Curăţarea electrochimică a cordoanelor de sudură realizate pe piese din oţel inoxidabil şi marcarea electrochimică a pieselor

Ținând cont de faptul că procedeul de curăţare electrochimică a cordoanelor de sudură realizate pe piese din oţel inoxidabil devine din ce în ce mai interesant pentru firmele care prelucrează oţel inoxidabil, voi detalia acest procedeu, diferenţele dintre echipamentele existente pe piaţă şi costurile de utilizare. Am decis să revin asupra acestui aspect, deoarece prelucrarea oţelului inoxidabil este destul de răspândită în România, însă, de cele mai multe ori, din ignoranţă sau din neştiinţă, pentru curăţarea şi pasivizarea acestuia nu se acordă atenţia cuvenită, ceea ce duce în timp la probleme destul de grave.

Una dintre operațiile care influențează destul de mult starea oțelului inoxidabil este operația de sudare.

După cum se știe, fluctuațiile de temperatură din timpul operațiilor de sudare a oțelului inoxidabil duc la formarea unor straturi de oxid, închise la culoare, pe suprafața cordoanelor și în imediata lor apropiere.

Aceste straturi de oxid modifică atât caracteristicile estetice, cât și pe cele funcționale ale componentelor sudate și, din această cauză, este necesară eliminarea lor cât mai eficient posibil.

Procedee clasice de curăţare a cordoanelor de sudură

Curățarea clasică a cordoanelor de sudură de pe piesele din oțel inoxidabil se realizează în două moduri:

• cu scule (perii, discuri abrazive etc), care permit eliminarea mecanică a stratului de oxid;
• cu geluri decapante, care se aplică pe cordoanele de sudură sau cu substanțe chimice destinate decapării pieselor prin imersie. Aceste produse generează o reacție chimică, ce elimină stratul de oxid și pe cel de material de sub el, eliminând riscurile de oxidare ulterioară.

Din păcate, aceste procedee clasice de curățare ridică destul de multe probleme pentru care nu există remediu! Printre aceste probleme putem enumera:

• deteriorarea suprafeței pieselor;
• pasivizare neuniformă, fapt ce duce, în timp, la coroziune;
• costuri ridicate ale consumabilelor;
• poluarea gravă a mediului înconjurător (ținând cont de faptul că în urma curățării cu geluri decapante a 5 m de cordon de sudură rezultă circa 100 l de apă contaminată cu metale grele și cu substanțe chimice), fapt datorită căruia a și apărut necesitatea găsirii unor procedee alternative de curățare și de pasivizare.

Procedee electrochimice de curăţare şi de pasivizare

O soluție din ce în ce mai utilizată pentru curățarea și pasivizarea pieselor din oțel inoxidabil sudate constă în utilizarea unor procedee electrochimice, realizate cu ajutorul unor echipamente special destinate acestei operații.

Astfel de soluții s-au dezvoltat foarte puternic în ultimii ani și au eliminat, în bună parte, procedeele clasice, ajungând, astăzi, să reprezinte soluția perfectă, atât pentru curățarea și pasivizarea cordoanelor de sudură realizate pe piese din oțel inoxidabil cu echipamente de sudare TIG și, respectiv, MIG/MAG, cât și pentru polisarea acestora și, respectiv, pentru marcarea suprafețelor din oțel inoxidabil, aluminiu, titan, cupru, alamă, oțel etc.

Totuși, deși oferta de astfel de echipamente este foarte variată, există, la nivel mondial, doar câțiva producători, toate celelalte firme cumpără sursele de la aceștia și le personalizează, utilizând carcasele și culorile lor specifice.

Această decapare electrochimică are ca rezultat pasivizarea completă și uniformă a pieselor (mult mai uniformă față de cazul procedeelor clasice), deoarece agentul chimic utilizat, stimulează oțelul inoxidabil să formeze un strat de protecție uni­form. Pe lângă substanțele pe bază de acid fosforic au fost dezvoltate și substanțe neutre, unele pe bază de NaCl, care permit obținerea unor rezultate excelente, concomitent cu eliminarea impactului negativ asupra mediului înconjurător.

 Principalele avantaje aduse de aceste noi tehnologii sunt:

• Portabilitate și flexibilitate deosebite, putând fi echipate cu diverse capete de curățare (electrozi din grafit – foarte buni și în cazul în care se dorește polisarea pieselor, electrozi din cupru, electrozi din oțel inoxidabil sau perii din grafit – speciale pentru a permite curățarea în zone greu accesibile) de forme și dimensiuni foarte diverse, pentru a se conforma oricărei cerințe speciale;
• Viteză mare de curățare, fapt ce permite sporirea productivității, în special în cazul pro­duselor realizate în serii mari;

FOTO 2. Diverse soluții electrolitice și diferiți electrozi și capișoane din fetru

 Se reduc substanțial timpii morți datorați perioadelor lungi de așteptare, necesare în cazul utilizării gelurilor și a pastelor decapante;

• Sunt singurele tehnologii care nu afectează suprafața materialului;
• Această decapare electrochimică are ca rezultat pasivizarea instantanee, completă și uni­formă a pieselor, deoarece agentul chimic utilizat stimulează oțelul inoxidabil să formeze un strat de protecție uniform. În acest mod se elimină complet riscul de apariție a coroziunii în viitor, datorat unei pasivizări neuniforme, așa cum se întâmplă în cazul utilizării pastelor decapante sau al curățării mecanice;
• Câteva astfel de echipamente permit și polisarea directă a suprafețelor, lucru care se  realizează foarte rapid, fără necesitatea utilizării unor metode scumpe și laborioase de polisare;
• Au fost dezvoltate și unele substanțe neutre, care permit obținerea unor rezultate excelente, concomitent cu eliminarea impactului negativ asupra mediului înconjurător;
• Costul de utilizare este mult mai mic față de curățarea clasică cu geluri decapante și anume, costul de curățare în cazul utilizării unui echipa­ment prevăzut cu pompă pentru dozarea automată a cantității de lichid este de maxim 0,18 euro fără TVA/metru.

 FOTO 3. Invertor NITTY-GRITTY Glinox Power capabil să alimenteze concomitent două posturi de lucru (un post cu o torță mare legată la un sistem de extracție a noxelor și o pompă cu dozare automată a lichidului, iar celălalt post cu o torță mică cu pompă manuală pentru dozarea lichidului)

 Echipamente de curăţare/pasivizare electrochimică: avantaje şi dezavantaje

Să trecem însă în revistă și tipurile de echipa­mente care există pe piață și avantajele sau deza­vantajele pe care acestea le au:

ØEchipamente care au la bază o tehnologie care utilizează un transformator sunt mai ieftine, însă prezintă următoarele dezavantaje:

• Sunt grele, deci mai dificil de transportat dacă este nevoie să li se schimbe frecvent poziția;
• Pot influența în mod semnificativ durata de viață a periei de grafit, respectiv a electrodului și a capișonului din fetru, din cauza frecventelor scurt­circuite care se produc și a faptului că electrodul (capișonul din fetru) trebuie să fie frecvent intro­dus în lichidul electrolitic pentru a putea fi utilizat;
• Afectează suprafața pieselor din cauza scurt­circuitelor care se produc;
• Costuri ridicate de utilizare din cauza:

- Duratei scurte de viață a electrodului și a capișonului;

- Timpilor morți datorați frecventelor întreruperi necesare pentru a înmuia electrodul în lichidul electrolitic;

• Unele echipamente de acest tip pot fi dotate cu un sistem extern pentru dozarea automată a lichidului electrolitic, însă acest lucru va crește și mai mult greutatea și costurile de achiziție;
• Nu dispun de un sistem pentru extracția noxelor generate în timpul procesului de curățare electrochimică.

Echipamente care au la bază o tehnologie care utilizează un invertor au costul de achiziție mai mare, însă prezintă următoarele avantaje:

• Sunt ușoare, deci pot fi transportate ușor dacă este nevoie să li se schimbe frecvent poziția;
• Permit creșterea duratei de viață a electrodului și a capișonului din fetru datorită evitării scurtcircuitelor;
• Nu afectează suprafața pieselor, datorită evitării apariției scurtcircuitelor;
• Operează cu costuri mici de utilizare datorită:

- Duratei lungi de viață a electrodului și a capișonului;

- Eliminării timpilor morți (acest lucru se întâmplă doar în cazul echipamentelor prevăzute cu pompă automată sau manuală pentru dozarea cantității de lichid electrolitic, deoarece nu va maifi necesară întreruperea operației de curățare pentrua se înmuia electrodul în lichid);

FOTO 4. Rezultatul polisarii electrochimice

- Vitezei mari de lucru.

• Unele echipamente de acest tip sunt prevăzute cu pompă automată sau manuală pentru dozarea cantității de lichid electrolitic;
• De asemenea, unele dintre ele dispun de un sistem pentru extracția noxelor generate în timpul procesului de curățare electrochimică.

În principiu, modurile de lucru ale acestor echipamente sunt următoarele:

• Curățarea se realizează în curent alternativ;
• Polisarea (în cazul echipamentelor care permit realizarea acestei operații) se realizează în curent continuu, prin utilizarea unui electrod din grafit și a unor soluții electrolitice speciale;

FOTO 5. Mostre obținute prin marcare electrochimica pe diferite materiale

• Marcarea neagră (în cazul echipamentelor care permit realizarea acestei operații) – se realizează prin oxidare superficială (pe o adâncime de 3 – 4 micrometri) în curent alternativ și utilizând soluții electrolitice destinate special tipului de material care se dorește a fi marcat;
• Marcarea albă (în cazul echipamentelor care permit realizarea acestei operații) – se realizează prin eroziune controlată (pe o adâncime de 3 – 4 micrometri) în curent continuu (în unele cazuri este necesară inversarea polarității – de exemplu în cazul marcării obiectelor din cupru sau din alamă) și utilizând soluții electrolitice destinate special tipului de material care se dorește a fi marcat.

Operațiile de marcare au la bază un proces electrochimic, în cadrul căruia se folosesc substanțe electrolitice neutre, care nu sunt nici corozive și nici iritante.

Marcarea se va face cu ajutorul unei site serigrafice sau a unei hârtii speciale, pe care este imprimat textul, codul de bare sau logo-ul dorit.

Datorită acestor posibilități și a faptului că aceste echipamente se pot automatiza cu un cost relativ redus, această tehnologie a devenit o alternativă foarte atractivă la echipamentele foarte costisitoare utilizate pe scară largă pentru marcare.

English summary

The welding string on the stainless steel parts become oxidized, with two detrimental effects: aesthetically (unpleasant appearance, different from the base material) and provide starting points for rusting. It features regular cleaning procedures (mechanical, chemical) of welding strings (with procedures and related disadvantages) and electrochemical procedures.

The work describes cleaning/electrochemical inactivation equipments, components thereof (with related advantages and disadvantages) and the application fields of such procedures.

SORIN UDREA este General Manager Laser Technology Soluţii Globale Srl