Como é que um molde pode obter um acabamento espelhado? O polimento não é apenas uma questão de estética; é essencial para a durabilidade e para uma produção eficiente. Este artigo explora seis métodos principais de polimento de moldes, desde técnicas mecânicas e químicas a técnicas ultra-sónicas e magnéticas. Os leitores descobrirão como cada método melhora a qualidade da superfície e aprenderão os procedimentos básicos para obter acabamentos perfeitos. Mergulhe para descobrir como melhorar o seu jogo de polimento de moldes e garantir resultados superiores nos seus processos de fabrico.
O polimento melhora não só o aspeto da peça de trabalho, mas também a sua resistência à corrosão e à abrasão na superfície do material.
Além disso, pode proporcionar benefícios adicionais aos moldes de plástico, tais como facilitar a remoção do produto acabado e reduzir o tempo do ciclo de produção. Como resultado, o polimento é um passo crucial na produção de moldes de plástico.
Atualmente, são habitualmente utilizados os 6 métodos de polimento seguintes:
Polimento mecânico é uma técnica que consiste em remover material saliente da superfície de uma peça de trabalho, cortando-a para obter um acabamento liso. Isto é normalmente conseguido através de meios manuais, utilizando ferramentas como pedras de amolar, rodas de lã e lixas.
Para peças especiais, como superfícies rotativas, podem ser utilizadas ferramentas auxiliares como mesas giratórias. Quando é necessária uma elevada qualidade de superfície, pode ser utilizado o polimento por retificação ultra-preciso. Este método emprega uma ferramenta especial de retificação e envolve pressioná-la contra a peça de trabalho num líquido de polimento que contém abrasivos e submetê-la a uma rotação de alta velocidade.
Este processo pode resultar num rugosidade da superfície de Ra0,008μm, o mais elevado de entre os vários métodos de polimento, e é normalmente utilizado para moldes de lentes ópticas.
O polimento químico é um processo em que a superfície do material é alisada através da dissolução das partes microscopicamente elevadas num meio químico, dissolvendo-as preferencialmente em comparação com as partes côncavas.
A principal vantagem deste método é o facto de não necessitar de equipamento complexo e poder polir peças com formas complexas, além de ter um elevado nível de eficiência ao poder polir várias peças de uma só vez.
O principal desafio do polimento químico é a preparação da solução de polimento.
Normalmente, o polimento químico resulta numa rugosidade de superfície de vários 10μm.
O princípio básico de polimento eletrolítico é semelhante ao polimento químico, na medida em que a superfície é alisada pela dissolução selectiva do material com as pequenas partes salientes na superfície. Em comparação com o polimento químico, o polimento eletrolítico proporciona um resultado superior ao eliminar o efeito das reacções catódicas.
A eletroquímica processo de polimento divide-se em duas etapas:
(1) Macro-polimento.
O produto dissolvido difunde-se no eletrólito e a rugosidade da superfície do material diminui, Ra> 1 μm.
(2) Micro-polimento.
Polarização anódica, brilho da superfície melhorado, Ra <1μm.
A peça de trabalho é colocada numa suspensão abrasiva e posicionada num campo ultrassónico, onde o abrasivo é lixado e polido na superfície da peça de trabalho através de vibração ultra-sónica.
Maquinação por ultra-sons tem uma força macro mínima e não causa deformação na peça de trabalho, mas pode ser difícil de produzir e instalar as ferramentas.
O processamento ultrassónico pode ser combinado com métodos químicos ou electroquímicos. Ao combinar com a corrosão da solução e a eletrólise, a vibração ultra-sónica é utilizada para agitar a solução e dissolver os produtos dissolvidos na superfície da peça de trabalho, assegurando uma corrosão uniforme ou eletrólito perto da superfície.
A cavitação de ondas ultra-sónicas no líquido pode também suprimir o processo de corrosão, tornando-o benéfico para o branqueamento de superfícies.
O polimento com fluido é um processo em que a superfície de uma peça de trabalho é polida através da utilização de um líquido que flui a alta velocidade e que transporta partículas abrasivas. As partículas abrasivas no líquido lavam a superfície da peça de trabalho para obter um acabamento polido.
Os métodos mais comuns incluem:
A retificação hidrodinâmica utiliza a pressão hidráulica para fazer com que o meio líquido, que contém partículas abrasivas, flua rapidamente para trás e para a frente sobre a superfície da peça de trabalho.
O meio é composto principalmente por compostos especializados com boa fluidez a baixa pressão, juntamente com abrasivos. Por exemplo, o pó de carboneto de silício pode ser utilizado como material abrasivo.
A retificação e o polimento magnéticos utilizam abrasivos magnéticos para formar escovas abrasivas sob a influência de um campo magnético para polir peças de trabalho. Este método apresenta uma elevada eficiência de processamento, qualidade superior, fácil controlo das condições de processamento e boas condições de trabalho. Com um abrasivo adequado, é possível obter uma rugosidade superficial de Ra0,1μm.
No processamento de moldes de plástico, o polimento necessário é diferente do polimento de superfícies noutras indústrias. De facto, o polimento de moldes deve ser referido como processamento de espelhos. Este processo exige não só elevados padrões de polimento, mas também requisitos rigorosos de planicidade, suavidade e precisão geométrica da superfície. Em contraste, o polimento de superfícies geralmente requer apenas uma superfície brilhante.
A norma de tratamento dos espelhos divide-se em quatro níveis:
Devido à dificuldade em controlar com precisão a exatidão geométrica das peças com métodos como o polimento eletrolítico e o polimento com fluidos, a qualidade da superfície produzida por métodos como o polimento químico, o polimento ultrassónico e o polimento magnético pode não satisfazer os requisitos. Por conseguinte, o polimento mecânico é principalmente utilizado para polimento de espelhos de moldes de precisão.
Para obter resultados de polimento de alta qualidade, é essencial dispor de ferramentas e acessórios de polimento de alta qualidade, tais como pedras de amolar, lixas e pasta abrasiva de diamante. A escolha do método de polimento depende do estado da superfície após as etapas de processamento anteriores, como maquinagem, EDM, retificação e outras.
O processo geral de polimento mecânico é o seguinte:
Após a fresagem, EDM, retificação e outros processos, a superfície pode ser polida utilizando uma máquina de polir superfícies rotativas ou uma máquina de retificação ultra-sónica com uma velocidade de rotação de 35.000-40.000 RPM. O método habitualmente utilizado consiste em remover a camada branca de faísca eléctrica utilizando uma roda de 3 mm de diâmetro e WA #400.
Segue-se a retificação manual com pedra de amolar, utilizando tiras de pedra de amolar com querosene como lubrificante ou refrigerante. A ordem geral é #180 a #240, #320, #400, #600, #800 e #1000. No entanto, muitos fabricantes de moldes optam por começar com #400 para poupar tempo.
O polimento de semi-precisão utiliza principalmente lixa e querosene. As lixas utilizadas têm números: #400, #600, #800, #1000, #1200 e #1500. No entanto, é importante notar que a lixa #1500 só é adequada para aço de molde endurecido (acima de 52HRC) e não para aço pré-endurecido, pois pode causar queimaduras na superfície do aço pré-endurecido.
A pasta de polimento diamantada é predominantemente utilizada para polimento fino. Quando uma roda de pano de polimento é utilizada em conjunto com pó abrasivo diamantado ou pasta para polir, a sequência de polimento típica é de 9μm (#1800) a 6μm (#3000) a 3μm (#8000). A pasta abrasiva de diamante de 9μm e a roda de pano de polimento podem remover as cicatrizes deixadas pelas lixas #1200 e #1500.
O polimento subsequente é efectuado com um feltro pegajoso e pasta abrasiva de diamante, começando com 1μm (#14000), seguido de 1/2μm (#60000) e, finalmente, 1/4μm (#100000). O polimento com uma precisão de 1μm ou superior deve ser efectuado numa sala limpa dentro da oficina de processamento de moldes para evitar quaisquer contaminantes que possam danificar a superfície polida de alta precisão após horas de trabalho.
Para conseguir um polimento ainda mais preciso, é necessário um ambiente completamente limpo, pois mesmo pequenas quantidades de pó, fumo, caspa e baba podem afetar negativamente o resultado final.
Preste atenção aos seguintes pontos quando polir com uma lixa:
1) O polimento com lixa requer a utilização de varas de cortiça ou de varas de bambu. Para o polimento de superfícies redondas ou esféricas, a utilização de varas de cortiça é mais adequada para fazer corresponder o arco da superfície. As barras mais duras, como a madeira de cerejeira, são mais apropriadas para polir superfícies planas. As extremidades da tira de madeira devem ser aparadas de modo a ficarem alinhadas com a forma da superfície de aço, para evitar que o borda afiada da tira de madeira para não fazer riscos profundos na superfície do aço.
2) Ao alternar entre diferentes tipos de lixa, a direção de polimento deve mudar de 45° para 90° para distinguir entre as riscas e as sombras deixadas pela lixa anterior. Antes de mudar, a superfície de polimento deve ser cuidadosamente limpa com uma solução de limpeza, como o algodão 100% humedecido com álcool, uma vez que qualquer grão pequeno deixado na superfície pode arruinar todo o processo de polimento. Este passo de limpeza também é importante na transição do polimento com lixa para o polimento com diamante. Todas as partículas e querosene devem ser completamente removidas.
3) Para evitar riscar e queimar a superfície da peça de trabalho, é necessário ter cuidado extra ao polir com a lixa #1200 e #1500. Deve ser utilizada uma carga ligeira e a superfície deve ser polida utilizando um método de dois passos. Ao polir com cada tipo de lixa, devem ser efectuadas duas rotações em duas direcções diferentes entre 45° e 90°.
Preste atenção aos seguintes pontos ao retificar e polir com diamante:
Este polimento deve ser efectuado com a menor pressão possível, especialmente ao polir peças de aço pré-endurecidas e ao utilizar pasta de lixar fina. A carga recomendada para o polimento com a pasta abrasiva #8000 é de 100 a 200g/cm², mas pode ser difícil manter este nível de pressão de forma consistente. Para facilitar, pode adicionar uma pega estreita à barra de madeira, por exemplo, fixando uma peça de cobre ou cortando parte da barra de bambu para a tornar mais macia. Isto ajudará a controlar a pressão de polimento e evitará que a pressão da superfície do molde seja demasiado elevada.
Quando se utiliza lixagem e polimento com diamante, não só a superfície de trabalho deve estar limpa, como também as mãos do trabalhador devem estar bem limpas. Cada sessão de polimento não deve durar muito tempo, pois quanto mais curto for o tempo, melhor será o resultado. Se o processo de polimento demorar demasiado tempo, pode causar "casca de laranja" e "pitting". Para obter resultados de polimento de alta qualidade, evite métodos e ferramentas que gerem calor durante o processo de polimento, como um disco de polimento. O calor gerado por um disco de polimento pode facilmente causar "casca de laranja".
É importante limpar a superfície da peça de trabalho e remover todos os abrasivos e lubrificantes quando o processo de polimento estiver concluído. De seguida, deve ser aplicada uma camada de revestimento antiferrugem na superfície. A qualidade do polimento depende principalmente da técnica de polimento, que é maioritariamente executada manualmente. Outros factores que podem afetar a qualidade do polimento incluem o material do molde, o estado da superfície antes do polimento e o processo de tratamento térmico.
Um aço de alta qualidade é uma condição necessária para uma boa qualidade de polimento. Se a dureza da superfície do aço for irregular ou tiver características diferentes, o polimento pode muitas vezes ser difícil. A presença de várias inclusões e poros no aço também torna o polimento difícil.
O aumento da dureza torna a retificação mais difícil, mas resulta numa superfície mais lisa após o polimento.
À medida que a dureza aumenta, aumenta também o tempo necessário para atingir uma rugosidade mais baixa durante o polimento.
Ao mesmo tempo, quanto maior for a dureza, menor é o risco de polimento excessivo da superfície.
Durante a maquinagem do aço, a superfície pode ficar danificada devido ao calor, tensão internaou outros factores durante o processo de trituração. Parâmetros de corte incorrectos também podem ter um impacto negativo no resultado do polimento.
A superfície após a maquinagem por descarga eléctrica (EDM) é mais difícil de retificar do que uma superfície que tenha sido submetida a uma maquinagem normal ou a um tratamento térmico. Para evitar a formação de uma camada endurecida na superfície, deve ser utilizado um desbaste EDM de precisão no final do processo EDM.
Um acabamento EDM incorreto pode resultar numa camada afetada pelo calor com uma profundidade até 0,4 mm, que tem uma dureza superior à da matriz e tem de ser removida. Para obter os melhores resultados de polimento, recomenda-se a adição de um processo de desbaste para remover completamente a camada de superfície danificada e criar uma superfície metálica lisa como base para o polimento.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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