В жизни человек часто соприкасается с металлом, это очень востребованный материал. Но он обладает такими свойствами, как склонность к коррозии, образованию царапин, истиранию и появлению иных дефектов. Для их устранения применяют шлифовку и полировку.
Шлифование и задачи этой процедуры
Шлифование – процесс обработки металлической поверхности, в результате которой устраняется верхний поврежденный слой.
Задачи шлифования:
- удаление царапин и микротрещин;
- подгонка под размер;
- устранение излишков металла оставшихся после отливки детали (формы) или капель после сварки;
- устранение мелких погрешностей и недочетов;
- придание поверхности гладкости и блеска;
- снятие слоя краски или иного нанесенного покрытия;
- удаление слоя ржавчины в целях предотвращения ее проникновение вглубь металлической конструкции.
Процедура шлифования металла
- Шлифованию предшествует проведение чернового и чистового точения. В ходе первой процедуры заготовка приобретает требуемую форму и размер с учетом «запаса».
- В ходе чистового точения размер подгоняется под точные характеристики.
Если предмет обработки шестерни и корпусные детали, то металл проходит этап фрезерования. - Завершающим этапом подготовки будет термообработка. Закалка металлической заготовки увеличивает ее прочность и твердость. Отжиг и отпуск снижают хрупкость.
- Нередко практикуется обработка металла химическими веществами в целях снижения хрупкости.
- Непосредственно перед проведением процедуры необходимо очистить поверхность от посторонних включений и грязи, подготовить подходящий расходный материал с нужным размером абразивного диска. При выборе учитывают форму, размер, материал для изготовления абразива, размер абразивного зерна, твердость поверхности, размер посадочного отверстия, скорость вращения.
- Маркировка производится с учетом требований технических условий ГОСТ 2424-83.
- В качестве материала для изготовления абразива используют натуральные или искусственные варианты. Последние более предпочтительны ввиду того, что меньше склонны к истиранию и обладают, в отличие от природных, устойчивыми физико-химическими свойствами.
- Наиболее популярен синтетический алмаз, который маркируется APК, АРВ или АСР.
- Металлу не свойственно волокнистая структура, как например, дереву, поэтому его шлифование может производиться в любом направлении.
- Скорость резки при шлифовании должна быть постоянной, одинаково высокой на всей площади поверхности, чтобы исключить неровности срезаемого слоя материала.
- Детали и конструкции из металла могут иметь различную форму, поэтому их обработка различается по степени сложности. Самая простая операция по шлифованию производится на деталях простой геометрической формы, например, любые плоские поверхности или цилиндр. А вот обработка эвольвентовой винтовой поверхности представляет собой сложную шлифовку.
Виды шлифования
- Плоское.
Заготовку располагают на специальном столе, фиксация производится за счет магнитного или механического крепления. В процессе проведения шлифования абразивный диск вращается, а заготовка или инструмент свершают возвратно-поступательные движения. - Наружное круглое.
Оно требует наличия специального оборудования. Применяется для деталей, имеющих цилиндрическую форму. Заготовка вращается на большой скорости в одну строну, а диск с абразивом – в противоположную. Варианты подачи – продольная и поперечная. - Внутреннее круглое.
Отличается от предыдущего способа тем, что заготовка цилиндрической формы шлифуется изнутри. Основное вращение – это вращение абразивного диска без вращения заготовки. - Зубошлифование.
Сложная форма заготовок, имеющих зубчатую структуру, исключает шлифование без использования специального оборудования. В ходе процедуры обрабатывается профиль заготовки, абразив подбирается под размер зубьев. Как правило, в зубошлифовании необходима закалка. - Бесцентровое шлифование.
Заготовка размещается между двумя абразивными дисками и фиксируется ножом из нержавеющей стали. Такой способ значительно сокращает время шлифования, так как оно осуществляется двумя дисками.
Шлифовальные станки
Это станки, используемые для автоматической обработки металлических поверхностей.
Основной принцип их работы состоит во вращательном движении режущего инструмента и поступательно-возвратном движении стола с зафиксированной на нем заготовкой. Абразивный диск срезает поверхностный слой металла, а движение стола в это время обеспечивает равномерность этого процесса. По всей площади заготовки срезанный слой одинаков.
Сама толщина снимаемого слоя (или глубина шлифовки) регулируется ручным или автоматическим смещением стола вверх или вниз. В некоторых типах станков глубина шлифовки может обеспечиваться смещением абразивного диска.
Стоит помнить, что в процессе шлифования быстро поднимается температура. Чтобы предотвратить порчу заготовки необходимо обеспечить подачу воды. Автоматические станки для шлифования, как правило, оснащены охлаждающей системой.
Технические характеристики шлифовальных станков
- Мощность привода. Чем она выше, тем скорость резания больше и, следовательно, больше производительность.
- Расстояние от оси шпинделя до рабочей поверхности стола. Этот показатель влияет на максимальную и финальную толщину заготовки, которую можно обработать на станке.
- Движение рабочего стола в вертикальной и горизонтальной плоскостях. От этого зависит ширина и длина шлифования.
- Размеры рабочего стола.
- Минимум и максимум в поперечной подаче.
- Точность обработки заготовки.
Типы станков
Станки подразделяются на типы в зависимости от тех видов шлифования, которые они производят.
- Круглошлифовальные.
Используются для обработки наружных и торцевых поверхностей заготовок цилиндрической и конической формы. Если шлифовальный диск может изменить угол поворота, то станок относится к универсальным, если нет – к простым. - Внутришлифовальные.
На таких станках обрабатывают внутренние поверхности деталей. - Плоскошлифовальные.
Используются для обработки плоских и сопряжённых с ними поверхностей. - Бесцентрошлифовальные.
Используются для бесцентрового шлифования. - Универсальные.
Объединяются в себе возможность круглого и плоского шлифования.
Полировка металла
Процедура полировки применяется для улучшения эстетических качеств и увеличения потребительской ликвидности. Она придает готовому изделию блеск и внешний лоск. Естественно исключает царапины, мелкие трещины, заусеницы, шероховатость и прочие дефекты. Результат полировки должен соответствовать требованиям ГОСТ 9.301-86.
По степени шероховатости, уровень которой определяется с помощью профилографа, выделяют классы полировки. Их 14 и они соответствуют ГОСТ 2789-73.
Может полировка иметь и практическое значение – для нанесения гальванического покрытия, которое используются для восстановления внешнего вида изделия, если оно эксплуатировалось длительное время и утратило свой первоначальный вид.
Способы полировки металла
- Механический.
Полировка производится с помощью дисков, содержащих мелкий абразив, лент и паст. Из минусов этого способа можно выделить значительную трудоемкость, ограниченения по сложности поверхности и сложность с автоматизацией процесса. - Химический.
В результате химической реакции на поверхности металла образуется защитная пленка, которая сглаживает небольшие неровности и придает блеск. Минусов этого способа много – токсичность, сложность с утилизацией, пожароопасность, сложность технологии, частое выявление брака. - Электрохимический.
Сочетание кислоты и электрического тока обеспечивает выравнивание микрорельефа поверхности метала. Огромным минусом являются большие затраты энергии, технологическая сложность, токсичность, пожароопасность и взрывоопасность. - Электролитно-плазменный способ.
Наиболее оптимальный, он с легкостью может быть автоматизирован. Большим плюсом этого метода является отсутствие токсичности, низкая пожароопасность, невысокая стоимость расходных материалов, производительность и высокий уровень качества готовых изделий.
Процесс полировки
На подготовительном этапе очищают поверхность заготовки от различных веществ и включений:
- с помощью крупных абразивов удаляются значительные наросты ржавчины;
- щеткой с жесткой щетиной счищают оставшиеся частички от обработки крупным абразивом и имеющиеся признаки окисления;
- обезжиривают поверхность при помощи растворителей;
- минеральные вещества с содержанием масла смывают щелочным раствором;
- при необходимости производят и электрохимическое очищение.
Сам процесс промышленной полировки зависит от выбранного способа.
Если речь идет о небольших объемах, то эффективно использовать для полировки полировочную машинку. Абразив, используемый для полировки должен быть мелким.
Этапы полирования полировочной машинкой
- При работе важно защитить лицо, так как в процессе брызги будут разлетаться на значительное расстояние. Поверхность металла, подлежащую обработке, и шлифовальный диск предварительно необходимо смочить в воде. Перед началом полировки шлифовальная машинка должна достичь определённого уровня оборотов, не менее 1400.
- В процессе обработки требуются периодические остановки в целях недопущения перегрева. Вода испаряется, поверхность шлифовального диска загрязняется частичками металла, поэтому во время перерыва диск промывается, удаляются посторонние включения, как с абразивной поверхности, так и с обрабатываемой поверхности.
- Для достижения блеска изделия на финишном этапе используется обработка диска с войлоком. Войлочная поверхность и обрабатываемая поверхность должны быть обработаны водой.
Если полировка металла производится в домашних условиях, и полировочной машинки нет, то можно использовать наждачную бумагу. Сначала для полировки используется крупный абразив с переходом к мелкому. На финальной стадии используют полироль, алмазную пасту для придания блеска и гладкости. Пасту наносят на салфетку и обрабатывают изделие из металла.
Оборудование для полировки
Для полировки в промышленных масштабах могут использоваться те же машинки, что и для шлифовки, но с дисками, имеющими мелкий абразив.
Виды станков:
- Полировально-шлифовальный станок снимает тончайший слой с металлической поверхности. Он используется для нержавейки, алюминия, латуни и т.д. По форме это плоские изделия, трубы, листы металла, экструдированные профили и прочее.
- Ленточно-полировальный станок используется исключительно для плоских изделий.
- Доводочные станки используются как для шлифования, так и для полировки. В процессе окончательной обработки станок производит доводку и притирку плоских и цилиндрических поверхностей, подгонку отверстий и полировку деталей с помощью вибрационных процессов, полировку при помощи эластичной ленты, водную и ультразвуковую обработку.
- Ручной полировальный станок часто используется в небольших мастерских и в быту. Он не подходит для полировки изделий в промышленных масштабах. Иногда для полировки используют дрель с прилепленным абразивным диском. Таким видом «полировочной» машинки работать неудобно, так как быстро устает рука, он тяжелый и неэргономичный. Но главный его минус в том, что регулировать обороты, а тем более устанавливать минимальные обороты очень сложно. Это, несомненно, сказывается на качестве полировки.
- К настольным домашним вариантам оборудования относится наждак, установленный на верстаке.
Технические особенности полировальных станков
Для полировки важно, чтобы машинка могла работать и на минимальных оборотах, ведь финишная обработка довольно деликатна по своей природе.
- Мощность приводного двигателя до 200 Вт, на производстве может достигать 1 кВт.
- Минимальная частота вращения абразивного диска – 15 оборотов в минуту.
- Диаметр кругов начинается от 250 мм.
Резюмируя, можно сделать вывод о том, что шлифовка металла производится в тех случаях, когда повреждения или дефекты существенны. Самым безопасным способом промышленного шлифования является электролизно-плазменный. Основное назначение шлифования металла – убрать слой, содержащий дефект и предотвратить его распространение вглубь металла.
Полировка же имеет своей задачей придать готовому изделию блеск и в некоторых случаях создать на поверхности защитный слой.
