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拋光是指利用機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)的作用,使工件表面粗糙度降低,以獲得光亮、平整表面的加工方法。拋光工藝有著悠久的歷史,在古代,人們就對(duì)石器、玉器等進(jìn)行拋光,在現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)為了得到漂亮的產(chǎn)品外觀,拋光工藝更加廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)中。
拋光工藝分類及特點(diǎn) 拋光工藝主要有:機(jī)械拋光、化學(xué)拋光、電解拋光、納米拋光、超聲波拋光、磁流變拋光等。 機(jī)械拋光 ▍機(jī)械拋光:靠切削、材料表面塑性變形去掉被拋光后的凸部而得到平滑面,一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等,以手工操作為主,需在專用拋光機(jī)上進(jìn)行,拋光機(jī)主要由一個(gè)電動(dòng)機(jī)和被帶動(dòng)的一個(gè)或兩個(gè)拋光盤組成,轉(zhuǎn)速200~600d/min,拋光盤上鋪以不同材料的拋光布。 ▍特點(diǎn): 1、成本低、操作簡(jiǎn)單,但效率低,拋光表面不均勻,拋光時(shí)間難掌握,適宜小面積的表面處理; 2、采用機(jī)械拋光手段可以使金屬表面的粗糙度值Ra=0.3~3.0μm 化學(xué)拋光 ▍化學(xué)拋光:化學(xué)拋光是一個(gè)表層溶解的過程,化學(xué)試劑對(duì)樣品表面凹凸不平區(qū)域的選擇性溶解作用消除磨痕、浸蝕整平的方法,試樣經(jīng)化學(xué)拋光后可直接在顯微鏡下觀察。 ▍優(yōu)點(diǎn): 1、設(shè)備簡(jiǎn)單、加工后零件表面的粗糙度值均勻一致; 2、操作簡(jiǎn)單,可同時(shí)拋光很多工件; 3、效率高,而且可以拋光形狀復(fù)雜的工件。 ▍缺點(diǎn): 化學(xué)拋光所用溶液的調(diào)整和再生比較困難,在應(yīng)用上受到限制,而且在化學(xué)拋光過程中,硝酸散發(fā)出大量黃棕色有害氣體,對(duì)環(huán)境污染非常嚴(yán)重?;瘜W(xué)拋光得到的表面粗糙度一般為幾十μm。 電解拋光 ▍電解拋光:又稱電化學(xué)拋光,以被拋光工件為陽(yáng)極,不溶性金屬為陰極,在適當(dāng)?shù)碾娊庖褐泻瓦m當(dāng)電流密度下,陽(yáng)極首先發(fā)生溶解,工件表面逐漸整平,從而達(dá)到工件增大表面光亮度的效果。即靠選擇性的溶解材料表面微小凸出部分,使表面光滑。 ▍優(yōu)點(diǎn): 1、內(nèi)外色澤一致,光澤持久,可加工硬質(zhì)材料、軟質(zhì)材料以及薄壁、形狀復(fù)雜、細(xì)小的零件和制品; 2、拋光量很小,拋光后的尺寸精度和形狀精度可控制在0.01mm以內(nèi); 3、拋光率高,拋光速度不受材料的軟硬而影響; 4、工藝簡(jiǎn)單,操作容易,設(shè)備簡(jiǎn)單,投資小。 ▍缺點(diǎn): 1、在拋光前處理較為復(fù)雜及電解液的通用性差,使用壽命短和強(qiáng)腐蝕性及難處理等,電解拋光的應(yīng)用范圍受到一定的限制; 2、無法消除原表面的“粗波紋”,對(duì)工件表面的基體粗糙度有要求,一般應(yīng)為Ra1.6以下才好。 納米拋光 ▍納米拋光:納米拋光被稱為等離子納米拋光,在專門的自動(dòng)化控制設(shè)備中進(jìn)行,等離子就是在高溫高壓下,拋光劑水溶,但是在高溫高壓下,電子會(huì)脫離原子核而跑出來,原子核就形成了一個(gè)帶正電的離子,當(dāng)這些離子達(dá)到一定數(shù)量的時(shí)候可以成為等離子態(tài),等離子態(tài)能量很大,當(dāng)這些等離子和要拋光的物體摩擦?xí)r,頃刻間會(huì)使物體達(dá)到表面光亮的效果。 ▍特點(diǎn): 1、納米拋光加工費(fèi)用低,有利于推廣,并且對(duì)加工環(huán)境無污染; 2、簡(jiǎn)單易行,采用專門的自動(dòng)化控制設(shè)備,降低人工成本; 3、效率高,效果好,其精度控制極高,尺寸影響小,通??煽刂圃?.1μm/min,拋光均勻,使整個(gè)工件表面和死角部位都可以達(dá)到一致的鏡面效果; 4、適用面廣,等離子納米拋光可以適用的行業(yè)有手機(jī)電子、集成電路制造、運(yùn)動(dòng)器材(高爾夫球具)、眼鏡制造、醫(yī)療器械、手表飾品、汽車配件、LED 制程、數(shù)碼配件、航空航天等行業(yè)。 超聲波拋光 ▍超聲波拋光:大于16000Hz的聲波被稱為超聲波,用于加工和拋光的超聲波頻率為16000-25000Hz,與普通聲波相比,超聲波頻率高、波長(zhǎng)短、能量大和較強(qiáng)的束射性。超聲波拋光是利用工具端面作超聲頻振動(dòng),迫使磨料懸浮液對(duì)硬脆材料表面機(jī)械加工的一種方法。 ▍特點(diǎn): 1、適用于加工硬脆材料和不導(dǎo)電的非金屬材料; 2、工具對(duì)工件的作用力和熱影響較小,不產(chǎn)生變形、燒傷和變質(zhì)層; 3、加工精度達(dá)0.01-0.02mm,粗糙度達(dá)1-0.1μm; 4、可以拋光薄壁、薄片、窄縫和低剛度的零件;設(shè)備簡(jiǎn)單,使用維修方便。 磁流變拋光 ▍磁流變拋光:磁流體拋光技術(shù)是一種新興的先進(jìn)加工技術(shù),磁性顆粒、表面活性劑、以及其它一些添加劑按照一定比例分散在基載液中形成懸濁液,當(dāng)施加磁場(chǎng)時(shí),磁性顆粒成鏈狀或纖維狀排列,導(dǎo)致整個(gè)流體的粘度增大,表現(xiàn)出類固體的特性;當(dāng)磁場(chǎng)消失時(shí),磁性顆粒又恢復(fù)到原來分散的自由狀態(tài),整個(gè)體系又恢復(fù)流體的狀態(tài),“液固轉(zhuǎn)變”的過程在毫秒間就能完成。當(dāng)在流體中加入一定的磨料顆粒時(shí),磁流變液就具有研磨拋光的作用,根據(jù)拋光物件的不同,可以選擇不同的基載液與磨料顆粒。 ▍特點(diǎn): 1、能夠達(dá)到極低的粗糙度,一般用于精密光學(xué)鏡頭的拋光; 2、由于整個(gè)工件都處于液體當(dāng)中,拋光熱量容易散出,不會(huì)在工件局部位置造成過熱,有利于避免拋光產(chǎn)生橘皮; 3、整個(gè)工件各部分都與流體均勻接觸,能夠保證拋光效果均勻一致,且不受工件形狀限制。 拋光的應(yīng)用 隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,拋光不再僅僅局限于石材等傳統(tǒng)材料的應(yīng)用,還廣泛應(yīng)用于當(dāng)今工業(yè)社會(huì)大量使用的金屬材料、陶瓷材料、塑料、玻璃等。 金屬材料的拋光 ▍金屬材料的拋光:金屬材料的拋光方法很多,但在工業(yè)生產(chǎn)中以機(jī)械拋光、化學(xué)拋光、電化學(xué)拋光為主。其中,電化學(xué)拋光技術(shù)主要在金屬精加工、電鍍涂飾表面預(yù)處理、金相樣品制備及那些需要控制表面質(zhì)量與粗糙度的領(lǐng)域,具有機(jī)械拋光、化學(xué)拋光等技術(shù)無可比擬的高效率,加工后的表面具有無硬化層、光亮度高、美觀并耐蝕等特點(diǎn),幾乎所有的金屬材料都適合電化學(xué)拋光。 ▍應(yīng)用案例:蘋果6手機(jī)鋁合金外殼,經(jīng)過CNC精雕成型,研磨處理,高光,本色電鍍,遮蓋,陽(yáng)極,退遮成一個(gè)完整的手機(jī)外殼面板。鋁合金鏡面拋光是相對(duì)比較有難度的,利用手拋是完全無法實(shí)現(xiàn)其要求的,平面研磨機(jī)鏡面拋光的過程主要分為二道工序:第一道,白色拋光皮+氧化鋁粗拋液,使表面形成一個(gè)亞光面。第二道,阻尼布+二氧化硅拋光液,在短短十分鐘內(nèi)達(dá)到一個(gè)理想的超鏡面。 陶瓷材料的拋光 ▍陶瓷材料的拋光:新型陶瓷材料在性能上有其獨(dú)特的優(yōu)越性,因此從手機(jī)外殼到航天設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域都受到了越來越廣泛的應(yīng)用,在陶瓷材料的超精加工與光整加工中,研磨、拋光加工有著不可替代的位置,陶瓷材料的拋光主要有研磨拋光、采用激光加工以及超聲波拋光等。 ▍應(yīng)用案例:小米5采用了微晶鋯陶瓷機(jī)身,需要經(jīng)過正面和外弧拋光,工藝流程為局部研磨—整體研磨—粗拋—細(xì)拋—清潔—檢驗(yàn),由于陶瓷機(jī)身硬度大,而且陶瓷表面有較強(qiáng)吸光性,普通拋光難以達(dá)到鏡面拋光效果。機(jī)身采用金剛石粉(珠)濕法拋光,分別對(duì)機(jī)身的平面和手機(jī)外框進(jìn)行打磨拋光。經(jīng)過313分鐘、千萬轉(zhuǎn)的循環(huán)研磨,機(jī)身光滑平整,色澤圓潤(rùn)。
塑料的拋光 ▍塑料的拋光:隨著塑膠制品日益廣泛的應(yīng)用,對(duì)塑料模具的表面質(zhì)量要求也越高,往往要求達(dá)到鏡面拋光度,塑料模具的拋光不僅增加工件的美觀,而且能夠改善材料表面的耐腐蝕性、耐磨性,還可以使模具擁有其它優(yōu)點(diǎn),同時(shí)可以使塑膠制品易于脫模,減少生產(chǎn)注塑周期。因而拋光在塑料模具制造過程中是很重要的一道工序。機(jī)械拋光、化學(xué)拋光、電解拋光、超聲波拋光等均可用于塑料的拋光處理。 ▍應(yīng)用案例:聚酯瓶外觀成透明色,有玻璃質(zhì)感,使用拋光工藝加工后可以增加透明度且使表面更加光滑細(xì)膩,具體操作步驟是,先用砂紙去除塑料管坯表面瑕疵,再用3M金字塔砂紙借助干磨機(jī)研磨,最后采用拋光膏進(jìn)行清洗,經(jīng)過這些工序后出來的產(chǎn)品會(huì)猶如玻璃般光澤透明。這些產(chǎn)品通常用于食品的包裝。 玻璃的拋光 ▍玻璃的拋光:玻璃拋光加工的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)是由拋光效率,被加工玻璃邊的尺寸精度、光亮度以及拋光磨具消耗情況或拋光磨具使用壽命來表征的。雖然玻璃磨邊機(jī)性能、磨削拋光方式、冷卻方式、轉(zhuǎn)速,玻璃本身的內(nèi)在質(zhì)量以及操作人員的技術(shù)水平也會(huì)影響玻璃拋光的光亮度,拋光效率等,但是最根本的是選擇合適的拋光磨具,以滿足玻璃邊拋光的技術(shù)要求。 ▍應(yīng)用案例:手機(jī)觸摸屏玻璃研磨拋光加工是對(duì)不平整玻璃表面進(jìn)行加工,使之具有平整而較為光潔的表面;常見步驟為粗磨、精磨和精拋。粗磨是用顆粒尺寸相對(duì)較大的磨料將玻璃表面或制品表面粗糙不平或成形時(shí)余留部分的玻璃磨去,去除毛坯的大部分余量,最后所達(dá)到的效果要保持到大致的幾何形狀與粗糙度;精磨是發(fā)生在粗磨的基礎(chǔ)上,又是為拋光準(zhǔn)備的一步,結(jié)果是能夠保持最精確的幾何形狀以及精細(xì)的裂紋深度;拋光是最后一個(gè)工序過程,也是最終實(shí)現(xiàn)光學(xué)表面層實(shí)現(xiàn)的最后一個(gè)部分,前提下前兩者必須要為最后一步拋光做好準(zhǔn)備,使得在整個(gè)拋光過程當(dāng)中,盡量去除精磨與粗磨所留下的破環(huán)層,實(shí)現(xiàn)光學(xué)表面最理想效果。 |