Vous êtes-vous déjà demandé comment obtenir une finition métallique impeccable ? Cet article aborde les différentes techniques de polissage, des méthodes mécaniques aux méthodes ultrasoniques, en détaillant leurs applications et leurs avantages. Vous apprendrez comment chaque technique fonctionne et comment choisir celle qui convient à votre projet, afin de garantir une qualité de surface et une efficacité optimales. Découvrez les secrets de l'obtention d'une brillance miroir et la science qui rend cela possible.
Actuellement, les méthodes de polissage couramment utilisées sont les suivantes :
Le polissage mécanique repose sur la coupe et la déformation plastique de la surface du matériau pour éliminer les protubérances après le polissage et obtenir une surface lisse. Il utilise généralement des pierres à huile, des disques de laine, du papier de verre, etc. et est principalement manuel.
Les composants spéciaux, tels que les surfaces rotatives des corps, peuvent utiliser des plateaux tournants et d'autres outils auxiliaires. Pour les exigences élevées en matière de qualité de surface, des méthodes de rectification et de polissage ultra-précises peuvent être adoptées.
Le meulage et le polissage de haute précision impliquent l'utilisation d'outils de meulage spécialement conçus à cet effet. Un fluide de meulage et de polissage contenant des abrasifs est pressé sur la surface de la pièce à usiner et soumis à un mouvement de rotation à grande vitesse. Cette technique permet d'obtenir une rugosité de la surface de Ra0,008μm, la plus élevée de toutes les méthodes de polissage. Les moules de lentilles optiques utilisent souvent cette méthode.
Le polissage chimique permet au matériau de dissoudre préférentiellement les protubérances microscopiques de la surface dans un milieu chimique, ce qui permet d'obtenir une surface lisse. Le principal avantage de cette méthode est qu'elle ne nécessite pas d'équipement complexe et qu'elle peut polir des pièces de forme complexe, ainsi que de nombreuses pièces en même temps, ce qui la rend très efficace.
La question centrale du polissage chimique est la préparation du liquide de polissage. La rugosité de surface obtenue par polissage chimique est généralement de plusieurs 10μm.
Le principe de base de la polissage électrolytique est identique au polissage chimique, c'est-à-dire qu'il dissout sélectivement les minuscules protubérances à la surface du matériau pour rendre la surface lisse. Comparé au polissage chimique, il peut éliminer l'influence des réactions cathodiques et permet d'obtenir de meilleurs résultats.
L'électrochimie processus de polissage est divisé en deux étapes :
(1) Macro-nivellement : Les produits de dissolution diffusent dans l'électrolyte, et la rugosité géométrique de la surface du matériau diminue, avec Ra＞1μm.
(2) Micro-nivellement : La polarisation de l'anode augmente la luminosité de la surface, avec Ra＜1μm.
Dans le polissage par ultrasons, la pièce est placée dans une suspension abrasive et soumise à un champ ultrasonique. L'action oscillante des ultrasons provoque le meulage et le polissage de la surface de la pièce par les abrasifs.
Usinage par ultrasons exerce de faibles forces macroéconomiques qui n'entraînent pas de déformation de la pièce à usiner. Toutefois, la fabrication et l'installation de l'outillage peuvent s'avérer difficiles. L'usinage par ultrasons peut être combiné à des méthodes chimiques ou électrochimiques.
Sur la base de la corrosion en solution et de l'électrolyse, les vibrations ultrasoniques sont appliquées pour remuer la solution, ce qui permet aux produits de dissolution à la surface de la pièce de se détacher et de maintenir une corrosion uniforme ou de l'électrolyte près de la surface. L'effet de cavitation des ultrasons dans le liquide peut également inhiber le processus de corrosion, ce qui favorise l'éclaircissement de la surface.
Le polissage par fluide repose sur l'écoulement à grande vitesse d'un liquide et sur les grains abrasifs transportés pour polir la surface de la pièce. Les méthodes courantes comprennent l'usinage par jet d'abrasif, l'usinage par jet de liquide et la rectification par fluide.
Le meulage par fluide est actionné par la pression hydraulique, ce qui permet au liquide transportant les grains abrasifs de circuler rapidement d'avant en arrière sur la surface de la pièce. Le fluide utilise principalement des composés spéciaux (substances semblables à des polymères) ayant de bonnes propriétés d'écoulement à basse pression et mélangés à des abrasifs. Les abrasifs peuvent être constitués de poudre de carbure de silicium.
Le polissage par abrasion magnétique utilise des abrasifs magnétiques pour former une brosse abrasive sous l'action d'un champ magnétique, qui ponce la pièce. Cette méthode présente une grande efficacité d'usinage, une bonne qualité, des conditions de traitement faciles à contrôler et de bonnes conditions de travail.
Avec les abrasifs appropriés, la rugosité de surface peut atteindre Ra0,1μm.
Dans le traitement des moules en plastique, le polissage requis est sensiblement différent du polissage de surface requis dans d'autres industries. Au sens strict, le polissage des moules devrait être considéré comme un traitement de la surface du miroir.
Cela exige non seulement des normes élevées pour le polissage lui-même, mais aussi pour la planéité, le lissage et la précision géométrique de la surface. Le polissage de surface ne nécessite généralement qu'une surface brillante.
Les normes relatives au traitement de la surface des miroirs sont divisées en quatre niveaux : AO=Ra0,008μm, A1=Ra0,016μm, A3=Ra0,032μm, A4=Ra0,063μm. Les méthodes telles que le polissage électrolytique et le polissage fluide peuvent difficilement contrôler avec précision la géométrie des pièces, et la qualité de surface des méthodes telles que le polissage chimique, le polissage ultrasonique et le polissage magnétique abrasif ne peut pas répondre aux exigences, polissage mécanique est principalement utilisé pour le traitement de la surface miroir des moules de précision.
Pour obtenir un effet de polissage de haute qualité, il est essentiel de disposer d'outils de polissage et d'articles auxiliaires de haute qualité, tels que des pierres à huile, du papier de verre et de la pâte à polir diamantée.
Le choix de la procédure de polissage dépend de l'état de la surface après un traitement antérieur, tel que le traitement mécanique, l'usinage par étincelage, la rectification, etc.
La procédure générale de polissage mécanique est la suivante :
(1) Polissage grossier
La surface après le fraisage, l'usinage par étincelage, le meulage, etc., peut être polie à l'aide d'une machine de polissage de surface rotative à une vitesse de 35000-40000 tours/minute ou d'une machine de meulage à ultrasons.
Les méthodes courantes consistent à utiliser une meule d'un diamètre de Φ3mm et WA#400 pour enlever la couche d'étincelles blanches. On procède ensuite à un meulage manuel à la pierre à huile, avec des pierres à huile en bande et du kérosène comme lubrifiant ou liquide de refroidissement.
La séquence générale d'utilisation est la suivante : #180~#240~#320~#400~#600~#800~#1000. Pour gagner du temps, de nombreux fabricants de moules choisissent de commencer par #400.
Le polissage semi-fin utilise principalement du papier de verre et du kérosène. La séquence des grains de papier de verre est la suivante : #400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000 ~ #1200 ~ #1500.
En fait, le papier de verre #1500 ne convient qu'à l'acier moulé trempé (52HRC et plus), et non à l'acier prétrempé, car il peut provoquer des brûlures superficielles sur les pièces en acier prétrempé.
Le polissage fin utilise principalement de la pâte à polir diamantée. Si une roue en tissu de polissage mélangée à de la poudre ou de la pâte de meulage diamantée est utilisée pour le meulage, la séquence de meulage habituelle est de 9μm (#1800) ~ 6μm (#3000) ~ 3μm (#8000).
La pâte à poncer diamantée de 9μm et la roue en tissu de polissage peuvent être utilisées pour éliminer les marques de ponçage poilues laissées par le papier de verre #1200 et #1500. Ensuite, le polissage est effectué avec du feutre adhésif et de la pâte abrasive diamantée, dans l'ordre de 1μm (#14000) ~ 1/2μm (#60000) ~1/4μm (#100000).
Les processus de polissage avec des exigences de précision supérieures à 1μm (y compris 1μm) peuvent être réalisés dans une salle de polissage propre dans l'atelier de traitement des moules. Pour un polissage plus précis, un espace absolument propre est nécessaire. La poussière, la fumée, les pellicules et les gouttelettes de salive peuvent potentiellement ruiner la surface polie de haute précision obtenue après plusieurs heures de travail.
Lors du polissage au papier de verre, il convient de tenir compte des points suivants :
(1) Le polissage au papier de verre nécessite l'utilisation de bâtons en bois doux ou en bambou. Lors du polissage de surfaces circulaires ou sphériques, l'utilisation de bâtonnets en bois tendre permet de mieux épouser la courbure des surfaces circulaires et sphériques.
En revanche, les bois plus durs, comme le cerisier, conviennent mieux au polissage des surfaces planes. Les extrémités des baguettes de bois doivent être coupées pour correspondre à la forme de la surface des pièces d'acier, ce qui permet d'éviter que les angles aigus des baguettes de bois (ou de bambou) ne rayent la surface des pièces d'acier.
(2) Lorsque l'on passe à un autre type de papier de verre, la direction du polissage doit être modifiée de 45° ~ 90°. Cela permet de distinguer les ombres des rayures laissées par le type de papier de verre précédent après le polissage. Avant de changer de type de papier de verre, la surface de polissage doit être soigneusement essuyée avec une solution de nettoyage telle que l'alcool en utilisant du coton pur 100%.
En effet, même un minuscule morceau de gravier laissé sur la surface peut ruiner l'ensemble du processus de polissage ultérieur. Ce processus de nettoyage est tout aussi important lorsque l'on passe du polissage au papier de verre au polissage à la pâte abrasive diamantée. Toutes les particules et le kérosène doivent être complètement nettoyés avant de poursuivre le processus de polissage.
(3) Pour éviter de rayer et de brûler la surface de la pièce, il convient d'être particulièrement vigilant lors du polissage avec du papier de verre #1200 et #1500. Il est donc nécessaire d'appliquer une charge légère et d'utiliser une méthode de polissage en deux étapes pour la surface. Pour chaque type de papier de verre utilisé pour le polissage, deux polissages doivent être effectués dans deux directions différentes, avec une rotation de 45° ~ 90° entre chaque direction.
Les points à noter pour le ponçage et le polissage au diamant sont les suivants :
(1) Ce type de polissage doit être effectué avec une pression aussi faible que possible, en particulier lors du polissage de pièces en acier pré-durci et de l'utilisation d'une pâte à polir fine. Lors du polissage avec la pâte à polir #8000, la charge couramment utilisée est de 100~200g/cm2, mais il est difficile de maintenir cette charge avec précision. Pour faciliter la tâche, il est possible de fabriquer un manche fin et étroit sur le bâton de bois, par exemple en ajoutant une pièce de cuivre, ou de couper une partie du bâton de bambou pour le rendre plus flexible. Cela permet de contrôler la pression de polissage et de s'assurer que la pression exercée sur la surface du moule n'est pas trop élevée.
(2) Lors de l'utilisation de la meule diamantée pour le polissage, non seulement la surface de travail doit être propre, mais les mains de l'ouvrier doivent également être soigneusement nettoyées.
(3) Chaque séance de polissage ne doit pas être trop longue, plus elle est courte, mieux c'est. Si le processus de polissage est trop long, il provoquera une "peau d'orange" et des "piqûres".
(4) Pour obtenir un effet de polissage de haute qualité, il convient d'éviter les méthodes et outils de polissage qui génèrent facilement de la chaleur. Par exemple, le polissage de la roue peut générer de la chaleur qui peut facilement provoquer une "peau d'orange".
(5) Lorsque le processus de polissage est terminé, il est très important de veiller à la propreté de la surface de la pièce et d'éliminer soigneusement tous les abrasifs et lubrifiants. Ensuite, un revêtement antirouille pour moules doit être pulvérisé sur la surface.
Le polissage mécanique étant principalement effectué manuellement, la technologie de polissage actuelle est le principal facteur influençant la qualité du polissage. En outre, elle est également liée au matériau du moule, à l'état de la surface avant le polissage et au processus de traitement thermique.
Un acier de haute qualité est une condition préalable à l'obtention d'une bonne qualité de polissage. Si la dureté de la surface de l'acier est inégale ou si les caractéristiques sont différentes, des difficultés de polissage apparaissent souvent. Les diverses inclusions et pores de l'acier ne sont pas propices au polissage.
3.1 L'impact des différentes duretés sur le processus de polissage
Une augmentation de la dureté rend le meulage plus difficile, mais réduit la rugosité après le polissage. Avec l'augmentation de la dureté, le temps de polissage nécessaire pour obtenir une rugosité plus faible augmente en conséquence. Parallèlement, plus la dureté augmente, plus le risque de surpolissage diminue.
3.2 L'impact de l'état de surface de la pièce sur le processus de polissage
La couche superficielle de l'acier est endommagée par la chaleur, stress interneou d'autres facteurs au cours du processus de rupture du traitement mécanique de la coupe. Des paramètres de coupe inappropriés affecteront l'effet de polissage. La surface après l'usinage par étincelage est plus difficile à rectifier que la surface après un traitement mécanique ordinaire ou un traitement thermique.
Par conséquent, il convient d'adopter un spark dressing de précision avant la fin de l'usinage par étincelage, faute de quoi une fine couche durcie se formera à la surface. Si la précision du spark dressing est mal choisie, la profondeur de la couche affectée par la chaleur peut atteindre 0,4 mm. La dureté de la couche mince durcie est supérieure à la dureté de base et doit être éliminée.
Par conséquent, il est préférable d'ajouter un processus de meulage grossier, d'éliminer complètement la couche de surface endommagée, de créer une surface métallique moyennement rugueuse et de fournir une bonne base pour le processus de polissage.
Le polissage chimique est réservé aux cas où les exigences de polissage ne sont pas élevées et où il est nécessaire de chauffer l'objet. Avec la technologie actuelle, si les trois types de polissage ci-dessus peuvent être utilisés, il ne faut pas utiliser le polissage chimique, car l'effet du polissage chimique est médiocre et le coût global est élevé.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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