Превосходная электролитическая полировка

Когда слышишь 'превосходная электролитическая полировка', первое, что приходит в голову — идеально гладкие поверхности без единого дефекта. Но за 12 лет работы с нержавеющими сталями в ООО Далянь Синьцзиян Индустрия я понял: главное заблуждение — считать этот процесс универсальным волшебным средством. На самом деле, даже при использовании нашего оборудования Matsumoto Kiko приходится учитывать десятки нюансов — от марки стали до температуры электролита.

Что скрывается за термином 'превосходная'

В промышленности 'превосходная' означает не столько эстетику, сколько воспроизводимость результата. На нашем участке в цеху с постоянной температурой 1000 м2 мы добились стабильности процесса для серий 300 и 400 нержавеющих сталей. Но помню, как в 2018 году пришлось три недели экспериментировать с хром-никелевыми сплавами — стандартный режим давал неравномерный блеск.

Ключевой параметр, который многие недооценивают — вязкость электролита. При работе с деталями для пищевого оборудования мы используем фосфорную кислоту с добавками, но точный состав — ноу-хау нашего технолога. Интересно, что для тонкостенных изделий приходится снижать плотность тока, хотя классические учебники рекомендуют обратное.

Особенность нашего производства в Даляньской зоне — необходимость учитывать влажность. Летом при 85% влажности мы увеличиваем время экспозиции на 15-20 секунд, иначе появляется легкая матовость. Это не прописано ни в одном руководстве, но стало обязательным правилом для операторов.

Оборудование и его капризы

Из 102 единиц оборудования в нашем парке именно электролитические линии требуют наибольшего внимания. Японские установки показывают стабильность, но для сложнопрофильных деталей мы доработали систему подвесов — стандартные кронштейны оставляли следы на зонах контакта.

Трехкоординатные измерительные машины Mitutoyo выявляют интересную закономерность: после электрополировки микродефекты глубиной до 3 мкм не исчезают, а 'запечатываются'. Поэтому мы ввели дополнительный этап визуального контроля под УФ-лампой — особенно для медицинских компонентов.

Самое сложное — поддерживать температуру электролита в диапазоне ±2°C. Наш цех с постоянной температурой решает эту задачу, но зимой при -15°C outside все равно возникают колебания. Пришлось установить дополнительную теплоизоляцию на трубопроводах.

Реальные кейсы и провалы

В 2021 году мы получили заказ на полировку корпусов для фармацевтического реактора. Техзадание требовало Ra 0.1 мкм. Стандартная методика не сработала — появлялись 'облачные' разводы. Оказалось, виной всему была остаточная внутренняя напряженность металла после штамповки.

Пришлось разрабатывать многостадийный процесс: сначала механическое выравнивание на обрабатывающих центрах, затем травление в специальном составе, и только потом — электролитическая полировка. На отладку ушло два месяца, но результат превзошел ожидания — клиент из Швейцарии до сих пор работает с нами.

Был и откровенный провал с титановыми имплантатами. Мы перенесли технологию с нержавейки, но получили неравномерное травление. Позже выяснилось, что для титана нужна совершенно другая электрохимическая ячейка. Пришлось признать ошибку и отказаться от заказа — лучше честно, чем испортить материал.

Нюансы для разных марок стали

AISI 304 полируется почти идеально, но требует строгого контроля содержания серы. Одна партия китайской стали с повышенным содержанием S дала точечную коррозию — пришлось срочно менять поставщика.

С мартенситными сталями 420-й серии сложнее — они склонны к образованию пассивирующей пленки. Мы добавляем в электролит сульфаминовую кислоту, но точную концентрацию не раскрою — коммерческая тайна.

Дуплексные стали типа 2205 вообще ведут себя непредсказуемо. Ферритная и аустенитная фазы полируются с разной скоростью, возникает рельеф. Для таких случаев мы разработали циклическое изменение параметров — 15 секунд при высоком напряжении, затем 45 при пониженном.

Взаимодействие с другими процессами

После электрополировки часто следует пассивация. Мы заметили, что стандартная азотнокислая пассивация иногда ухудшает блеск. Перешли на цитратные растворы — дороже, но сохраняется равномерность поверхности.

Сварные швы — отдельная история. Даже аргонодуговая сварка оставляет зону термического влияния, которая полируется иначе. Для критичных изделий мы шлифуем швы вручную перед электрополировкой — автоматика здесь бессильна.

Интересный эффект обнаружили при работе с глубокими отверстиями. Казалось бы, там полировка невозможна. Но при правильной компоновке катодов и анодов получается обработать каналы диаметром от 3 мм — главное, обеспечить циркуляцию электролита не менее 2 м/с.

Экономика процесса

Многие думают, что электрополировка удорожает производство. На самом деле, для серийных деталей от 100 штук она выгоднее механической полировки. Мы считаем не только время операции, но и срок службы изделий — снижение шероховатости увеличивает коррозионную стойкость в 1.5-2 раза.

Основные затраты — не электроэнергия, как многие полагают, а обслуживание электролита. Ежемесячно мы теряем до 15% объема из-за уноса и разложения. Система регенерации окупилась за полтора года.

Для мелких деталей мы используем барабанные установки — производительность выше, но качество немного хуже. Компромисс, без которого не обойтись в массовом производстве. Кстати, именно для таких задач мы закупили дополнительные станки с ЧПУ в 2020 году.

Перспективы и ограничения

Сейчас экспериментируем с импульсными режимами — предварительные результаты показывают возможность снижения шероховатости до Ra 0.05 мкм. Но технология капризная, требует идеально чистых исходных поверхностей.

Экологичность — больной вопрос. Отработанный электролит мы не сливаем, как некоторые конкуренты, а отправляем на утилизацию в специализированный центр. Это увеличивает себестоимость на 7%, но иначе нельзя — ответственность перед окружающей средой превыше всего.

В планах — автоматизация контроля качества с помощью машинного зрения. Пока даже лучшие операторы пропускают до 3% микроскопических дефектов. Но для этого нужно модернизировать измерительный участок — возможно, в следующем году выделим средства из фонда развития.