Логика построения некоторых технологических процессов полирования.

Полирование, как отделочную, заключительную операцию техпроцессов изготовления различных деталей можно разделить на несколько видов по назначению:

- необходимое и достаточное по ТУ, Ra≤0,2:0,02 мкм

- зеркально-глянцевое, Ra≤0,1:0,032(0,00) мкм

- матировочное

- предгальваническое

- постгальваническое

- декоративное (с различной шероховатостью и светоотражением по полированным и матированным участкам).

В данной статье остановимся на технологии популярных ныне вариантов отделочных операций – ленточном и виброабразивном полировании. Если вернуться к вышеприведенной классификации, то речь пойдет о первом виде, наиболее широко распространенном в машиностроении и других отраслях. Почему выбраны эти виды полирования? За прошедшие 10-15 лет образовалось множество частных предприятий, занимающихся сантехническими изделиями из нержавеющих труб, эксклюзивными изделиями из нержавеющих труб (перила, решетки ограждений, декоративные камины, барбекю, ландшафтные украшения) и «кенгурятниками» и элементами тюнинга машин, оборудованием баров, ресторанов, гостиниц и т.д. Все детали и изделия, в основе которых в качестве заготовок лежат нержавеющие трубы и листы, мы бы объединили в одну группу. Другая огромная группа деталей – это штампованные и литые, точеные, фрезерованные, детали криволинейные, относительно малых размеров из самых различных материалов.   Это, например, мебельная фурнитура и сантехническая арматура, мелкая посуда, детали автомобилей, ручные инструменты, детали подшипников, двигателей, туристического и спортивного снаряжения, громадное количество мелких декоративных и эргономических деталей машин, самолетов, судов, станков и т.д.

Итак, для первой группы, где базовыми основными деталями являются нержавеющие трубы и листы, мы предлагаем из всех видов полирования, подходящих для работы по этой группе (эластичные круги, войлок+пасты, лепестковые круги и т.д.) именно ленточное полирование в современном исполнении. Нержавеющие трубы (неполированные заготовки) можно начинать готовить к полировке лентами из нормального электрокорунда зернистости Р80 – Р120, последовательно понижая шероховатости через 2 класса. То есть, если нам необходимо получить полированную поверхность (например на полотенцесушителе) Ra 0,8:1,0 мкм, мы должны сделать следующий выбор лент по зернистости: Р80-Р120;P240-P280;P500-P600;P1000.

Применение в качестве материала для лент усиленного объемного нетканого полотна, пропитанного абразивными микропорошками и активаторами («скотч-брайт») скоратит число переходов минимум на один, увеличит производительность, улучшит качество поверхности. Кроме того, в современных технологических процессах на конечном переходе используют безабразивные ленты из объемного нетканого полотна, пропитанные поверхностно-активными жидкостями, антиоксидантами и т.д., которые придают полируемым деталям дополнительный блеск в кратчайшее время.

Виброабразивная обработка мелких деталей сложной конфигурации находит все более широкое применение благодаря своей простоте, ценовой доступности, высокой производительности, возможности автоматизации отдельных операций и линий в целом. Различные виды виброабразивной обработки описаны в трудах ВНИИМАШ, С.П. Киселева. Сегодня все шире используется технология шлифования и полирования сложных штампованных, литых и сварных деталей в вибробарабанах с вертикальной осью и дополнительным вращением вокруг этой оси. Техпроцессы строятся в зависимости от ТУ на детали. Мы рассмотрим принципы построения техпроцессов, «мокрого» шлифования и полирования деталей сложной формы в вибробарабанах, так как это более прогрессивное направление. Добавляя в объем полируемых деталей и полирующих тел суспензию, специально подбираемую под материал деталей и полирующих тел, мы ускоряем процесс, надежно улучшаем качество поверхности по шероховатости и светоотражению, ликвидируем проблему запыленности.

Для организации технологического процесса полирования определенных (сформированных по материалу и весу) групп деталей необходимо действовать в следующей последовательности:

1. Проанализировать номенклатуру деталей и сгруппировать по материалам и (примерно) по весу.

2. Располагая характеристиками вибробарабанов сделать расчет нагрузки объема барабана, то есть, определить объемное соотношение детали к абразивным наполнителям (галтовочные тела, полирующие шарики или другие наполнители). Это соотношение может быть разным в зависимости от вида наполнителей, их веса, размеров и т.д., однако, рекомендуемые соотношения «детали-наполнители» находятся в пределах от 1:6 до 1:12.

3.      Под данную группу деталей (по материалу) составляется рецепт суспензии, в состав которой должны входить вещества-активаторы для размягчения микронеровностей на деталях, антиоксиданты, элементы, придающие блеск полируемой поверхности. Количество суспензии определяется опытным путем: при подаче суспензии в работающий барабан детали и наполнители должны быть смочены, но жидкость не должна скапливаться на дне барабана или мешать процессу взаимодействия деталей и наполнителей.

4.      Целесообразно, чтобы детали, предназначенные для полирования в барабанах поставлялись на первую операцию с шероховатостью не ниже Rz=20мкм. В этом случае можно рекомендовать для стальных деталей с радиусом не менее 10мм. галтовочные тела на основе белого электрокорунда 25А с размером зерен F150-F220 в виде пирамидок 10х10 мм на керамической связке, в соотношении детали-галтовочные тела 1:8. Можно так же вместо галтовочных тел использовать стальные или фарфоровые шарики, а в суспензию вводить микропорошок, указанные выше. Такое построение техпроцесса в оптимально короткое время позволит снизить шероховатость на одном переходе в 3-4 раза и перейти к предварительному полированию. То есть, если на первом переходе мы имели детали с Ra 2,5:5,0 мкм.

5.      Обработанный на первом переходе детали погружаются во второй барабан, где в качестве наполнителей могут быть шарики фарфоровые или стальные с радиусами 5-8 мм. В соотношение с деталями 1:10 и суспензией, содержащей более мелкий микропорошок 25А F320-F360. Результатом по окончанию второго перехода должна быть шероховатость Ra 0,08:0,1 мкм

6.      На третьем переходе для окончательного полирования с деталей, в примерном соотношении 1:10-1:8 загружаются кубики или обрезки войлока или кожи, или фетра, или кукурузные кочерыжки, которые при работе смачиваются суспензией, содержащей микропорошок 25А F1000-F1200 и большей концентрацией в растворе антиоксидантов и веществ, придающих блеск, например, контакта Петрова или «Синтомида-10».

7.      Сушка деталей после последнего перехода обычно производится загрузкой сухих опилок в соотношении 1:12-1:20.

Простейшая суспензия для стальных деталей, 1,5-2% раствор 72% мыла на основе мягкой воды, с добавлением мочевины абразивных порошков или микропорошков (для сталей, алюминиевых сплавов – это нормальный или белый электрокорунд, для латуни, бронзы – SiC).

Режимы вибрации подбираются на каждом переходе и изменяются при изменении соотношения «детали-наполнители». Режим подбирается до организации «кипящего слоя», в котором, собственно и происходит процесс полирования деталей. Для 3-х переходного случая, при неизменной амплитуде вибрации и уменьшением веса наполнителей от перехода к переходу, число оборотов двигателей на каждом из переходов будет выглядеть примерно так:

1)1125-1150 об/мин.

2)1500-1600 об/мин.

3)1900-2200 об/мин.

Пример с 3-я переходами до окончательного полирования есть пример оптимальный, позволяющий синхронизировать операции на уровне 3-4х часов по длительности. Можно работать и в 2 перехода, но время обработки на каждом переходе увеличится на 1,0-1,5 часа.

            Следует отметить, что проектирование операций различных материалов, в отличии от подробно описанных типовых технологических процессов обработки металлов и сплавов есть процесс творческий, требующий от технолога знаний не только технологии, но и химии, физики, основ автоматизации.