التلميع: شرح التقنيات الأساسية

1. طرق التلميع

فيما يلي طرق التلميع الشائعة الاستخدام حاليًا:

1.1 التلميع الميكانيكي

يعتمد الصقل الميكانيكي على القطع والتشوه البلاستيكي لسطح المادة لإزالة النتوءات بعد الصقل للحصول على سطح أملس. ويستخدم عموماً الأحجار الزيتية وعجلات الصوف وورق الصنفرة وما إلى ذلك، ويتم تشغيله يدوياً في المقام الأول.

يمكن للمكونات الخاصة، مثل أسطح الجسم الدوارة، استخدام الأقراص الدوارة والأدوات المساعدة الأخرى. بالنسبة لمتطلبات جودة السطح العالية، يمكن اعتماد طرق طحن وتلميع فائقة الدقة.

يتضمن الطحن والتلميع فائق الدقة استخدام أدوات طحن وتلميع مصنوعة خصيصًا. في سائل طحن وتلميع يحتوي على مواد كاشطة، يتم ضغطها بإحكام على سطح قطعة العمل لحركة دورانية عالية السرعة. يمكن لهذه التقنية تحقيق خشونة السطح Ra0.008 ميكرومتر، وهي الأعلى بين جميع طرق الصقل. غالبًا ما تستخدم قوالب العدسات البصرية هذه الطريقة.

1.2 التلميع الكيميائي

يسمح الصقل الكيميائي للمادة بإذابة النتوءات المجهرية على السطح في وسط كيميائي، وبالتالي الحصول على سطح أملس. الميزة الرئيسية لهذه الطريقة هي أنها لا تتطلب معدات معقدة ويمكنها تلميع قطع العمل ذات الأشكال المعقدة، ويمكنها تلميع العديد من قطع العمل في الوقت نفسه، وبالتالي فهي ذات كفاءة عالية.

المشكلة الأساسية في التلميع الكيميائي هي تحضير سائل التلميع. تبلغ خشونة السطح التي يتم الحصول عليها عن طريق التلميع الكيميائي بشكل عام عدة 10 ميكرومتر.

1.3 التلميع الكهربائي

المبدأ الأساسي لـ التلميع الإلكتروليتي هو نفس التلميع الكيميائي، أي عن طريق إذابة النتوءات الصغيرة على سطح المادة بشكل انتقائي لجعل السطح أملس. وبالمقارنة مع التلميع الكيميائي، يمكن أن يقضي على تأثير تفاعلات القطب السالب ويحقق نتائج أفضل.

الكهروكيميائية عملية التلميع تنقسم إلى خطوتين:

(1) التسطيح الكلي: تنتشر نواتج الذوبان في المنحل بالكهرباء، وتقل الخشونة الهندسية لسطح المادة، مع انخفاض Ra＞1 ميكرومتر.

(2) الاستواء الدقيق: يؤدي استقطاب الأنود إلى زيادة سطوع السطح، مع زيادة سطوع السطح بمقدار Ra＜1 ميكرومتر.

1.4 التلميع بالموجات فوق الصوتية

في التلميع بالموجات فوق الصوتية، توضع قطعة العمل في معلق كاشط وتوضع في مجال فوق صوتي. تتسبب حركة التذبذب بالموجات فوق الصوتية في طحن المواد الكاشطة وتلميع سطح قطعة العمل.

التصنيع الآلي بالموجات فوق الصوتية تمارس قوى كلية منخفضة، والتي لن تسبب تشوهًا في الشُّغْلَة. ومع ذلك، يمكن أن يكون صنع الأدوات وتركيبها أمرًا صعبًا. يمكن الجمع بين التصنيع الآلي بالموجات فوق الصوتية والطرق الكيميائية أو الكهروكيميائية.

على أساس تآكل المحلول والتحليل الكهربائي، يتم تطبيق الاهتزازات بالموجات فوق الصوتية لتحريك المحلول، مما يسمح لنواتج الذوبان على سطح قطعة العمل بالانفصال والحفاظ على تآكل موحد أو إلكتروليت بالقرب من السطح. يمكن أيضًا أن يؤدي تأثير التجويف بالموجات فوق الصوتية في السائل إلى تثبيط عملية التآكل، مما يؤدي إلى تفتيح السطح.

1.5 تلميع السوائل 1.5 تلميع السوائل

يعتمد التلميع بالسوائل على التدفق عالي السرعة للسائل والحبيبات الكاشطة المحمولة لتلميع سطح قطعة العمل. وتشمل الأساليب الشائعة التصنيع الآلي النفاث الكاشطة والتصنيع الآلي النفاث السائل والطحن بالطاقة السائلة.

يتم تشغيل الطحن بالطاقة السائلة بواسطة الضغط الهيدروليكي، مما يؤدي إلى تدفق الوسط السائل الذي يحمل الحبيبات الكاشطة ذهابًا وإيابًا بسرعة على سطح قطعة العمل. يستخدم الوسيط بشكل أساسي مركبات خاصة (مواد شبيهة بالبوليمر) ذات خصائص تدفق جيدة تحت ضغط منخفض ومختلطة مع مواد كاشطة. يمكن أن تكون المواد الكاشطة مصنوعة من مسحوق كربيد السيليكون.

1.6 تلميع الكشط المغناطيسي

يستخدم التلميع الكاشطة المغناطيسية مواد كاشطة مغناطيسية لتشكيل فرشاة كاشطة تحت تأثير المجال المغناطيسي، والتي تطحن قطعة العمل. تتميز هذه الطريقة بكفاءة تصنيع عالية وجودة جيدة وظروف معالجة سهلة التحكم وظروف عمل جيدة.

باستخدام المواد الكاشطة المناسبة، يمكن أن تصل خشونة السطح إلى Ra0.1 ميكرومتر.

2. الطرق الأساسية للتلميع الميكانيكي

في معالجة القوالب البلاستيكية، يختلف التلميع المطلوب في معالجة القوالب البلاستيكية اختلافًا كبيرًا عن تلميع السطح المطلوب في الصناعات الأخرى. بالمعنى الدقيق للكلمة، يجب الإشارة إلى تلميع القوالب على أنه معالجة الأسطح المرآة.

ولا يتطلب ذلك معايير عالية للصقل نفسه فحسب، بل يتطلب أيضًا معايير عالية لتسطيح السطح ونعومته ودقته الهندسية. يتطلب تلميع السطح بشكل عام سطحًا لامعًا فقط.

تنقسم معايير معالجة سطح المرآة إلى أربعة مستويات: AO=Ra0.008 ميكرومتر، A1=Ra0.016 ميكرومتر، A3=Ra0.032 ميكرومتر، A4=Ra0.063 ميكرومتر. نظرًا لأنه من الصعب على طرق مثل التلميع الإلكتروليتي والتلميع بالسوائل التحكم بدقة في الدقة الهندسية للأجزاء، ولا يمكن أن تفي جودة السطح لطرق مثل التلميع الكيميائي والتلميع بالموجات فوق الصوتية والتلميع الكاشطة المغناطيسية بالمتطلبات, التلميع الميكانيكي تُستخدم في المقام الأول لمعالجة الأسطح المرآة للقوالب الدقيقة.

2.1 الإجراءات الأساسية للتلميع الميكانيكي

لتحقيق تأثير تلميع عالي الجودة، من الضروري أن يكون لديك أدوات تلميع عالية الجودة وعناصر مساعدة مثل أحجار الزيت وورق الصنفرة ومعجون الطحن الماسي.

ويعتمد اختيار إجراء التلميع على حالة السطح بعد المعالجة السابقة، مثل المعالجة الميكانيكية والتشغيل الآلي بالشرارة والطحن وما إلى ذلك.

فيما يلي الإجراء العام للتلميع الميكانيكي:

(1) التلميع الخشن

يمكن صقل السطح بعد الطحن، أو التفريز، أو الطحن الشراري، أو الطحن، وما إلى ذلك، باستخدام ماكينة صقل الأسطح الدوارة بسرعة 35000-40000 دورة في الدقيقة أو ماكينة طحن بالموجات فوق الصوتية.

تشمل الطرق الشائعة استخدام عجلة بقطر Φ3 مم و WA#400 لإزالة طبقة الشرارة البيضاء. ويلي ذلك الطحن اليدوي بأحجار الزيت مع استخدام أحجار الزيت الشريطية والكيروسين كمواد تشحيم أو مبرد.

التسلسل العام للاستخدام هو #180 ~ #240 ~ #320 ~ #320 ~ #400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000. يختار العديد من مصنعي القوالب، من أجل توفير الوقت، البدء من #400.

(2) تلميع شبه ناعم

يستخدم الصقل شبه الناعم بشكل أساسي ورق الصنفرة والكيروسين. تسلسل حصى ورق الصنفرة هو: #400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000 ~ #1200 ~ #1500.

في الواقع، إن ورق الصنفرة #1500 مناسب فقط للفولاذ المقوى للقالب (52HRC وما فوق)، وغير مناسب للفولاذ المقوى مسبقًا، حيث قد يتسبب ذلك في حرق السطح على الأجزاء الفولاذية المقواة مسبقًا.

(3) التلميع الدقيق

يستخدم التلميع الدقيق بشكل أساسي معجون طحن الماس. إذا تم استخدام عجلة قماش التلميع الممزوجة بمسحوق الطحن الماسي أو معجون الطحن للطحن، فإن تسلسل الطحن المعتاد هو 9 ميكرومتر (#1800) ~ 6 ميكرومتر (#3000) ~ 3 ميكرومتر (#8000).

يمكن استخدام معجون الطحن الماسي 9 ميكرومتر وعجلة قماش التلميع لإزالة علامات الطحن المشعرة التي خلفها ورق الصنفرة #1200 و#1500. بعد ذلك، يتم التلميع باستخدام اللباد اللاصق ومعجون الطحن بالماس، بالتسلسل من 1 ميكرومتر (#14000) ~ 1/2 ميكرومتر (#60000) ~ 1/4 ميكرومتر (#100000).

يمكن إجراء عمليات التلميع بمتطلبات دقة أعلى من 1 ميكرومتر (بما في ذلك 1 ميكرومتر) في غرفة تلميع نظيفة في ورشة معالجة القوالب. لتلميع أكثر دقة، يلزم وجود مساحة نظيفة تمامًا. من المحتمل أن يؤدي الغبار والدخان والقشرة وقطرات اللعاب إلى إفساد السطح المصقول عالي الدقة الذي يتم الحصول عليه بعد عدة ساعات من العمل.

2.2 النقاط التي يجب ملاحظتها في التلميع الميكانيكي

عند التلميع بورق الصنفرة، يجب ملاحظة النقاط التالية:

(1) يتطلب التلميع بورق الصنفرة استخدام أعواد خشبية ناعمة أو أعواد الخيزران. عند تلميع الأسطح الدائرية أو الكروية، فإن استخدام العصي الخشبية الناعمة يمكن أن يتناسب بشكل أفضل مع انحناء الأسطح الدائرية والكروية.

ومن ناحية أخرى، فإن الخشب الأكثر صلابة مثل خشب الكرز أكثر ملاءمة لتلميع الأسطح المستوية. يجب تشذيب أطراف العيدان الخشبية لتتوافق مع شكل سطح الأجزاء الفولاذية، مما يمنع الزوايا الحادة للعيدان الخشبية (أو الخيزران) من خدش سطح الأجزاء الفولاذية.

(2) عند التبديل إلى أنواع مختلفة من ورق الصنفرة، يجب تغيير اتجاه التلميع بمقدار 45 درجة ~ 90 درجة. يسمح ذلك بتمييز ظلال الخطوط التي خلفها النوع السابق من ورق الصنفرة بعد التلميع. قبل التبديل إلى أنواع مختلفة من ورق الصنفرة، يجب مسح سطح الصقل بعناية بمحلول تنظيف مثل الكحول باستخدام القطن النقي 100%.

وذلك لأن حتى قطعة صغيرة من الحصى المتبقية على السطح يمكن أن تفسد عملية التلميع اللاحقة بأكملها. تعتبر عملية التنظيف هذه مهمة بنفس القدر عند التحول من التلميع بورق الصنفرة إلى التلميع بمعجون الطحن بالماس. يجب تنظيف جميع الجسيمات والكيروسين بالكامل قبل الاستمرار في عملية التلميع.

(3) لتجنب خدش وحرق سطح الشُّغْلة، يجب توخي الحذر الشديد عند الصقل باستخدام ورق الصنفرة #1200 و#1500. لذلك، من الضروري تطبيق حمل خفيف واستخدام طريقة صقل من خطوتين للسطح. لكل نوع من أنواع ورق الصنفرة المستخدم في التلميع، يجب إجراء عمليتي تلميع في اتجاهين مختلفين، مع تدوير 45 درجة ~ 90 درجة بين كل اتجاه.

تتضمن النقاط التي يجب ملاحظتها بالنسبة للطحن والصقل بالماس ما يلي:

(1) يجب أن يتم هذا النوع من التلميع تحت ضغط خفيف قدر الإمكان، خاصة عند تلميع الأجزاء الفولاذية المصلدة مسبقًا واستخدام معجون الطحن الناعم. عند التلميع باستخدام معجون الطحن #8000، فإن الحمل الشائع الاستخدام هو 100 ~ 200 جم/سم2، ولكن من الصعب الحفاظ على هذا الحمل بدقة. ولتسهيل ذلك، يمكن صنع مقبض رفيع وضيق على العصا الخشبية، مثل إضافة قطعة نحاسية؛ أو يمكن قطع جزء من عصا الخيزران لجعلها أكثر مرونة. يمكن أن يساعد ذلك في التحكم في ضغط التلميع لضمان ألا يكون الضغط على سطح القالب مرتفعًا جدًا.

(2) عند استخدام الطحن بالماس للتلميع، لا يجب أن يكون سطح العمل نظيفًا فحسب، بل يجب أيضًا تنظيف يدي العامل بعناية.

(3) يجب ألا تكون كل جلسة تلميع طويلة جدًا، فكلما كانت أقصر كان ذلك أفضل. إذا كانت عملية التلميع طويلة جدًا، فسوف يتسبب ذلك في حدوث "قشر البرتقال" و"التنقر".

(4) لتحقيق تأثير تلميع عالي الجودة، يجب تجنب طرق وأدوات التلميع التي تولد الحرارة بسهولة. على سبيل المثال، يمكن أن يولد الصقل بالعجلات حرارة يمكن أن تسبب بسهولة "قشر البرتقال".

(5) عند إيقاف عملية التلميع، من المهم جدًا التأكد من نظافة سطح قطعة العمل وإزالة جميع المواد الكاشطة ومواد التشحيم بعناية. بعد ذلك، يجب رش طلاء مقاوم لصدأ القالب على السطح.

3. العوامل التي تؤثر على جودة تلميع القوالب

نظرًا لأن التلميع الميكانيكي يتم بشكل أساسي يدويًا، فإن تقنية التلميع الحالية هي العامل الرئيسي الذي يؤثر على جودة التلميع. بالإضافة إلى ذلك، يرتبط أيضًا بمواد القالب، وحالة السطح قبل التلميع، وعملية المعالجة الحرارية.

يُعد الفولاذ عالي الجودة شرطًا أساسيًا لتحقيق جودة تلميع جيدة. إذا كانت صلابة سطح الفولاذ غير متساوية أو كانت خصائصه مختلفة، فغالبًا ما تحدث صعوبات في التلميع. لا تساعد الشوائب والمسامات المختلفة في الفولاذ على التلميع.

3.1 تأثير الصلابة المختلفة على عملية التلميع

زيادة الصلابة تجعل الطحن أكثر صعوبة، ولكنها تقلل من الخشونة بعد الصقل. مع زيادة الصلابة، يزداد في المقابل وقت الصقل المطلوب لتحقيق خشونة أقل. وفي الوقت نفسه، كلما زادت الصلابة، تقل إمكانية الإفراط في الصقل.

3.2 تأثير حالة سطح قطعة العمل على عملية التلميع

ستتلف الطبقة السطحية من الفولاذ بسبب الحرارة, الإجهاد الداخليأو عوامل أخرى أثناء عملية كسر المعالجة الميكانيكية للقطع. ستؤثر معلمات القطع غير الصحيحة على تأثير التلميع. السطح بعد المعالجة بالشرارة أصعب في الطحن من السطح بعد المعالجة الميكانيكية العادية أو المعالجة الحرارية.

لذلك، يجب اعتماد التضميد الدقيق للشرارة قبل نهاية التصنيع الآلي بالشرارة، وإلا ستتشكل طبقة رقيقة متصلبة على السطح. إذا تم اختيار ضماد الشرارة الدقيق بشكل غير صحيح، يمكن أن يصل عمق الطبقة المتأثرة بالحرارة إلى 0.4 مم. تكون صلابة الطبقة الرقيقة المتصلبة أعلى من الصلابة الأساسية ويجب إزالتها.

لذلك، من الأفضل إضافة عملية طحن خشنة، وإزالة الطبقة السطحية التالفة تمامًا، وإنشاء سطح معدني خشن متوسط، وتوفير أساس جيد لعملية التلميع.

التلميع الكيميائي مخصص للمناسبات التي لا تكون فيها متطلبات التلميع عالية، وتحتاج إلى التسخين. مع التكنولوجيا الحالية، إذا كان من الممكن استخدام أنواع التلميع الثلاثة المذكورة أعلاه، فلا تستخدم التلميع الكيميائي، لأن تأثير التلميع الكيميائي ضعيف والتكلفة الإجمالية مرتفعة.