Как добиться зеркальной поверхности пресс-формы? Полировка - это не только эстетика; она необходима для обеспечения долговечности и эффективности производства. В этой статье рассматриваются шесть основных методов полировки пресс-форм, от механических и химических до ультразвуковых и магнитных. Читатели узнают, как каждый метод улучшает качество поверхности, и познакомятся с основными процедурами для достижения безупречной отделки. Погрузитесь в статью, чтобы узнать, как повысить уровень полировки пресс-форм и обеспечить превосходные результаты в своих производственных процессах.
Полировка улучшает не только внешний вид заготовки, но и ее устойчивость к коррозии и истиранию поверхности материала.
Кроме того, она может обеспечить дополнительные преимущества пластиковым формам, например, облегчить извлечение готового изделия и сократить время производственного цикла. Таким образом, полировка является важнейшим этапом в производстве пластиковых форм.
В настоящее время обычно используются следующие 6 методов полировки:
Механическая полировка - это прецизионная технология обработки поверхности, которая заключается в контролируемом удалении материала с заготовки для получения гладкой, высококачественной поверхности. В этом процессе используются абразивные частицы для резки, шлифовки и полировки поверхности, постепенно уменьшая ее шероховатость и улучшая общую отделку.
Традиционные методы механической полировки часто используют ручную технику с применением таких инструментов, как шлифовальные камни, шерстяные круги и абразивные бумаги различной зернистости. Эти методы эффективны для общего улучшения поверхности, но могут не обладать точностью, необходимой для более сложных задач.
Для специализированных деталей, особенно с вращающимися поверхностями, современные полировальные установки включают в себя вспомогательные инструменты, такие как поворотные столы с прецизионным управлением. Такие системы обеспечивают равномерное удаление материала и стабильное качество поверхности изогнутых или цилиндрических деталей.
Когда требуется сверхвысокое качество поверхности, например, при производстве оптических компонентов или прецизионных пресс-форм, применяются сверхточные методы шлифования-полирования. В этом передовом методе используются специально разработанные шлифовальные инструменты в сочетании с тщательно разработанной полировальной суспензией, содержащей мелкие абразивные частицы. Заготовка подвергается контролируемому давлению и высокоскоростному вращению в этой абразивной среде, что позволяет снимать материал в нанометровом масштабе.
Сверхточный процесс шлифовки-полировки позволяет добиться замечательной чистоты поверхности с шероховатостью до Ra 0,008 мкм (8 нанометров). Такой уровень качества поверхности является одним из самых высоких, достижимых с помощью механических методов полировки, и особенно важен для таких применений, как пресс-формы для оптических линз, где несовершенство поверхности может существенно повлиять на производительность.
Ключевые факторы, влияющие на эффективность механической полировки, включают:
Химическая полировка, также известная как электрополировка или электролитическая полировка, - это процесс обработки поверхности, при котором микроскопические выступы на поверхности материала избирательно растворяются в результате контролируемых химических реакций. В результате этого процесса преимущественно протравливаются рельефные участки по сравнению с углубленными, что позволяет получить гладкую и однородную поверхность.
К основным преимуществам химической полировки относятся:
Химическая полировка дает множество преимуществ, но основная сложность заключается в точной рецептуре и контроле полировочного раствора. Такие факторы, как состав раствора, температура, перемешивание и время погружения, должны быть тщательно оптимизированы для каждого конкретного материала и желаемой отделки.
Эффективность химической полировки зависит от материала и параметров процесса. Как правило, этот метод позволяет достичь значений шероховатости поверхности в диапазоне от 0,1 до 1,0 мкм Ra (средняя арифметическая шероховатость). В более сложных случаях для достижения сверхгладких поверхностей со значениями шероховатости менее 0,1 мкм Ra можно использовать комбинацию химического полирования и других методов финишной обработки.
Электролитическое полирование, также известное как электрополирование, - это передовая технология обработки поверхности, работающая по принципам, схожим с химическим полированием. Процесс обеспечивает выравнивание поверхности за счет избирательного растворения материала, в частности микроскопических выступов на поверхности заготовки. Однако электролитическое полирование дает более высокие результаты по сравнению с химическим полированием, поскольку исключает вредное воздействие катодных реакций.
Процесс электрохимической полировки можно разделить на две отдельные фазы:
(1) Макрополировка:
На этой начальной стадии растворенный материал диффундирует в раствор электролита. Этот процесс в первую очередь направлен на устранение крупных неровностей поверхности, эффективно снижая общую шероховатость поверхности. Во время макрополировки средняя шероховатость (Ra) обычно уменьшается до значений более 1 мкм.
(2) Микрополировка:
На втором этапе происходит анодная поляризация поверхности заготовки. Этот этап направлен на очистку поверхности на микроскопическом уровне, что значительно повышает яркость и блеск поверхности. Этап микрополировки позволяет добиться исключительно гладких поверхностей со средней шероховатостью (Ra) менее 1 мкм.
Процесс электролитической полировки имеет ряд преимуществ перед традиционными механическими методами полировки:
Ультразвуковая полировка - это передовая технология обработки поверхности, которая использует высокочастотные звуковые волны для достижения превосходного качества поверхности. В этом процессе заготовка погружается в абразивную суспензию и подвергается воздействию ультразвукового поля. Ультразвуковые колебания вызывают кавитацию и акустические потоки, в результате чего абразивные частицы ударяются о поверхность заготовки с высокой частотой и низкой амплитудой, что приводит к микроэрозии и полировке.
Этот метод имеет ряд преимуществ по сравнению с обычными методами полировки:
Однако этот процесс имеет ряд ограничений:
Ультразвуковая обработка может сочетаться с химическими или электрохимическими методами для улучшения качества обработки поверхности:
Жидкостная полировка - это передовой процесс обработки поверхности, в котором используется высокоскоростной поток жидкости, содержащий взвешенные абразивные частицы, для достижения точной модификации поверхности. Эта технология использует принципы гидродинамики и абразивного износа для получения превосходных поверхностей на широком спектре материалов, включая металлы, керамику и композиты.
Основные методы жидкостной полировки включают в себя:
Гидродинамическое шлифование, являющееся подмножеством жидкостной полировки, использует гидравлическое давление для перемещения специально разработанной абразивной среды по поверхности заготовки в контролируемом колебательном режиме. Этот процесс особенно эффективен для сложных геометрических форм и внутренних проходов, к которым трудно получить доступ при использовании обычных методов полировки.
Полировочное средство обычно состоит из:
Состав средства подбирается в зависимости от конкретного применения с учетом таких факторов, как:
Основные параметры процесса, влияющие на эффективность жидкостной полировки, включают:
Жидкостная полировка имеет ряд преимуществ перед традиционными механическими методами полировки:
Магнитно-абразивная обработка (МАФ) - это передовая технология обработки поверхностей, в которой используются магнитные абразивы для формирования гибких щеток под воздействием контролируемого магнитного поля для прецизионной полировки деталей. Этот метод обладает рядом преимуществ, включая высокую эффективность обработки, превосходное качество поверхности, точный контроль над параметрами обработки и улучшенные условия труда. При оптимальном выборе подходящих абразивных материалов и параметров процесса MAF позволяет достичь шероховатости поверхности до Ra 0,1 мкм.
При производстве пресс-форм для пластмасс требования к полировке значительно отличаются от обычной полировки поверхностей в других отраслях. Полировка пресс-форм, более точно называемая "зеркальной отделкой", требует не только исключительной гладкости поверхности, но и строгого контроля плоскостности поверхности и геометрической точности. Это отличается от общей полировки поверхности, которая в первую очередь направлена на достижение визуально привлекательной, блестящей поверхности.
Стандарты отделки зеркал обычно делятся на четыре уровня по возрастанию точности:
Хотя MAF и другие бесконтактные методы полировки, такие как электролитическая, жидкостная, химическая и ультразвуковая полировка, обладают определенными преимуществами, они часто сталкиваются с трудностями при точном контроле геометрической точности сложных поверхностей пресс-форм. Кроме того, качество поверхности, достигаемое этими методами, может не соответствовать жестким требованиям, предъявляемым к высокоточным пресс-формам. Поэтому механические методы полировки остаются основным способом достижения зеркальной чистоты прецизионных пресс-форм.
Механическая полировка пресс-форм обычно включает в себя многоступенчатый процесс, переходящий от грубых к мелким абразивам, часто заканчивающийся использованием алмазных составов или специализированных полировальных паст. Этот метод позволяет лучше контролировать скорость удаления материала и геометрию поверхности, что крайне важно для поддержания точности размеров полостей пресс-формы и основных компонентов. Современные полировальные станки с ЧПУ и роботизированные системы все чаще используются для повышения согласованности и сокращения ручного труда в процессе полировки пресс-форм.
Для достижения высококачественных результатов полировки необходимо использовать высококачественные полировальные инструменты и расходные материалы, включая абразивные камни, абразивные бумаги и алмазные составы. Выбор метода полировки зависит от состояния поверхности после предыдущих производственных процессов, таких как механическая обработка, электроэрозионная обработка (EDM), шлифование и другие операции.
Общий процесс механической полировки обычно состоит из следующих этапов:
После первичной обработки (например, фрезерования, электроэрозионной обработки, шлифования) поверхность подвергается предварительной полировке с помощью ротационного полировальника или ультразвукового шлифовального станка, работающего при 35 000-40 000 об/мин. Общий подход заключается в удалении слоя повторного литья (белого слоя), образовавшегося в результате ЭДМ, с помощью круга диаметром 3 мм с абразивом из оксида алюминия (WA) #400.
Впоследствии для ручной заточки используются масляные камни с керосином в качестве смазки и охлаждающей жидкости. Обычно используется следующая последовательность зернистости: #180, #240, #320, #400, #600, #800 и #1000. Однако для оптимизации эффективности многие опытные производители пресс-форм начинают процесс с зернистости #400.
На этом этапе в основном используются абразивные бумаги в сочетании с керосином в качестве смазки. Последовательность абразивных бумаг обычно включает в себя зерна #400, #600, #800, #1000, #1200 и #1500. Важно отметить, что бумага зернистостью #1500 подходит только для закаленных формовочных сталей (выше 52 HRC) и не должна использоваться на предварительно закаленных сталях во избежание пережога поверхности.
Алмазные соединения являются основными абразивными материалами, используемыми при тонкой полировке. При использовании полировального круга в сочетании с алмазными абразивными материалами обычно используется шаг 9 мкм (#1800) - 6 мкм (#3000) - 3 мкм (#8000). Алмазный состав 9 мкм эффективно удаляет мелкие царапины, оставленные абразивными бумагами #1200 и #1500.
Дальнейшее совершенствование достигается с помощью войлочного диска с постепенно увеличивающимися алмазными составами, начиная с 1 мкм (#14000), затем 0,5 мкм (#60000) и заканчивая 0,25 мкм (#100000). Операции полировки, требующие точности 1 мкм и более, должны проводиться в контролируемой чистой комнате на предприятии по обработке пресс-форм, чтобы предотвратить загрязнение, которое может свести на нет часы кропотливой работы.
Для сверхточной полировки необходима исключительно чистая среда, поскольку даже мельчайшие частицы пыли, дыма, клеток кожи или слюны могут негативно повлиять на качество конечной поверхности.
В процессе полировки необходимо поддерживать постоянное давление, придерживаться правильной техники и регулярно осматривать поверхность для обеспечения равномерного удаления материала и получения желаемого результата. Кроме того, для предотвращения перекрестного загрязнения абразивов и достижения оптимальных результатов очень важна тщательная очистка между каждым этапом полировки.
При полировке абразивными кругами обращайте внимание на следующие моменты:
1) Для полировки абразивной бумагой требуются соответствующие материалы подложки. Для изогнутых или сферических поверхностей предпочтительнее использовать пробковые стержни, так как они повторяют контуры поверхности. Более твердые материалы, такие как вишневое дерево, лучше подходят для плоских поверхностей. Концы подложки должны иметь форму, соответствующую профилю стальной поверхности, что предотвращает появление глубоких царапин от острых краев.
2) При переходе от одной марки абразива к другой измените направление полировки на 45°-90°, чтобы различить предыдущий и текущий образцы абразива. Перед сменой марки тщательно очистите поверхность с помощью безворсовой ткани, смоченной подходящим растворителем, например изопропиловым спиртом. Любые остаточные частицы могут нарушить весь процесс полировки. Этот этап очистки имеет решающее значение при переходе от полировки абразивной бумагой к полировке алмазным компаундом, обеспечивая полное удаление всех частиц и смазочных материалов.
3) Соблюдайте крайнюю осторожность при использовании мелкозернистых абразивов (например, P1200 и P1500). Прикладывайте минимальное давление и используйте двухэтапный метод полировки. Для каждого класса абразива выполните два вращения в разных направлениях от 45° до 90° для достижения оптимальных результатов.
При алмазном шлифовании и полировке учитывайте следующее:
Прикладывайте минимальное давление, особенно на предварительно закаленные стальные детали и при использовании тонких алмазных составов. Рекомендуемая нагрузка при полировке пастой с зернистостью 8000 составляет 100-200 г/см², хотя поддерживать постоянное давление может быть непросто. Чтобы улучшить контроль, измените материал подложки, добавив узкую ручку или частично обрезав бамбуковый стержень для повышения гибкости. Это поможет поддерживать необходимое давление при полировке и предотвратит появление локальных зон повышенного давления.
Чистота имеет первостепенное значение при алмазной полировке. Убедитесь, что поверхность заготовки и руки оператора тщательно очищены. Не затягивайте полировку, так как меньшая продолжительность обычно дает лучшие результаты. Длительная полировка может привести к появлению таких дефектов поверхности, как "апельсиновая корка" и точечная коррозия. Для достижения высококачественной отделки избегайте методов с выделением тепла, таких как вращающиеся полировальные круги, которые могут легко вызвать эффект "апельсиновой корки" из-за локального нагрева.
По окончании процесса полировки тщательно очистите поверхность заготовки, чтобы удалить все абразивные материалы и смазку. Нанесите антикоррозийное покрытие для защиты полированной поверхности. Качество полировки в первую очередь зависит от техники, которая в значительной степени является ручным навыком. Другие влияющие факторы включают свойства материала пресс-формы, исходное состояние поверхности и процессы термообработки.
Для достижения превосходных результатов полировки необходима высококачественная сталь. Несоответствующая твердость поверхности или различные характеристики материала могут значительно усложнить процесс полировки. Наличие включений и пористости в стали также создает проблемы для достижения высококачественной полировки.
Твердость материала оказывает существенное влияние на процесс полировки, влияя как на эффективность, так и на качество окончательной обработки поверхности. С увеличением твердости снижается скорость удаления абразива, что делает начальную стадию шлифования более сложной и трудоемкой. Однако повышенная сопротивляемость удалению материала в конечном итоге способствует получению более качественной поверхности после полировки.
Корреляция между твердостью и временем полировки прямо пропорциональна. Материалы с более высокой твердостью требуют более длительной полировки для достижения желаемой низкой шероховатости поверхности. Этот длительный процесс необходим для преодоления сопротивления материала деформации и постепенного уточнения рельефа поверхности.
Важным преимуществом полировки более твердых материалов является снижение риска чрезмерного полирования. Присущая им устойчивость к удалению материала обеспечивает более широкое окно обработки, позволяя более точно контролировать конечные характеристики поверхности. Этот атрибут особенно ценен в тех случаях, когда требуются жесткие допуски на размеры или особые свойства поверхности.
Оптимизация процесса полировки материалов различной твердости:
Состояние поверхности стальной заготовки существенно влияет на процесс полировки и конечное качество. Различные операции обработки могут изменять характеристики поверхности, влияя на эффективность и результаты последующей полировки.
При обработке стали целостность поверхности может быть нарушена из-за теплового воздействия, остаточных напряжений или механических деформаций в процессе резки или формовки. Неоптимальные параметры резания, такие как чрезмерная скорость подачи или недостаточное охлаждение, могут привести к появлению таких дефектов поверхности, как микротрещины, закалка или образование нарастающей кромки, что негативно сказывается на результатах полировки.
Поверхности, полученные в результате электроэрозионной обработки (ЭЭО), представляют собой уникальную проблему для полировки по сравнению с обычными поверхностями, обработанными механическим способом или термически. При электроэрозионной обработке образуется восстановленный слой с измененными металлургическими свойствами, включая повышенную твердость и возможные микротрещины. Чтобы смягчить эти проблемы, в качестве финишного этапа следует использовать прецизионную обрезку EDM с оптимизированными параметрами. Такой подход сводит к минимуму образование проблемного повторного слоя и снижает шероховатость поверхности перед полировкой.
Неадекватная чистовая обработка EDM может привести к образованию зоны термического влияния (HAZ), простирающейся на 0,4 мм ниже поверхности. Этот слой обычно имеет более высокую твердость, чем основной материал, из-за быстрых циклов нагрева и охлаждения. Полное удаление этого измененного слоя имеет решающее значение для получения высококачественных полированных поверхностей.
Для оптимизации результатов полировки рекомендуется применять многоступенчатую стратегию подготовки поверхности:
Благодаря систематической обработке исходного состояния поверхности и использованию хорошо продуманной последовательности полировки производители могут постоянно добиваться превосходного качества поверхности стальных деталей, независимо от того, какие процессы обработки использовались ранее.
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
KO