Nowoczesne technologie w obróbce stali
Postęp technologiczny w zakresie obróbki powierzchniowej stali nierdzewnych otwiera nowe możliwości w poprawie ich trwałości, odporności korozyjnej i walorów estetycznych. Nowoczesne metody – od szlifowania i polerowania elektrochemicznego, przez satynowanie i pasywację, po zaawansowane powłoki PVD czy laserowe modyfikacje – pozwalają uzyskać powierzchnie o precyzyjnie kontrolowanych właściwościach. Dzięki temu stale nierdzewne znajdują coraz szersze zastosowanie w wymagających branżach przemysłowych, łącząc wysokie parametry techniczne z atrakcyjnym wyglądem.
Technologie obróbki powierzchniowej odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu trwałości, odporności korozyjnej oraz estetyki wyrobów. Coraz częściej celem jest nie tylko ochrona materiału, ale także nadanie powierzchni dodatkowych funkcjonalności – od efektu samoczyszczącego, przez odporność na bakterie, po kontrolowaną barwę czy zwiększoną adhezję w kompozytach metal-polimer. W niniejszym artykule, który został opracowany przez naszą redakcję na podstawie prezentacji dr hab.Zbigniewa Brytana, prof. Politechniki Śląskiej, wygłoszonej podczas 5 edycji konferencji BBMS, przedstawiono najnowsze kierunki rozwoju technologii obróbki powierzchniowej stali nierdzewnych: nowoczesne metody elektrochemiczne (PECM), nanotechnologiczne powłoki ochronne, jak i techniki plazmowe czy chemiczną funkcjonalizację powierzchni.
Obróbka elektrochemiczna PECM – precyzja bez ciepła
Klasyczne metody mechaniczne, takie jak frezowanie czy toczenie, napotykają poważne ograniczenia przy obróbce wysokostopowych stali nierdzewnych – powodują szybkie zużycie narzędzi, powstawanie naprężeń i odkształceń cieplnych, a także utratę precyzji wymiarowej.
Alternatywą stała się precyzyjna obróbka elektrochemiczna (PECM – Precision Electrochemical Machining), będąca rozwinięciem klasycznego procesu ECM.
W metodzie PECM materiał jest usuwany z powierzchni anody bez kontaktu mechanicznego z narzędziem (katodą) i bez generowania ciepła. Obróbka odbywa się w mikroszczelinie (inter-electrode gap, IEG) o grubości 10–100 µm, przez którą przepływa elektrolit, a proces zachodzi przy użyciu prądu impulsowego.
Brak strefy wpływu cieplnego i ścierania eliminuje powstawanie mikropęknięć oraz naprężeń w warstwie wierzchniej.
Najważniejsze zalety PECM:
- mikroprecyzja (tolerancje poniżej 10 µm),
- bardzo niska chropowatość powierzchni (Ra = 0,005–0,4 µm),
- brak zużycia narzędzia (brak tarcia mechanicznego),
- obróbka materiałów trudno skrawalnych: Inconel, stal nierdzewna, tytan,
- możliwość obróbki cienkościennych i złożonych kształtów, takich jak mikrootwory, kanały chłodzące czy łopatki turbin.
Twardość materiału nie ma wpływu na proces, co pozwala obrabiać szeroką gamę przewodzących metali. PECM jest z powodzeniem stosowana w lotnictwie, energetyce, motoryzacji i medycynie, gdzie wymagana jest wyjątkowa precyzja oraz wysoka jakość powierzchni. Technologia ta pełni również rolę procesu końcowego w obróbce elementów wytwarzanych metodami przyrostowymi (Additive Manufacturing), służąc do usuwania pozostałości konstrukcji wsporczych i wygładzania powierzchni.
Nanotechnologiczne powłoki ochronne i funkcjonalne
Równolegle z rozwojem metod obróbki rośnie znaczenie powłok nanotechnologicznych, które łączą ochronę przed czynnikami środowiskowymi z nadaniem dodatkowych właściwości użytkowych.
Powłoki samoczyszczące i antybakteryjne
Dzięki tzw. efektowi lotosu, nanopowłoki samoczyszczące zapobiegają przywieraniu wody i zabrudzeń. Z kolei powłoki antybakteryjne wykorzystują działanie jonów srebra lub tlenku miedzi, które skutecznie eliminują bakterie, m.in. Escherichia coli i Staphylococcus aureus. Takie rozwiązania są coraz częściej stosowane w branży medycznej, spożywczej i architektonicznej.
