Полирование

Полирование — это процесс обработки материалов до получения зеркального блеска поверхности. Полированная поверхность имеет глубину неровностей меньше длинны волны видимого света.

Полирование является окончательным шагом при изготовлении любого изделия из металла, камня, иногда из стекла. Сверкающие и фантастически гладкие поверхности, получаются в результате контакта с вращающимся мягким материалом, таким, как войлок, кожа, ткань или дерево, заправляемым полирующим составом. Вопрос, почему при таких условиях происходит полирование, до сих пор озадачивает исследователей и не имеет удовлетворяющего ответа.

В течение длительного времени полагали, что механическое полирование и шлифование ввиду внешнего сходства этих процессов не отличаются друг от друга. Особенностью полирования считали лишь то, что оно осуществляется более тонкими абразивами, оставляющими более мелкие риски, не видимые глазом. Однако изучение механизма полирования различных материалов показало, что этот процесс имеет мало общего с процессом шлифования.

Противники абразивной теории утверждают, что при полировании тонкий наружный слой материала плавится и размазывается по поверхности, как масло под горячим ножом. Так это или иначе, но поверхность полируется — чего отрицать нельзя, правда, только в том случае, если предварительно она была соответствующим образом подготовлена. Без достаточной подготовки поверхности все усилия, прилагаемые при полировании, окажутся почти напрасными.

Различные объяснения механизма процесса полирования можно свести к следующим трем направлениям: 1) механическое полирование — когда механизм процесса объясняется съемом микронеровностей с поверхностного слоя, а ход процесса — такими механическими свойствами материала, как твердость и пластичность; 2) физическое полирование — когда основными причинами, определяющими процесс полирования, считают температуру плавления и теплопроводность полируемого материала; 3) химическое полирование — когда процесс полирования объясняется в основном съемом оксидных пленок, постоянно образующихся под действием окружающей среды. Основываясь на практических наблюдениях, можно заключить, что процесс полирования представляет собой комплекс механических, физических, электрических и химических явлений, которые тесно связаны и взаимосвязаны, и раздельно изменяются в большую или меньшую сторону в зависимости от рода полируемого материала, полировального инструмента, режимов обработки и внешней среды.

Сущность полирования

Задачей процесса полирования является устранение следов предшествующей обработки и различных поверхностных неровностей (штрихов, царапин, неглубоких раковин и других дефектов) с целью получения гладкой поверхности, обладающей высокой способностью отражения света. Наиболее широко применяется полирование при подготовке поверхностей под гальванопокрытие, а также, для придания деталям блеска после гальванирования. Этого можно достичь и другими методами обработки, такими, как хонингование, доводка, суперфиниширование, но эти процессы требуют специального, достаточно сложного оборудования, правильно подобранных инструментов и режимов, и оправдывают себя тогда, когда кроме качества обработанной поверхности требуется обеспечить и заданную точность. Поэтому для улучшения внешнего вида обработанных поверхностей широкое распространение получило полирование, так как оно выполняется на очень простых станках, причем полировальный инструмент можно легко сделать в любых условиях из войлока, кожи, ткани и других материалов. Широко внедряется обработка деталей в виброконтейнерах. Съем металла при полировании как правило составляет 0,01 — 0,03 мм. При полировании, называемом глянцеванием, снимаемый с деталей слой измеряется в долях микрона. Инструментом для такой обработки служат фетровые или хлопчатобумажные круги, на которые нанесен слой тонкой пасты. Зеркальную поверхность можно получить при полировании деталей пастой из окиси хрома (тонкая полировальная паста ГОИ), крокуса или трепела. Полированием обрабатывают любые металлы и сплавы различной твердости — от алюминия до закаленной стали и чугуна и от нержавеющей стали до золота и платины.

Различают два вида полирования: черновое (предварительное) и чистовое (окончательное). Черновое полирование используется для механического удаления неровностей поверхности с помощью свободных (незакрепленных) или закрепленных посредством клея абразивных зерен на рабочей поверхности эластичных кругов и лент. Чистовое полирование осуществляется свободными мелкозернистыми абразивными порошками или мягкими эластичными кругами и лентами с нанесенными на них тонкими полировальными пастами, содержащими кроме мелких полировальных порошков поверхностно активные вещества.

Требования к поверхности

На поверхности пред полированием не допускаются никакие дефекты. Глубокие риски и раковины, легко обнаруживаемые в начальной стадии полирования, необходимо устранить с помощью мелкозернистых шлифовальных кругов или абразивных лент и только после этого продолжить цикл полирования. Полирование обычно начинают на участках наиболее вероятного нахождения дефектов. Например, при полировании сварных труб обработку надо начинать с продольного шва, так как в нем чаще всего встречаются раковины и трещины. Необходимое качество поверхности полируемой детали достигается в несколько переходов с последовательным уменьшением зернистости абразива полирующего инструмента. Для уменьшения расхода абразива и повышения производительности полирование осуществляют с наименьшим числом переходов. На количество переходов, а следовательно, и на время полирования оказывает значительное влияние исходная шероховатость поверхности. Чем лучше подготовлена поверхность под полирование, т. е. чем выше класс исходной чистоты поверхности, тем меньше переходов потребуется при полировании и тем быстрее будет обработка.

Основные методы механического полирования

Механическое полирование выполняется эластичными кругами, абразивными лентами, струей абразивной жидкости (гидрополирование), во вращающихся барабанах и виброконтейнерах, а также специальными полировальниками. Наиболее распространенным является способ полирования деталей эластичными кругами. Он отличается простотой применения, универсальностью, но не обеспечивает высокой производительности, но для домашних условий это самый оптимальный способ. Самыми производительными методами полирования можно считать полирование во вращающихся барабанах и виброконтейнерах. Полирование в виброконтейнерах получило наиболее широкое распространение в промышленности, особенно в условиях массового и крупносерийного производства.

Правила полирования

При полировании, чтобы добиться желаемого результата, важно соблюдать простые правила полирования.

Если вы хотите добиться идеально ровной поверхности без мелких царапин и рисок, то необходимо соблюдать последовательность при обработке поверхности различными средствами. Например, последовательно менять полировальную пасту от грубой к тонкой.

На производстве, где осуществляется полировка деталей, существует такое понятие как «переходы». Под переходом понимают операцию полирования выполняемую, например, абразивом определенной зернистости. За каждый «переход» шероховатость поверхности улучшается на 1-2 класса. То есть процесс полирования можно разделить на: предшествующую полированию обработку, предварительное полирование и окончательное (тонкое) полирование. И на каждой стадии нужно использовать средство подходящее именно для этой стадии.

Например полировальная паста ГОИ(тонкая) позволяет достичь зеркального блеска и высокого класса чистоты поверхности. Но если на поверхности будут мелкие риски, которые не были удалены до полирования тонкой пастой ГОИ, то эти риски будут видны на фоне зеркально отполированной поверхности, и такое бывает очень часто. А если этих рисок будет очень много то усилия полирования тонкой пастой ГОИ будут почти напрасными. Говорим почти, потому что отсутствие результата — тоже результат.

Чтобы такого не получилось поверхность должна быть отполирована более крупными частицами абразива. Например грубой пастой ГОИ, и за тем средней пастой ГОИ.

При полировании полировальными кругами рабочую поверхность необходимо периодически смазывать полировальной смесью, причем в определенных дозах. При избытке смеси круг будет салить изделие, а при недостатке — деталь не приобретает требуемого глянца; кроме того, увеличивается износ полировального круга. Поэтому при смазывании полировального круга рекомендуется оставлять свободной от смеси примерно четвертую часть его рабочей поверхности, т. е. край полировального круга, которым выполняется полирование.

Полировочную пасту наносят на диск во время его вращения. При касании бруска из пасты войлок окрашивается в зелено-бурый цвет.

Но прежде чем нанести полирующий состав на полировальник, надо убедиться в надежности его крепления.

Полировальную пасту нужно хранить в закрытой посуде или в местах, где исключается возможность ее загрязнения.

В случаи использования полировальных суспензий, смешайте в стеклянной банке около одной чайной ложки полирующего порошка с несколькими объемами воды. К смеси добавьте несколько капель разбавленного шампуня или щепотку стирального порошка. Они обладают смачивающим действием и способствуют более равномерному распределению полирующего порошка. Применяемые в домашнем хозяйстве моющие средства вредного действия на полировальники не оказывают.

Каждый полирующий порошок должен храниться в отдельной банке с этикеткой, и к каждому должна быть приложена своя кисть. Для полирования применяют только разбавленную суспензию. Густую массу, осевшую на дно, применять не следует. Необходимо каждый раз перед нанесением суспензии хорошенько ее перемешивать. Также как в случаи полировальной пасты, нанесение густой суспензии приводит к засаливанию полировального круга, снижению скорости полирования и напрасной трате полирующего порошка. Нужное количество наносимой суспензии для войлочных полировальных кругов определяется по сильному окрашиванию войлока. Свежие порции суспензии добавляются каждые несколько минут, но надо следить за тем, чтобы поверхность не покрывалась толстым слоем порошка. Используя кожаный полировальные круги, будьте более экономны и используйте оксид хрома в таком количестве, чтобы только изменить цвет кожи. Во всех случаях подавайте ровно столько суспензии, сколько нужно, чтобы поддерживать полировальный круг во влажном, но не в мокром состоянии, придерживаясь такой концентрации порошка в суспензии, которая бы обеспечивала высокое качество полировки.

К режимам полирования относятся скорость вращения круга (окружная скорость) и его давление на изделие во время обработки. Важное значение при полировании имеет правильный выбор окружной скорости, которая главным образом определяется полируемым материалом.

Более высокие окружные скорости используются в тех случаях, когда не требуется высокое качество обработки. Если требуется достичь высокого качества обработанной поверхности, зеркального блеска, то обработка осуществляется при более низких окружных скоростях.

При полировании эластичным кругом, покрытым пастой или суспензией, существенное влияние оказывает удельное давление полировальника на полируемую поверхность. С увеличением удельного давления интенсивность процесса повышается до некоторых пределов, а в дальнейшем превышение оптимальной величины давления не только снижает качество обработки но и производительность, преждевременно изнашивается полировальный круг, наблюдается заметный нагрев обрабатываемых изделий. Так что оптимальный режим вам придется оценивать самостоятельно, но с учетом накопленного опыта других людей. Так, например, когда требуется удалить большой слой, полируемую деталь с большим усилием прижимают к полировальному кругу. Процесс полирования протекает интенсивнее, но при этом изделие сильно нагревается, качество поверхности снижается. А за нагревом полируемой детали нужно следить очень внимательно, особенно когда полируете пластмассовые предметы, т.к. полимеры имеют относительно низкую температуру размягчения. Если же деталь в процессе полирования сильно нагрелась, то для предотвращения ее деформации рекомендуется приостановить работу, и подождать пока она остынет.

Для повышения качества, полирование выполняется с меньшим давлением, в результате чего на обрабатываемой поверхности остаются менее заметные царапины, достигается высокая светоотражающая способность обработанной поверхности. Отполированное изделие начинает блестеть. В таблице приведены ориентировочные рекомендации по выбору режима полирования:

Режимы механического полирования полировальным кругом, покрытым пастой или суспензией

Полируемый материал Окружная скорость,м/с Удельное давление, на обрабатываемую поверхность, кГ/см2
Сталь, никель 30-35 1-2
Медь и ее сплавы 22-30 0,8-0,3
Алюминий и его сплавы 18-22 0,4-0,1
Пластмассы 12-15 0,2-0,1

Окружная скорость рассчитывается по следующей формуле:
V=(3,14·D·n)/60 (м/с)
D — диаметр круга (м)
n — частота вращения круга (об/мин)

При выборе величины удельного давления учитываются свойства обрабатываемого материала. Чем мягче материал, тем легче снять слой, но тем труднее достичь однородности штриха. Полирование твердых материалов ведут с большими удельными давлениями полировальника на обрабатываемую поверхность, по сравнению с мягким материалом, для одних и тех же условий обработки.

После полирования с применением полировальной паты, поверхность необходимо обработать чистым полировальным кругом или чистой хлопчатобумажной тканью (или другим чистым полировальником), для удаления остатков пасты и усиления блеска.

Прижимая полируемую деталь к полировальному кругу, ее необходимо держать крепко, чтобы предотвратить выбивание детали из рук вращающемся полировальным кругом.

Общим при выполнении полирования эластичным кругом является установление направления вращения полировальника, и работа при выбранном направлении не изменяя его. Поэтому, если направление вращения явно не определить, на торцах эластичных кругов рекомендуется иметь стрелки, указывающие направление вращения полировальника. Это делается для того, чтобы не изменять направления ворса.

При выполнении полировальных работ эластичными кругами особое внимание следует обращать на крепление круга, надежное и безопасное удержание детали по отношению к быстровращающемуся кругу. Именно осторожность и внимательность при выполнении механического полирования является главным.

Полирование автомобильных стекол

Из-за сложностей в обработке стекла его дефекты поддаются лишь частичному удалению. Устранение поверхностных повреждений стекла производится шлифовкой и (или) полировкой, с применением листовых абразивных материалов (мелкозернистой наждачной бумаги), полировочных кругов различных форм и размеров, полировочных паст на основе окислов редкоземельных элементов, а также алмазных паст. Метод восстановления, необходимый инструмент и абразивность материалов выбирают в зависимости от типа стекла, места и вида повреждения, его размера и глубины микронеровностей.

Самый распространенный способ устранения незначительных поверхностных повреждений стекла — его полирование, после которого обрабатываемый участок стекла становится максимально прозрачным. При полировке удаляется очень тонкий слой стекла — в единицы микрон. Для этого применяют абразив в виде порошка мелкой зернистости — «Крокус» — на основе окиси железа.

Полировке поддается любое автостекло, а вот шлифовке только стекла, допускающие снятие относительно толстого поверхностного слоя — обычно это стекла фар.

Восстановить прозрачность лобового стекла возможно. Достигается это посредством полировки — равномерного снятия тонкого слоя «посеченного» стекла. На практике лобовые стекла не шлифуют. Дело в том, что на больших участках лобового стекла «безнаказанно» можно снимать лишь очень тонкий слой — до 10-20 мкм. Более грубое вмешательство неизбежно приводит к нарушению параллельности поверхностей «триплекса», в результате чего образующаяся «волнистость» превращает стекло в линзу. Ездить с ним не только неприятно, но и опасно. Возникающие искажения мешают водителю следить за дорожной обстановкой и при длительных поездках быстро утомляют глаза, а это со временем может привести даже к ухудшению зрения.

Из мягких абразивных материалов работают почти всегда только на мягких полировальных кругах (войлочные, суконные, фетровые, тряпочные, щеточные и т. п.).

Особенность некоторых мягких абразивных материалов, главным образом специально изготовленной окиси хрома и окиси железа (крокус), состоит в том, что помимо механического воздействия они оказывают на обрабатываемую поверхность еще химическое воздействие (окись хрома действует так на твердые сплавы и большинство металлов, а окись железа — на стекло). Это химическое воздействие заключается в мгновенном образовании на обрабатываемой поверхности тончайшей пленки, легко срываемой при механическом воздействии того же мягкого абразива, который ее образовал.

На всех операциях, при которых требуется лишь весьма малое абразивное действие, т. е. должно производиться сглаживание поверхности по возможности без какого бы то ни было образования на ней хотя бы даже самых мельчайших царапин, применяются пасты из мягких абразивных материалов.

Метод магнитоабразивной обработки и материалов для её осуществления. Суть метода заключается в использовании материалов с высокими абразивными и магнитными свойствами, что позволяет производить так называемую мягкую обработку и выполнять полирование на более высоком уровне.

Литература:
Белицкая Э. Художественная обработка цветного камня. — М., 1983.
Василенко В.М. Русское прикладное искусство. — М., 1977.
Киселев С.П. Полирование металлов. — Л., 1967.
Макарова Т.И. Черновое дело Древней Руси. — М., 1974.
Масловский В.В. Дудко П.Д. Полирование металлов и сплавов. — М.,1974.
Одноралов Н.В. Техника обработки скульптуры из камня. — М., 1970.
Попилов Л.Я. Полирование. Справочная книга по отделочным операциям в машиностроении. — Л., 1966.
Синкенс Д. Руководство по обработке драгоценных и поделочных камней. — М.,1998.
Федотов Г.Я. Энциклопедия ремесел. — М., 2003.
Художественные промыслы РСФСР: Справочник. — М., 1973.

При использовании материала этого сайта необходимо устанавливать активные ссылки, видимые для пользователей и поисковых роботов.

© 2006-2009 polirovanie.ru

 

Возврат к списку