Rdza, jako jedno z głównych wyzwań obróbki CNC

Jednym z poważnych wyzwań dla produkcji przemysłowej, infrastruktury i parku maszynowego jest rdza. Wpływa ona negatywnie na wygląd metalu, ale może również zagrozić bezpieczeństwu, obniżyć niezawodność i zwiększyć koszty konserwacji. Rdza stopniowo osłabia konstrukcje metalowe, od stalowych konstrukcji platform wiertniczych, po skomplikowane elementy w precyzyjnych projektach, aż po rurociągi i systemy przesyłu energii, co prowadzi do nieoczekiwanych przestojów i wyższych kosztów operacyjnych. Zapobieganie rdzewieniu powinno stać się jednym z nieodzownych etapów obróbki CNC. Wymaga to przede wszystkim doboru odpowiednich materiałów, stosowania powłok ochronnych lub olejów oraz prawidłowej konserwacji elementów metalowych.

Jak powstaje rdza?

Rdza powstaje, gdy metal wchodzi w reakcję chemiczną z tlenem i wilgocią w środowisku, tworząc tlenki metali. Proces ten nazywany jest korozją, a w jego wyniku powstaje tlenek żelaza. Najszybciej rdzewieją metale, w których składzie znajduje się żelazo, a szybkość rdzewienia zależy od kilku czynników:

• wilgotności względnej powyżej 60%, która znacznie przyśpiesza powstawanie rdzy,
• temperatury, gdyż każde dodatkowe 10°C zwiększa w przybliżeniu dwukrotnie szybkość reakcji,
• elektrolitów, takich jak sól, kwaśne deszcze i inne przewodzące roztwory, przyśpieszające proces,
• naprężeń mechanicznych, które również zwiększają szansę na rdzewienie.

Należy podkreślić, że nie każde utlenianie jest szkodliwe. Aluminium i stal nierdzewna tworzą gęste, stabilne warstwy tlenków, które chronią przed dalszą korozją. Inaczej sprawa wygląda z rdzą żelaza, która jest porowata i pochłania wilgoć jak gąbka, przyspieszając degradację wewnętrzną.

Etapy rozwoju rdzy

Wiedza na jakim etapie rozwoju znajduje się rdza, pomaga ustalić, czy uszkodzenie można naprawić. Wyróżnia się trzy podstawowe etapy powstawania rdzy:

Etap 1, czyli powstanie rdzy powierzchniowej, cienkiej warstwy utleniania, która pojawia się w postaci czerwonych lub pomarańczowych smug. Łatwo ją usunąć poprzez lekkie szlifowanie lub szczotkowanie.

Etap 2, a konkretnie rdza bąbelkowa który powstaje, gdy rdza powierzchniowa zaczyna się łuszczyć, a powierzchnia staje się szorstka i zaczynają się pojawiać wżery. Nadal można ją uratować poprzez czyszczenie i nałożenie powłok.

Etap 3 to korozja, czyli etap znacznej degradacji, gdy powstają dziury, materiał kruszy się, a integralność strukturalna zostaje utracona. Na tym etapie efekt końcowy jest często nie do naprawienia.

Rdza i jej rodzaje

Zależnie od środowiska można wyróżnić trzy różne formy rdzy:

• czerwoną, najbardziej powszechną, która występuje w postaci czerwono-pomarańczowych, sypkich płatków w bogatym w tlen, wilgotnym środowisku, z czasem jej łuski stają się coraz bardziej widoczne i odpadają od powierzchni,
• czarną, która powstaje pod warstwami czerwonej rdzy w środowiskach ubogich w tlen i bogatych w wilgoć, ma postać cienkiej i czarnej warstwy, rozwija się wolniej niż rdza czerwona,
• białą, która jest unikalna dla metali ocynkowanych, ma postać kredowo-białego proszku, występuje na ocynkowanych śrubach, ogrodzeniach i elementach wyposażenia zewnętrznego.

Zapobieganie rdzewieniu

Zapobieganie powstawaniu rdzy nie zawsze wymaga zastosowania zaawansowanych technologii. Większości korozji można uniknąć przez utrzymywanie powierzchni metalowych w czystości i suchości. Rdza powstaje, gdyż kurz, oleje i pozostałości na powierzchniach metalowych przyciągają wilgoć i substancje korozyjne, tworząc lokalne i przyjazne dla jej rozwoju środowiska . W zastosowaniach przemysłowych dokładne czyszczenie powierzchni jest obowiązkowe przed przetwarzaniem, przechowywaniem lub transportem. Najskuteczniejsze w tym przypadku będzie czyszczenie rozpuszczalnikiem olejów i smarów, wytrawianie tlenków i kamienia oraz usuwanie rdzy i zanieczyszczeń powierzchniowych z wykorzystaniem piaskowania. Niezależnie od formy czyszczenia kluczowe jest natychmiastowe suszenie naturalnym powietrzem, gorącym powietrzem lub suszeniem próżniowym, co zapobiega zaleganiu wilgoci, chroniąc metal przed korozją we wczesnym stadium. Ten podstawowy krok jest często najbardziej opłacalną i podstawową ochroną przed rdzą.

Rdza a formy ochrony penetrującej

Złożone lub ruchome elementy metalowe, takie jak łożyska, łańcuchy i przekładnie, często mają powierzchnie trudne do pokrycia powłokami. Rozwiązaniem są tu oleje i smary antykorozyjne, które wnikają w szczeliny powierzchni i tworzą jednolitą warstwę ochronną, która nie tylko izoluje czynniki korozyjne, ale także smaruje ruchome części, zmniejszając zużycie.

Środki, jakie można wykorzystać do ochrony przed rdzą:

• oleje antykorozyjne, które dzięki wysokiej płynności docierają do trudno dostępnych miejsc i zapewniają krótkotrwałą ochronę, a także codzienną konserwację części metalowych,
• smary, które nie pozwalają na to, aby powstała rdza, są bardziej gęste i przyczepne i pozostają na powierzchniach podczas długotrwałego przechowywania lub stosowania w trudnych warunkach, gdzie wymagana jest dłuższa ochrona,
• inhibitory korozji w fazie gazowej, które uwalniają ochronne cząsteczki w zamkniętych przestrzeniach, chroniąc metal nawet w miejscach, do których olej lub smar nie może dotrzeć bezpośrednio.

Metody te są powszechnie stosowane w przypadku części obrabianych CNC, elementów z blachy i maszyn przemysłowych, w których uzyskanie pełnego pokrycia powłoką jest trudne.

Powłoki powierzchniowe a rdza

Pozostają jedną z najpowszechniej stosowanych strategii antykorozyjnych, tworząc fizyczną barierę między metalem a jego otoczeniem. Do najczęściej stosowanych można zaliczyć:

• powłoki malarskie, które stanowią połączenie podkładów epoksydowych a poliuretanowymi powłokami nawierzchniowymi, ale aby rdza nie miała szans, należy bardzo dokładnie przygotować podłoże przed pomalowaniem i zapewnić tym samym doskonałą przyczepność,
• powłoki proszkowe, których nałożenie polega na elektrostatycznym nanoszeniu żywic proszkowych, takich jak epoksyd lub poliester, a następnie ich utwardzeniu w wysokiej temperaturze aż do uzyskania gęstej i trwałej powłoki, która charakteryzuje się silną przyczepnością, wysoką twardością, odpornością na zużycie i nieinwazyjnością wobec środowiska,
• powłoki emaliowane wykonane z materiałów na bazie szkła, połączonych z metalem w wysokiej temperaturze, zapewniają odporność na ciepło, korozję i łatwość czyszczenia, dzięki czemu idealnie nadają się do zbiorników na chemikalia i sprzętu medycznego,
• powłoki metaliczne uzyskiwane są takimi technikami, jak cynkowanie czy galwanizacja, zapewniają warstwę metalu odporną na korozję.

Czego nie lubi rdza?

Wczesne wykrywanie i usuwanie drobnych ognisk rdzy zapobiega większym problemom korozji i zmniejsza koszty napraw. Jakie czynności warto podejmować?

• regularnie sprawdzać powłoki, sprawdzać czy nie ma zarysowań, pęcherzy czy łuszczenia się powłok, które mogą narazić metal na działanie wilgoci i czynników korozyjnych,
• kontrolować również niewidoczne miejsca, jak złącza, otwory na śruby i inne ukryte zakamarki, gdyż rdza ma tam idealne warunki do rozwoju,
• upewnić się, że na powierzchniach metalowych nie gromadzi się woda, skroplona para ani zanieczyszczenia,
• przecierać metale, które miały kontakt z potem, solą lub substancjami kwaśnymi, aby uniknąć pozostałości żrących substancji,
• szybko naprawiać drobne uszkodzenia, delikatnie przeszlifować powierzchnię, dokładnie ją wysuszyć i ponownie nałożyć powłoki lub oleje antykorozyjne, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się drobnych uszkodzeń.

Systematyczna konserwacja i terminowe interwencje spowodują, że rdza nie zaatakuje metalowych elementów i pozostaną one w optymalnym stanie. Zmaksymalizowana zostanie również skuteczność wszystkich strategii zapobiegania korozji.