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:
O polimento mecânico é uma técnica de acabamento de superfícies de precisão que envolve a remoção controlada de material de uma peça de trabalho para obter uma superfície lisa e de alta qualidade. Este processo utiliza partículas abrasivas para cortar, lixar e polir a superfície, reduzindo progressivamente a rugosidade da superfície e melhorando o acabamento geral.
Os métodos tradicionais de polimento mecânico utilizam frequentemente técnicas manuais com ferramentas como pedras de amolar, rodas de lã e papéis abrasivos de diferentes granulometrias. Estes métodos são eficazes para o melhoramento geral da superfície, mas podem não ter a precisão necessária para aplicações mais exigentes.
Para componentes especializados, particularmente aqueles com superfícies rotativas, as configurações avançadas de polimento incorporam ferramentas auxiliares como mesas giratórias controladas com precisão. Estes sistemas asseguram uma remoção uniforme de material e uma qualidade de superfície consistente em peças curvas ou cilíndricas.
Quando é necessária uma qualidade de superfície ultra-elevada, como na produção de componentes ópticos ou moldes de precisão, são utilizadas técnicas de polimento por retificação ultra-precisas. Este método avançado utiliza ferramentas de retificação especialmente concebidas em conjunto com uma pasta de polimento cuidadosamente formulada que contém partículas abrasivas finas. A peça de trabalho é sujeita a uma pressão controlada e a uma rotação de alta velocidade dentro deste meio abrasivo, permitindo a remoção de material à escala nanométrica.
O processo ultra-preciso de polimento por retificação pode alcançar acabamentos de superfície notáveis, com valores de rugosidade tão baixos como Ra 0,008 μm (8 nanómetros). Este nível de qualidade da superfície está entre os mais elevados que se podem obter através de métodos de polimento mecânico e é particularmente crucial para aplicações como moldes de lentes ópticas, onde as imperfeições da superfície podem afetar significativamente o desempenho.
Os principais factores que influenciam a eficácia do polimento mecânico incluem:
O polimento químico, também conhecido como electropolimento ou polimento eletrolítico, é um processo de acabamento de superfícies que dissolve seletivamente saliências microscópicas na superfície do material através de reacções químicas controladas. Este processo grava preferencialmente áreas elevadas em comparação com regiões rebaixadas, resultando num acabamento de superfície liso e uniforme.
As principais vantagens do polimento químico incluem:
Embora o polimento químico ofereça inúmeras vantagens, o principal desafio reside na formulação precisa e no controlo da solução de polimento. Factores como a composição da solução, a temperatura, a agitação e o tempo de imersão devem ser cuidadosamente optimizados para cada material específico e para o acabamento pretendido.
A eficácia do polimento químico varia consoante o material e os parâmetros do processo. Normalmente, este método pode atingir valores de rugosidade da superfície na gama de 0,1 a 1,0 μm Ra (rugosidade média aritmética). Para aplicações mais exigentes, pode ser utilizada uma combinação de polimento químico e outras técnicas de acabamento para obter superfícies ultra-lisas com valores de rugosidade inferiores a 0,1 μm Ra.
O polimento eletrolítico, também conhecido como electropolimento, é uma técnica avançada de acabamento de superfícies que funciona segundo princípios semelhantes ao polimento químico. O processo alcança o alisamento da superfície através da dissolução selectiva de material, particularmente de saliências microscópicas na superfície da peça de trabalho. No entanto, o polimento eletrolítico oferece resultados superiores em comparação com o polimento químico, eliminando os efeitos prejudiciais das reacções catódicas.
O processo de polimento eletroquímico pode ser dividido em duas fases distintas:
(1) Macro-polimento:
Nesta fase inicial, o material dissolvido difunde-se na solução electrolítica. Este processo visa principalmente as irregularidades maiores da superfície, reduzindo efetivamente a rugosidade geral da superfície. Durante o macro-polimento, a rugosidade média (Ra) diminui normalmente para valores superiores a 1 μm.
(2) Micro-polimento:
A segunda fase envolve a polarização anódica da superfície da peça de trabalho. Este passo centra-se no refinamento da superfície a um nível microscópico, melhorando significativamente o brilho e a luminosidade da superfície. A fase de micro-polimento permite obter superfícies excecionalmente lisas com uma rugosidade média (Ra) inferior a 1 μm.
O processo de polimento eletrolítico oferece várias vantagens em relação aos métodos tradicionais de polimento mecânico:
O polimento por ultra-sons é uma técnica avançada de acabamento de superfícies que utiliza ondas sonoras de alta frequência para obter uma qualidade de superfície superior. Neste processo, a peça de trabalho é imersa numa pasta abrasiva e sujeita a um campo ultrassónico. As vibrações ultra-sónicas induzem cavitação e fluxo acústico, fazendo com que as partículas abrasivas colidam com a superfície da peça de trabalho com alta frequência e baixa amplitude, resultando em micro-erosão e polimento.
Este método oferece várias vantagens em relação às técnicas de polimento convencionais:
No entanto, o processo tem algumas limitações:
O processamento ultrassónico pode ser combinado de forma sinérgica com métodos químicos ou electroquímicos para melhorar as capacidades de acabamento de superfícies:
O polimento com fluido é um processo avançado de acabamento de superfícies que utiliza um fluxo de líquido de alta velocidade contendo partículas abrasivas em suspensão para obter uma modificação precisa da superfície. Esta técnica aproveita os princípios da dinâmica dos fluidos e do desgaste abrasivo para produzir acabamentos de superfície superiores numa vasta gama de materiais, incluindo metais, cerâmicas e compósitos.
Os principais métodos de polimento de fluidos incluem:
A retificação hidrodinâmica, um subconjunto do polimento com fluido, utiliza a pressão hidráulica para impulsionar um meio abrasivo especialmente formulado através da superfície da peça de trabalho de uma forma controlada e oscilatória. Este processo é particularmente eficaz para geometrias complexas e passagens internas de difícil acesso com métodos de polimento convencionais.
O meio de polimento é normalmente constituído por:
A composição do meio é adaptada à aplicação específica, tendo em conta factores como:
Os principais parâmetros do processo que influenciam a eficácia do polimento com fluido incluem:
O polimento com fluido oferece várias vantagens em relação aos métodos tradicionais de polimento mecânico:
O acabamento com abrasivos magnéticos (MAF) é uma técnica avançada de acabamento de superfícies que utiliza abrasivos magnéticos para formar escovas flexíveis sob um campo magnético controlado para o polimento de precisão de peças de trabalho. Este método oferece várias vantagens, incluindo uma elevada eficiência de processamento, uma qualidade de superfície superior, um controlo preciso dos parâmetros de processamento e melhores condições de trabalho. Quando optimizado com materiais abrasivos e parâmetros de processo adequados, o MAF pode atingir valores de rugosidade de superfície tão baixos como Ra 0,1μm.
No fabrico de moldes de plástico, os requisitos de polimento diferem significativamente do polimento convencional de superfícies noutras indústrias. O polimento de moldes, mais precisamente designado por "acabamento espelhado", exige não só uma suavidade excecional da superfície, mas também um controlo rigoroso da planicidade da superfície e da precisão geométrica. Isto contrasta com o polimento geral de superfícies, cujo objetivo principal é obter uma superfície brilhante e visualmente apelativa.
As normas de acabamento de espelhos são normalmente classificadas em quatro níveis de precisão crescente:
Embora o MAF e outros métodos de polimento sem contacto, como o polimento eletrolítico, o polimento de fluidos, o polimento químico e o polimento ultrassónico ofereçam certas vantagens, enfrentam frequentemente desafios no controlo preciso da precisão geométrica de superfícies de moldes complexos. Além disso, a qualidade da superfície obtida por estes métodos pode não satisfazer consistentemente os requisitos rigorosos dos moldes de alta precisão. Consequentemente, as técnicas de polimento mecânico continuam a ser a principal abordagem para obter acabamentos espelhados em moldes de precisão.
O polimento mecânico de moldes envolve normalmente um processo de várias fases, progredindo de abrasivos grosseiros para abrasivos finos, culminando frequentemente na utilização de compostos de diamante ou pastas de polimento especializadas. Este método permite um melhor controlo das taxas de remoção de material e da geometria da superfície, crucial para manter a precisão dimensional das cavidades do molde e dos componentes do núcleo. As máquinas de polimento CNC avançadas e os sistemas robóticos são cada vez mais utilizados para aumentar a consistência e reduzir o trabalho manual no processo de polimento de moldes.
Para obter resultados de polimento de alta qualidade, é essencial utilizar ferramentas de polimento e consumíveis de primeira qualidade, incluindo pedras de amolar, papéis abrasivos e compostos de diamante. A seleção do método de polimento depende do estado da superfície após processos de fabrico anteriores, como a maquinagem, a maquinagem por descarga eléctrica (EDM), a retificação e outras operações.
O processo geral de polimento mecânico segue normalmente os seguintes passos:
Após o processamento inicial (por exemplo, fresagem, EDM, retificação), a superfície é submetida a um polimento preliminar utilizando uma polidora de superfície rotativa ou uma máquina de retificação ultra-sónica a funcionar a 35.000-40.000 RPM. Uma abordagem comum envolve a remoção da camada refundida (camada branca) resultante da EDM utilizando uma roda de 3 mm de diâmetro com abrasivo de óxido de alumínio (WA) #400.
Posteriormente, a retificação manual de pedras de amolar é efectuada utilizando pedras de óleo com querosene como lubrificante e refrigerante. A progressão típica dos grãos é #180, #240, #320, #400, #600, #800 e #1000. No entanto, para otimizar a eficiência, muitos fabricantes de moldes experientes iniciam o processo com o grão #400.
Esta fase utiliza principalmente papéis abrasivos em conjunto com querosene como lubrificante. A sequência de papel abrasivo normalmente inclui os grãos #400, #600, #800, #1000, #1200 e #1500. É crucial notar que o papel de grão #1500 é adequado apenas para aços de molde endurecidos (acima de 52 HRC) e deve ser evitado em aços pré-endurecidos para evitar a queima da superfície.
Os compostos de diamante são os principais abrasivos utilizados no polimento fino. Quando se utiliza uma roda de pano de polimento em combinação com abrasivos diamantados, a progressão típica é de 9μm (#1800) a 6μm (#3000) a 3μm (#8000). O composto de diamante de 9μm remove eficazmente os riscos finos deixados pelos papéis abrasivos #1200 e #1500.
É possível obter um maior refinamento utilizando uma almofada de feltro com compostos de diamante progressivamente mais finos, começando com 1μm (#14000), seguido de 0,5μm (#60000) e concluindo com 0,25μm (#100000). As operações de polimento que requerem uma precisão de 1μm ou mais fina devem ser realizadas num ambiente de sala limpa controlada dentro das instalações de processamento de moldes para evitar a contaminação que poderia comprometer horas de trabalho meticuloso.
Para um polimento de ultra-precisão, é imperativo um ambiente excecionalmente limpo, uma vez que mesmo partículas mínimas de pó, fumo, células da pele ou saliva podem afetar negativamente a qualidade final da superfície.
Ao longo do processo de polimento, é essencial manter uma pressão consistente, aderir a uma técnica adequada e inspecionar regularmente a superfície para garantir uma remoção uniforme do material e o acabamento desejado. Além disso, a limpeza completa entre cada passo de polimento é crucial para evitar a contaminação cruzada de abrasivos e obter resultados óptimos.
Ao polir com papéis abrasivos, prestar atenção aos seguintes pontos:
1) O polimento com papel abrasivo requer materiais de suporte adequados. Para superfícies curvas ou esféricas, é preferível utilizar varetas de cortiça, uma vez que estas se adaptam aos contornos da superfície. Os materiais mais duros, como a madeira de cerejeira, são mais adequados para superfícies planas. As extremidades dos materiais de suporte devem ter uma forma que corresponda ao perfil da superfície de aço, evitando riscos profundos provocados por arestas vivas.
2) Ao fazer a transição entre classes de abrasivos, altere a direção de polimento em 45° a 90° para distinguir entre os padrões de abrasão anteriores e actuais. Antes de mudar de classe, limpe meticulosamente a superfície com um pano que não largue pêlos humedecido com um solvente adequado, como o álcool isopropílico. Qualquer partícula residual pode comprometer todo o processo de polimento. Este passo de limpeza é crucial quando se passa do polimento com papel abrasivo para o polimento com composto de diamante, assegurando a remoção completa de todas as partículas e lubrificantes.
3) Tenha muito cuidado quando utilizar abrasivos de grão fino (por exemplo, P1200 e P1500). Aplique uma pressão mínima e utilize um método de polimento em duas fases. Para cada grau de abrasivo, efectue duas rotações em direcções diferentes entre 45° e 90° para obter os melhores resultados.
Considere o seguinte ao retificar e polir com diamante:
Aplique uma pressão mínima, especialmente em componentes de aço pré-endurecidos e quando utilizar compostos diamantados finos. A carga recomendada para o polimento com pasta de grão 8000 é de 100-200 g/cm², embora a manutenção de uma pressão consistente possa ser um desafio. Para melhorar o controlo, modifique o material de suporte adicionando uma pega estreita ou cortando parcialmente uma haste de bambu para aumentar a flexibilidade. Isto ajuda a manter uma pressão de polimento adequada e evita áreas de alta pressão localizadas.
A limpeza é fundamental no polimento de diamantes. Assegure-se de que tanto a superfície da peça como as mãos do operador estão bem limpas. Mantenha as sessões de polimento breves, uma vez que as durações mais curtas produzem normalmente resultados superiores. O polimento prolongado pode originar defeitos na superfície, como a textura "casca de laranja" e a formação de pites. Para obter acabamentos de alta qualidade, evite métodos que geram calor, como discos de polimento rotativos, que podem facilmente causar efeitos de "casca de laranja" devido ao aquecimento localizado.
Após a conclusão do processo de polimento, limpar cuidadosamente a superfície da peça de trabalho para remover todos os abrasivos e lubrificantes. Aplique um revestimento inibidor de corrosão para proteger a superfície polida. A qualidade do polimento depende principalmente da técnica, que é em grande parte uma habilidade manual. Outros factores de influência incluem as propriedades do material do molde, o estado inicial da superfície e os processos de tratamento térmico.
O aço de alta qualidade é essencial para obter excelentes resultados de polimento. A dureza inconsistente da superfície ou a variação das características do material podem complicar significativamente o processo de polimento. A presença de inclusões e porosidade no aço também coloca desafios à obtenção de um polimento de alta qualidade.
A dureza do material tem um impacto significativo no processo de polimento, afectando tanto a eficiência como a qualidade do acabamento final da superfície. À medida que a dureza aumenta, a taxa de remoção abrasiva diminui, tornando a fase inicial de retificação mais difícil e demorada. No entanto, esta maior resistência à remoção de material acaba por contribuir para um acabamento superficial superior após o polimento.
A correlação entre a dureza e o tempo de polimento é diretamente proporcional. Os materiais de dureza mais elevada requerem durações de polimento mais longas para atingir a rugosidade superficial mais baixa pretendida. Este processo prolongado é necessário para superar a resistência do material à deformação e para refinar gradualmente a topografia da superfície.
Uma vantagem importante do polimento de materiais mais duros é o risco reduzido de polimento excessivo. A resistência inerente à remoção de material proporciona uma janela de processamento mais ampla, permitindo um controlo mais preciso das características da superfície final. Este atributo é particularmente valioso em aplicações que requerem tolerâncias dimensionais apertadas ou propriedades de superfície específicas.
Otimizar o processo de polimento para materiais de dureza variável:
O estado da superfície de uma peça de aço tem um impacto significativo no processo de polimento e na qualidade final. Várias operações de maquinação podem alterar as características da superfície, afectando a eficiência e os resultados do polimento subsequente.
Durante a maquinagem do aço, a integridade da superfície pode ser comprometida devido a efeitos térmicos, tensões residuais ou deformação mecânica durante os processos de corte ou de conformação. Parâmetros de corte não optimizados, como taxas de avanço excessivas ou arrefecimento inadequado, podem levar a defeitos de superfície como microfissuras, endurecimento por trabalho ou formação de arestas postiças, que influenciam negativamente os resultados do polimento.
As superfícies produzidas por maquinagem por descarga eléctrica (EDM) apresentam desafios únicos para o polimento, em comparação com as superfícies maquinadas convencionalmente ou tratadas termicamente. A EDM gera uma camada refundida com propriedades metalúrgicas alteradas, incluindo maior dureza e potenciais microfissuras. Para mitigar estes problemas, deve ser utilizado o corte de precisão por EDM com parâmetros optimizados como etapa de acabamento. Esta abordagem minimiza a formação da problemática camada refundida e reduz a rugosidade da superfície antes do polimento.
Um acabamento EDM inadequado pode resultar numa zona afetada pelo calor (HAZ) que se estende até 0,4 mm abaixo da superfície. Esta camada apresenta normalmente uma dureza superior à do material de base devido aos rápidos ciclos de aquecimento e arrefecimento. A remoção completa desta camada alterada é crucial para obter superfícies polidas de alta qualidade.
Para otimizar os resultados do polimento, recomenda-se a implementação de uma estratégia de preparação da superfície em várias etapas:
Ao abordar sistematicamente o estado inicial da superfície e ao empregar uma sequência de polimento bem concebida, os fabricantes podem obter consistentemente uma qualidade de superfície superior em componentes de aço, independentemente dos processos de maquinagem anteriores utilizados.
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.
PT 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT_BR 
RU 
KO