Vi siete mai chiesti come ottenere una finitura impeccabile del metallo? Questo articolo approfondisce le varie tecniche di lucidatura, dai metodi meccanici a quelli a ultrasuoni, illustrandone le applicazioni e i vantaggi. Imparerete come funziona ogni tecnica e come scegliere quella giusta per il vostro progetto, garantendo una qualità superficiale e un'efficienza ottimali. Scoprite i segreti per ottenere una lucentezza a specchio e la scienza che la rende possibile.
Attualmente, i metodi di lucidatura comunemente utilizzati sono i seguenti:
La lucidatura meccanica si basa sul taglio e sulla deformazione plastica della superficie del materiale per rimuovere le sporgenze dopo la lucidatura e ottenere una superficie liscia. In genere utilizza pietre ad olio, ruote di lana, carta vetrata, ecc. e viene eseguita principalmente a mano.
I componenti speciali, come le superfici dei corpi rotanti, possono utilizzare tavole rotanti e altri strumenti ausiliari. Per requisiti di qualità superficiale elevati, si possono adottare metodi di rettifica e lucidatura ultraprecisi.
La rettifica e la lucidatura di altissima precisione prevedono l'uso di utensili di rettifica appositamente realizzati. Un fluido di smerigliatura e lucidatura contenente abrasivi viene premuto sulla superficie del pezzo in lavorazione con un movimento rotatorio ad alta velocità. Questa tecnica consente di ottenere un rugosità della superficie di Ra0,008μm, il più alto tra tutti i metodi di lucidatura. Gli stampi per lenti ottiche utilizzano spesso questo metodo.
La lucidatura chimica consente al materiale di sciogliere preferenzialmente le sporgenze microscopiche sulla superficie in un mezzo chimico, ottenendo così una superficie liscia. Il vantaggio principale di questo metodo è che non richiede attrezzature complesse, può lucidare pezzi di forma complessa e può lucidare molti pezzi contemporaneamente, risultando così molto efficiente.
Il punto centrale della lucidatura chimica è la preparazione del liquido di lucidatura. La rugosità superficiale ottenuta con la lucidatura chimica è generalmente di alcuni 10μm.
Il principio di base di lucidatura elettrolitica è uguale alla lucidatura chimica, cioè dissolve selettivamente le piccole sporgenze sulla superficie del materiale per rendere la superficie liscia. Rispetto alla lucidatura chimica, può eliminare l'influenza delle reazioni catodiche e ottenere risultati migliori.
L'elettrochimica processo di lucidatura è suddiviso in due fasi:
(1) Macro-livellamento: I prodotti di dissoluzione si diffondono nell'elettrolita e la rugosità geometrica della superficie del materiale diminuisce, con Ra＞1μm.
(2) Micro-livellamento: La polarizzazione dell'anodo aumenta la luminosità della superficie, con Ra＜1μm.
Nella lucidatura a ultrasuoni, il pezzo da lavorare viene posto in una sospensione di abrasivo e inserito in un campo di ultrasuoni. L'azione di oscillazione degli ultrasuoni fa sì che gli abrasivi macinino e lucidino la superficie del pezzo.
Lavorazione a ultrasuoni esercita basse macroforze, che non causano deformazioni del pezzo. Tuttavia, la realizzazione e l'installazione degli utensili può essere impegnativa. La lavorazione a ultrasuoni può essere combinata con metodi chimici o elettrochimici.
Sulla base della corrosione in soluzione e dell'elettrolisi, le vibrazioni ultrasoniche vengono applicate per agitare la soluzione, consentendo ai prodotti di dissoluzione sulla superficie del pezzo di staccarsi e di mantenere uniforme la corrosione o l'elettrolito in prossimità della superficie. L'effetto di cavitazione degli ultrasuoni nel liquido può anche inibire il processo di corrosione, favorendo la schiaritura della superficie.
La lucidatura a fluido si basa sul flusso ad alta velocità del liquido e sui grani abrasivi trasportati per lucidare la superficie del pezzo. I metodi più comuni includono la lavorazione a getto abrasivo, la lavorazione a getto liquido e la rettifica a fluido.
La rettifica a fluido è azionata dalla pressione idraulica, che fa sì che il mezzo liquido che trasporta i grani abrasivi scorra rapidamente avanti e indietro sulla superficie del pezzo. Il mezzo utilizza principalmente composti speciali (sostanze simili ai polimeri) con buone proprietà di scorrimento a bassa pressione e miscelati con abrasivi. Gli abrasivi possono essere costituiti da polvere di carburo di silicio.
La lucidatura con abrasivi magnetici utilizza abrasivi magnetici per formare una spazzola abrasiva sotto l'azione di un campo magnetico, che smeriglia il pezzo. Questo metodo ha un'elevata efficienza di lavorazione, una buona qualità, condizioni di lavorazione facili da controllare e buone condizioni di lavoro.
Con gli abrasivi appropriati, la rugosità superficiale può raggiungere Ra0,1μm.
Nella lavorazione degli stampi per materie plastiche, la lucidatura richiesta è significativamente diversa dalla lucidatura delle superfici richiesta in altri settori. In senso stretto, la lucidatura degli stampi dovrebbe essere definita come lavorazione della superficie a specchio.
Ciò richiede non solo standard elevati per la lucidatura stessa, ma anche per la planarità, la levigatezza e la precisione geometrica della superficie. La lucidatura superficiale richiede generalmente solo una superficie brillante.
Gli standard per la lavorazione delle superfici degli specchi sono suddivisi in quattro livelli: AO=Ra0,008μm, A1=Ra0,016μm, A3=Ra0,032μm, A4=Ra0,063μm. Poiché è difficile per metodi come la lucidatura elettrolitica e la lucidatura a fluido controllare con precisione l'accuratezza geometrica dei pezzi, e la qualità della superficie di metodi come la lucidatura chimica, la lucidatura a ultrasuoni e la lucidatura magnetica abrasiva non può soddisfare i requisiti, lucidatura meccanica è utilizzato principalmente per la lavorazione della superficie a specchio di stampi di precisione.
Per ottenere un effetto di lucidatura di alta qualità, è fondamentale disporre di strumenti di lucidatura di alta qualità e di articoli ausiliari come pietre ad olio, carta vetrata e pasta abrasiva diamantata.
La scelta della procedura di lucidatura dipende dalle condizioni della superficie dopo le precedenti lavorazioni, come la lavorazione meccanica, la scintilla, la rettifica e così via.
La procedura generale per la lucidatura meccanica è la seguente:
(1) Lucidatura grossolana
La superficie dopo la fresatura, la lavorazione a scintilla, la rettifica, ecc. può essere lucidata con una lucidatrice a superficie rotante con una velocità di 35000-40000 giri/min. o con una rettificatrice a ultrasuoni.
I metodi più comuni prevedono l'utilizzo di una mola con diametro di Φ3 mm e WA#400 per rimuovere lo strato di scintille bianche. Segue la smerigliatura manuale con pietre ad olio, con pietre ad olio a strisce e cherosene come lubrificante o refrigerante.
La sequenza generale di utilizzo è #180~#240~#320~#400~#600~#800~#1000. Molti produttori di stampi, per risparmiare tempo, scelgono di partire da #400.
La lucidatura semi-fine utilizza principalmente carta vetrata e cherosene. La sequenza delle grane della carta vetrata è: #400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000 ~ #1200 ~ #1500.
Infatti, la carta vetrata #1500 è adatta solo per l'acciaio da stampo temprato (52HRC e oltre) e non è adatta per l'acciaio pre-temprato, in quanto potrebbe causare bruciature superficiali sulle parti in acciaio pre-temprato.
Per la lucidatura fine si utilizza principalmente la pasta diamantata. Se per la rettifica si utilizza una mola di tela lucidante mescolata con polvere diamantata o pasta abrasiva, la sequenza di rettifica abituale è 9μm (#1800) ~ 6μm (#3000) ~ 3μm (#8000).
La pasta abrasiva diamantata da 9μm e la mola in panno per lucidare possono essere utilizzate per rimuovere i segni di smerigliatura lasciati dalla carta abrasiva #1200 e #1500. Quindi, la lucidatura viene eseguita con feltro adesivo e pasta abrasiva diamantata, nella sequenza di 1μm (#14000) ~ 1/2μm (#60000) ~1/4μm (#100000).
I processi di lucidatura con requisiti di precisione superiori a 1μm (incluso 1μm) possono essere eseguiti in una sala di lucidatura pulita nell'officina di lavorazione degli stampi. Per una lucidatura più precisa, è necessario uno spazio assolutamente pulito. Polvere, fumo, forfora e gocce di saliva possono potenzialmente rovinare la superficie lucidata di alta precisione ottenuta dopo diverse ore di lavoro.
Durante la lucidatura con carta vetrata, è necessario tenere presente i seguenti punti:
(1) La lucidatura con carta vetrata richiede l'uso di bastoncini di legno morbido o di bambù. Quando si lucidano superfici circolari o sferiche, l'uso di bastoncini di legno morbidi può adattarsi meglio alla curvatura delle superfici circolari e sferiche.
D'altra parte, il legno più duro, come il ciliegio, è più adatto per la lucidatura di superfici piane. Le estremità dei bastoncini di legno devono essere rifilate in modo da corrispondere alla forma della superficie delle parti in acciaio, per evitare che gli spigoli vivi dei bastoncini di legno (o di bambù) graffino la superficie delle parti in acciaio.
(2) Quando si passa a tipi diversi di carta vetrata, la direzione di lucidatura deve essere modificata di 45° ~ 90°. In questo modo è possibile distinguere le ombre delle righe lasciate dal precedente tipo di carta abrasiva dopo la lucidatura. Prima di passare a un altro tipo di carta vetrata, la superficie di lucidatura deve essere accuratamente pulita con una soluzione detergente come l'alcol, utilizzando il cotone puro 100%.
Questo perché anche un piccolo pezzo di ghiaia lasciato sulla superficie può rovinare l'intero processo di lucidatura successivo. Questo processo di pulizia è altrettanto importante quando si passa dalla lucidatura con carta vetrata a quella con pasta abrasiva diamantata. Tutte le particelle e il cherosene devono essere completamente puliti prima di continuare il processo di lucidatura.
(3) Per evitare di graffiare e bruciare la superficie del pezzo, è necessario prestare particolare attenzione durante la lucidatura con carta abrasiva #1200 e #1500. Pertanto, è necessario applicare un carico leggero e utilizzare un metodo di lucidatura a due fasi per la superficie. Per ogni tipo di carta abrasiva utilizzata per la lucidatura, è necessario eseguire due lucidature in due direzioni diverse, ruotando di 45° ~ 90° tra una direzione e l'altra.
I punti da tenere in considerazione per la levigatura e la lucidatura con diamante includono:
(1) Questo tipo di lucidatura deve essere eseguito con una pressione il più possibile ridotta, soprattutto quando si lucidano parti in acciaio pre-indurito e si utilizza una pasta abrasiva fine. Quando si lucida con la pasta abrasiva #8000, il carico comunemente utilizzato è di 100~200g/cm2, ma è difficile mantenere questo carico con precisione. Per facilitare l'operazione, si può realizzare un'impugnatura sottile e stretta sul bastone di legno, ad esempio aggiungendo un pezzo di rame; oppure si può tagliare una parte del bastone di bambù per renderlo più flessibile. In questo modo è possibile controllare la pressione di lucidatura per garantire che la pressione sulla superficie dello stampo non sia troppo elevata.
(2) Quando si utilizza la rettifica diamantata per la lucidatura, non solo la superficie di lavoro deve essere pulita, ma anche le mani dell'operatore devono essere accuratamente pulite.
(3) Ogni sessione di lucidatura non deve essere troppo lunga: più breve è, meglio è. Se il processo di lucidatura è troppo lungo, si verifica la "buccia d'arancia" e il "pitting".
(4) Per ottenere un effetto di lucidatura di alta qualità, è necessario evitare metodi e strumenti di lucidatura che generano facilmente calore. Ad esempio, la lucidatura a ruota può generare calore che può facilmente causare la "buccia d'arancia".
(5) Al termine del processo di lucidatura, è molto importante garantire la pulizia della superficie del pezzo e rimuovere con cura tutti gli abrasivi e i lubrificanti. Successivamente, è necessario spruzzare sulla superficie un rivestimento antiruggine per stampi.
Poiché la lucidatura meccanica viene eseguita principalmente manualmente, l'attuale tecnologia di lucidatura è il fattore principale che influenza la qualità della lucidatura. Inoltre, è anche legata al materiale dello stampo, alle condizioni della superficie prima della lucidatura e al processo di trattamento termico.
L'acciaio di alta qualità è un prerequisito per ottenere una buona qualità di lucidatura. Se la durezza superficiale dell'acciaio è irregolare o le caratteristiche sono diverse, spesso si verificano difficoltà di lucidatura. Le varie inclusioni e i pori presenti nell'acciaio non favoriscono la lucidatura.
3.1 L'impatto delle diverse durezze sul processo di lucidatura
Un aumento della durezza rende più difficile la rettifica, ma riduce la rugosità dopo la lucidatura. Con l'aumento della durezza, aumenta anche il tempo di lucidatura necessario per ottenere una rugosità inferiore. Allo stesso tempo, con l'aumento della durezza, diminuisce la possibilità di lucidatura eccessiva.
3.2 L'impatto delle condizioni della superficie del pezzo sul processo di lucidatura
Lo strato superficiale dell'acciaio viene danneggiato dal calore, stress internoo altri fattori durante il processo di rottura della lavorazione meccanica di taglio. Parametri di taglio inadeguati influiscono sull'effetto di lucidatura. La superficie dopo la lavorazione a scintilla è più difficile da rettificare rispetto alla superficie dopo la lavorazione meccanica ordinaria o il trattamento termico.
Pertanto, prima della fine della lavorazione a scintilla, è necessario adottare una spruzzatura di precisione, altrimenti si formerà uno strato sottile indurito sulla superficie. Se la scintillatura di precisione è scelta in modo improprio, la profondità dello strato termicamente alterato può raggiungere 0,4 mm. La durezza dello strato sottile indurito è superiore alla durezza di base e deve essere rimossa.
Pertanto, è meglio aggiungere un processo di smerigliatura grossolano, rimuovere accuratamente lo strato superficiale danneggiato, creare una superficie metallica mediamente ruvida e fornire una buona base per il processo di lucidatura.
La lucidatura chimica è destinata alle occasioni in cui i requisiti di lucidatura non sono elevati e devono essere riscaldati. Con la tecnologia attuale, se è possibile utilizzare i tre tipi di lucidatura sopra descritti, non si deve ricorrere alla lucidatura chimica, perché l'effetto della lucidatura chimica è scarso e il costo complessivo è elevato.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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