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镜面抛光的方法及适用范围

发布时间:2020-03-12

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       现阶段,国内大多数企业仍然采用传统的机械抛光加工工艺,磨轮与机件表面初始接触时,磨损量较大,机件表面精度无法保证。在磨具的强力挤压作用下,尖点金属开始产生塑性流动而被强制压入到微观凹坑内,隐藏了其表面真实形貌。在后期的使用过程中,由于疲劳磨损引起不断脱落,表面质量变得越来越差; 经这种工艺加工过的零件,外观光亮但没有明显镜面效果,表面粗糙度只能达到Ra 0. 1 μm 左右,且不易保证工件尺寸。
抛光加工技术的功能主要有: 改善表面粗糙度,消除划痕、夹灰和细微裂纹等缺陷; 降低表面摩擦系数,提高耐磨性; 提高零件表面物理力学性能,改善零件表面应力分布状态; 提高零件精度,保证装配工艺性; 改善零件表面的光泽度、光亮程度,符合清洁生产要求; 提高零件及整机的使用寿命; 提高镀覆层与基体的结合力,满足外观装饰性要求等。

       抛光加工技术按照加工时能量的作用形式,主要可分为机械法、化学和电化学法、热能法三大类。根据磨料或磨具在加工过程中所处的状态,机械法又可分为自由磨具抛光加工和非自由磨具抛光加工两种形式。

       一、豪克能超声波金属镜面加工技术

       工作原理是通过具有适当输出功率( 50 ~1 000W) 的超声高频振动系统产生的超声振动能量附加到抛光工具( 硬质滚轮等) ,作用于待加工金属工件表面,使工件表层金属产生塑性变形,达到镜面效果。加工过程中产生了冷作硬化,达到了改善表面质量的目的。这种表面质量的改善是综合的,既有硬度的提高,又有表面粗糙度降低,同时也弥合了一些微观裂纹,提高了工件的疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性。

       豪克能超声波金属镜面加工技术的特点

       与传统的砂纸砂光、抛光、磨削比较,超声波抛光加工具有以下一些优点:
       1) 滚轮与工件的接触为断续捶击,减小了相互间的摩擦,加工区温度大幅度降低,避免了因温度过高造成的表面缺陷;
       2) 表面粗糙度大幅度降低,可以降低三级以上,达到Ra 0. 02 μm 以下;
       3) 有效提高已加工表面的耐磨性、耐腐蚀性以及抗疲劳强度。超声波抛光加工表面属于压缩型塑性变形,工件表面会产生一定的压应力,表面硬度提高20%以上,疲劳强度提高一倍左右;
       4) 设备投资较少。经过简单改装,在普通车床上即可进行抛光加工,对大型和超大型工件,抛光效果更为明显;
       5) 不产生切屑,生产效率较高。其加工效率相当于精车,抛光硬质合金的生产效率比普通抛光提高近20 倍;

       应用范围

       可用于内外圆表面、平面的加工,如各种缸体内外圆、液压活塞杆或冶金大型钢轧辊等,可直接替代磨削和珩磨; 所加工的金属种类比较宽泛。

       二、干性磨轮抛光法

       目前国内大部分制造商在辊轴类零件抛光加工过程中,普遍采用非自由磨具机械法抛光加技术。应用最为广泛的是干性磨轮抛光法,有生产效率高,投入成本较低,适合批量性生产加工等特点,但粉尘和噪音均较大,抛光精度及工件表面粗糙度较差,表面粗糙度最低为Ra0. 045 ~ 0. 070 μm,外观呈镜面装饰效果

       干式抛光时,磨轮表面涂有抛光蜡,沿切线方向高速旋转并与机件表面接触,由于切削力的强力挤压作用,在机件表面产生高温,金属基体表面产生塑性形变,尖点金属开始产生塑性流动而被强制压入到微观凹坑内,凹进的部分被填平,在高温作用下,一层极薄的氧化膜或其他化合物膜层在金属表面快速生成,膜层经过反复抛光,表层形貌得到了改善,最终形成光滑平整具有镜面装饰效果的表面;

       三、湿性砂带抛光法

       湿式砂带抛光时,砂带通过接触轮与工件被加工表面接触。接触轮材质一般为橡胶或塑料,砂带基底材料是布、纸或聚酯薄膜,它们都有一定的弹性,磨削时,由于磨粒的挤压作用,机件加工表面同样会产生塑性变形,但由于弹性变形区的面积较大,磨粒承受的载荷较小,受力也较均匀。从加工原理分析,湿性砂带抛光采用细化磨粒、载体研磨带和加工液的多种组合,兼有研磨和抛光的作用,是一种复合加工技术。在机件表面进行超精密振动研磨,达到超镜面的装饰效果。

       设备前期投入成本较高,生产过程无粉尘,噪音也较低,抛光精度高,工件表面粗糙度最低为Ra0. 001 ~ 0. 005 μm,外观呈超镜面装饰效果,但生产效率较低,适合高精度、小批量生产。

       四、电化学抛光

       电化学抛光一般采用以磷酸为主的电解抛光液,零件为阳极。在电解过程中,对具有微观粗糙的零件进行处理,金属工件产生阳极溶解,其表面粗糙度降低,能获得镜面光亮与整平的精饰加工效果,可用于装饰性电镀的前处理。多年来,由于电化学抛光过程的复杂性,各种电化学抛光机理都存在一定的局限性,至今没有获得较为统一的理论。

       电化学抛光的光亮性和整平性比较好,溶液使用寿命长,抛光速度快,抛光效率高。零件表面及板材冲孔边缘毛刺去除效果好,表面粗糙度可以降低2 ~ 3 级,光反射率高,装饰效果较好,对零件几何形状要求不高; 光亮处理后的不锈钢产品及各种金属构件无氢脆性,工件无变形等,抛光设备与工装夹具简单,投资较小。

       电化学抛光缺点在于: 不同金属材料电解液的通用性较差; 较难保持零件尺寸和几何形状的精确度; 金属基体表层的纯度和组织均匀性对最终表面质量影响较大; 金属表面的微观裂纹、夹灰等缺陷经电化学抛光后被有效放大。