слишком большую массу и обеспечивать равномерный нагрев соединения как в ширину, так и в длину.

Чтобы сократить теплопотери, при термообработке сварных соединений используются всевозможные теплоизоляторы.

Теплоизоляция должна быть теплоустойчивой при небольшой теплопроводности, прочной, но в то же время гибкой, устойчивой к износу и безопасной в эксплуатации.

к содержанию ↑

Способы термообработки

Известно несколько методов термической обработки сварных соединений:

1. Предварительный нагрев. Используется как до проведения сварочных работ, так и в момент сваривания деталей. Данная разновидность термической обработки применяется при сварке конструкций из низкоуглеродистой стали. Металл прогревается до 150-200 градусов по Цельсию.
2. Высокий отпуск. Методика состоит в нагреве материала до 650-750 градусов по Цельсию (конкретный показатель температуры зависит от сорта стали). Температура поддерживается в течение 5 часов. Технология позволяет уменьшить напряжения на 80%, а также повысить устойчивость материала к механическим воздействиям и увеличить его эластичность.
3. Нормализация. Применяется по отношению к углеродистым и низколегированным маркам стали. Подобная термическая обработка соединения осуществляется при температурах от 950 градусов по Цельсию. По окончании нагрева производится выдержка и охлаждение в условиях окружающей среды. Нормализация дает возможность уменьшить зернистость металла, сократить напряжение, а также увеличивает прочность шва.
4. Аустенизация. Представляет собой закалку сварного соединения путем его нагрева до температуры 1070 градусов и выше. Деталь греется в течение 60 минут, а затем производится быстрое искусственное охлаждение. Методика широко распространена для закалки аустенитных сталей. Результат аустенизации — возросшая эластичность сварного соединения.
5. Стабилизация. От аустенизации стабилизирующий отжиг отличается более низкой температурой и менее продолжительным периодом выдержки металла.
6. Термический отдых. Технология заключается в нагреве сварного шва до 250-300 градусов по Цельсию. Затем осуществляется выдержка металла в разогретом состоянии. В результате процедуры в сварном соединении снижается уровень диффузного водорода, и уменьшаются внутренние напряжения.

Выбор способа, которым будет осуществляться термическая обработка сварных соединений, зависит от физико-химических характеристик стали (определяется ее маркой). Особое значение имеет выполнение технологических требований, в противном случае происходит ухудшение качества сварного соединения.

Ключевые параметры, которые нужно учитывать при проведении местной термообработки:

• ширина нагреваемого участка;
• равномерность нагревания по толщине стенки и ширине нагреваемого участка;
• период выдержки;
• интенсивность охлаждения.

к содержанию ↑

Механическая обработка

Механическое устранение недостатков сварочных работ осуществляется при помощи проволочной щетки. Можно значительно упростить задачу и сделать зачистку качественнее, если использовать портативное шлифовальное устройство или болгарку с лепестковой насадкой. Вместо насадки также можно применить абразивный круг.

Механическая очистка позволяет убрать следующие дефекты сварного соединения:

• окалины;
• заусенцы;
• окислы;
• последствия побежалостей.

Несмотря на простоту и дешевизну технологии, существует ряд нюансов, касающихся выбора насадки, знание которых позволит выполнить работу качественнее:

1. Прежде всего, нужно выбрать шлифовальный круг из подходящего материала. Лучше всего для механической очистки подойдет круг из цирконата алюминия. Преимущество этого материала в том, что он, во-первых, провоцирует коррозийные процессы, а во-вторых, цирконат алюминия прочнее оксида алюминия, из которого также изготавливаются некоторые виды насадок.
2. Лепестки шлифовального круга должны быть на тканевой составляющей. Ткань надежнее и устойчивее к большим нагрузкам в сравнении с бумагой, которая иногда применяется на лепестках в качестве основы. Однако стоят такие насадки намного больше аналогов на бумажной основе. Более высокая стоимость тканевых насадок вполне оправдана и окупится при такой агрессивной по отношению к материалу работе, как шлифование швов.
3. Размер абразивного зерна зависит от типа выполняемой работы. Очень часто в ходе очистки соединений могут понадобиться насадки с разным размером зерна. Поэтому рекомендуется приобретать сразу несколько видов насадок.
4. Если нужно качественно зачистить шов, то разные размеры зерен просто необходимы, так как шлифовка осуществляется с постепенной сменой насадок на зерна меньшего размера. К примеру, крупные окалины убираются крупнозернистыми насадками, а вот тонкая шлифовка производится мелкозернистыми насадками. Финишная проходка осуществляется наиболее мелким зерном. Насадки следует менять последовательно — допускается пропуск не более одного размера. Однако если речь идет о создании зеркального блеска сварного соединения, нельзя пропускать ни одного размера.
5. Для обработки швов, расположенных в труднодоступных местах (полостях, кромках, отверстиях), используются особые устройства — борфрезы, устанавливаемые в шлифовальную машину. Существуют борфрезы самых разнообразных размеров и форм, поэтому подобрать нужную конфигурацию несложно.

к содержанию ↑

Химическая обработка

Лучшие результаты при обработке сварных соединений достигаются при сочетании механических и химических средств. Применяется два метода работы со швами: травление и пассивация.

Травление выполняется до механической шлифовки. Для проведения этой операции используются химические составы, обеспечивающие однородное покрытие, препятствующее коррозийным процессам. Кроме того, травление позволяет ликвидировать места, тронутые побежалостью. Дело в том, что в таких местах наблюдается скопление окислов никеля и хрома, в результате чего сталь подвергается ржавлению.

На незначительных по площади участках сварных соединений рекомендуется производить травление непосредственным нанесением состава на обрабатываемую поверхность. Если деталь достаточно большая или имеет сложную конфигурацию, ее следует помещать в емкость с раствором для травления. Время нахождения металла в травильном расходе рассчитывается в каждой ситуации индивидуально.

Когда травление закончено, наступает черед пассивации. Процесс представляет собой нанесение на металл особого состава, в результате чего образуется пленка. Данное защитное покрытие препятствует возникновению коррозии. С химической точки зрения, пассивацию можно объяснить следующим образом: оксиданты, взаимодействуя со сталью, удаляют с поверхности свободный металл, при этом активируя возникновение защитной пленки.

Завершается химическая обработка очисткой сварных соединений от реагентов. Смываемая вода содержит множество токсичных веществ, тяжелых металлов и кислот. Кислоты нейтрализуются при помощи щелочей, а затем оставшаяся жидкость фильтруется. Утилизировать отработку нужно только в специально отведенных для этого местах в соответствии с законодательством об охране окружающей среды.