6 wirksame Techniken zum Polieren von Formen für makellose Oberflächen | MachineMFG

6 wirksame Techniken zum Polieren von Formen für makellose Oberflächen

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Das Polieren verbessert nicht nur das Aussehen des Werkstücks, sondern auch seine Korrosions- und Abriebfestigkeit an der Materialoberfläche.

Darüber hinaus kann es zusätzliche Vorteile für Kunststoffformen bringen, wie z. B. eine leichtere Entnahme des fertigen Produkts und eine Verkürzung der Produktionszykluszeit. Das Polieren ist daher ein entscheidender Schritt bei der Herstellung von Kunststoffformen.

Methoden zum Polieren von Formen

Arten von Polierverfahren für Formen

Gegenwärtig werden die folgenden 6 Poliermethoden üblicherweise angewandt:

1.1 Mechanisches Polieren

Mechanisches Polieren ist eine Technik, bei der überstehendes Material von der Oberfläche eines Werkstücks durch Schneiden entfernt wird, um eine glatte Oberfläche zu erhalten. Dies wird in der Regel manuell mit Werkzeugen wie Schleifsteinen, Wollrädern und Schleifpapier erreicht.

Für spezielle Teile wie rotierende Oberflächen können Hilfswerkzeuge wie Drehtische eingesetzt werden. Wenn eine hohe Oberflächenqualität erforderlich ist, kann das ultrapräzise Schleifpolieren eingesetzt werden. Bei diesem Verfahren wird ein spezielles Schleifwerkzeug in einer Schleifpolierflüssigkeit, die Schleifmittel enthält, gegen das Werkstück gepresst und einer Hochgeschwindigkeitsrotation unterzogen.

Dieser Prozess kann dazu führen, dass ein Oberflächenrauhigkeit von Ra0,008μm, der höchsten unter den verschiedenen Poliermethoden, und wird üblicherweise für Formen von optischen Linsen verwendet.

Methoden zum Polieren von Formen

1.2 Chemisches Polieren

Das chemische Polieren ist ein Verfahren, bei dem die Oberfläche des Materials geglättet wird, indem die mikroskopisch erhabenen Teile in einem chemischen Medium aufgelöst werden, wobei sie im Vergleich zu den konkaven Teilen bevorzugt aufgelöst werden.

Der Hauptvorteil dieser Methode besteht darin, dass sie keine komplizierte Ausrüstung erfordert und Werkstücke mit komplizierten Formen polieren kann, und dass sie sehr effizient ist, da sie mehrere Werkstücke gleichzeitig polieren kann.

Die größte Herausforderung beim chemischen Polieren ist die Zubereitung der Polierlösung.

Das chemische Polieren führt in der Regel zu einer Oberflächenrauhigkeit von mehreren 10μm.

1.3 Elektrolytisches Polieren

Das Grundprinzip der elektrolytisches Polieren ähnelt dem chemischen Polieren insofern, als die Oberfläche durch die selektive Auflösung des Materials mit den winzigen hervorstehenden Teilen auf der Oberfläche geglättet wird. Im Vergleich zum chemischen Polieren liefert das elektrolytische Polieren ein besseres Ergebnis, da der Effekt der Kathodenreaktionen eliminiert wird.

Die elektrochemische Polierverfahren ist in zwei Schritte unterteilt:

(1) Makro-Polieren.

Das gelöste Produkt diffundiert in den Elektrolyten, und die Oberflächenrauhigkeit des Materials nimmt ab, Ra> 1 μm.

(2) Mikro-Polieren.

Anodisch polarisiert, verbesserte Oberflächenhelligkeit, Ra <1μm.

Methoden zum Polieren von Formen

1.4 Polieren mit Ultraschall

Das Werkstück wird in eine Schleifmittelsuspension gelegt und in einem Ultraschallfeld positioniert, wo das Schleifmittel durch Ultraschallschwingungen auf der Oberfläche des Werkstücks geschliffen und poliert wird.

Bearbeitung mit Ultraschall hat eine minimale Makrokraft und verursacht keine Verformung des Werkstücks, aber es kann schwierig sein, das Werkzeug herzustellen und zu installieren.

Die Ultraschallbearbeitung kann mit chemischen oder elektrochemischen Verfahren kombiniert werden. Bei der Kombination mit Lösungskorrosion und Elektrolyse werden Ultraschallschwingungen eingesetzt, um die Lösung zu rühren und gelöste Produkte auf der Oberfläche des Werkstücks aufzulösen, wodurch eine gleichmäßige Korrosion oder ein Elektrolyt in der Nähe der Oberfläche gewährleistet wird.

Die Kavitation der Ultraschallwellen in der Flüssigkeit kann auch den Korrosionsprozess unterdrücken, so dass sie für die Oberflächenaufhellung von Vorteil ist.

1.5 Flüssigpolieren

Flüssigpolieren ist ein Verfahren, bei dem die Oberfläche eines Werkstücks mit Hilfe einer mit hoher Geschwindigkeit fließenden Flüssigkeit poliert wird, die Schleifpartikel enthält. Die Schleifpartikel in der Flüssigkeit waschen die Oberfläche des Werkstücks ab, um eine polierte Oberfläche zu erhalten.

Zu den gängigen Methoden gehören:

  • Abrasivstrahlverfahren
  • Flüssigkeitsstrahlverarbeitung
  • hydrodynamisches Schleifen

Beim hydrodynamischen Schleifen wird das flüssige Medium, das Schleifpartikel enthält, durch hydraulischen Druck dazu gebracht, schnell über die Oberfläche des Werkstücks hin und her zu fließen.

Das Medium besteht in erster Linie aus speziellen Verbindungen, die unter niedrigem Druck gut fließfähig sind, und aus Schleifmitteln. Als Schleifmittel kann zum Beispiel Siliziumkarbidpulver verwendet werden.

1.6 Magnetisches Schleifen und Polieren

Beim magnetischen Schleifen und Polieren werden magnetische Schleifmittel verwendet, um unter dem Einfluss eines Magnetfeldes Schleifbürsten zu bilden und Werkstücke zu polieren. Diese Methode zeichnet sich durch hohe Bearbeitungseffizienz, hervorragende Qualität, einfache Kontrolle der Bearbeitungsbedingungen und gute Arbeitsbedingungen aus. Mit einem geeigneten Schleifmittel kann eine Oberflächenrauhigkeit von Ra0,1μm erreicht werden.

Bei der Bearbeitung von Kunststoffformen unterscheidet sich das erforderliche Polieren von der Oberflächenpolitur in anderen Branchen. In der Tat sollte das Polieren von Formen als Spiegelbearbeitung bezeichnet werden. Dieser Prozess erfordert nicht nur hohe Polierstandards, sondern auch strenge Anforderungen an die Ebenheit, Glätte und geometrische Genauigkeit der Oberfläche. Im Gegensatz dazu erfordert das Oberflächenpolieren im Allgemeinen nur eine glänzende Oberfläche.

Der Standard der Spiegelverarbeitung ist in vier Stufen unterteilt:

  • AO = Ra0,008μm
  • A1 = Ra0.016μm
  • A3 = Ra0,032μm
  • A4 = Ra0.063μm

Da es schwierig ist, die geometrische Genauigkeit der Teile mit Methoden wie elektrolytischem Polieren und Flüssigkeitspolieren genau zu kontrollieren, kann die Oberflächenqualität, die mit Methoden wie chemischem Polieren, Ultraschallpolieren und Magnetpolieren erzeugt wird, den Anforderungen nicht entsprechen. Daher wird in erster Linie das mechanische Polieren eingesetzt, um Spiegelpolieren von Präzisionswerkzeugen.

Methoden zum Polieren von Formen

Grundlegende Verfahren für das mechanische Polieren

Um hochwertige Polierergebnisse zu erzielen, sind hochwertige Polierwerkzeuge und Zubehör wie Schleifsteine, Schleifpapier und Diamantschleifpaste unerlässlich. Die Wahl der Poliermethode hängt vom Zustand der Oberfläche nach vorangegangenen Bearbeitungsschritten ab, z. B. Zerspanung, Funkenerosion, Schleifen usw.

Der allgemeine Prozess des mechanischen Polierens läuft wie folgt ab:

1. Grobpolieren

Nach dem Fräsen, Erodieren, Schleifen und anderen Bearbeitungen kann die Oberfläche mit einer rotierenden Oberflächenpoliermaschine oder einer Ultraschallschleifmaschine mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 35.000-40.000 U/min poliert werden. Die übliche Methode besteht darin, die weiße Funkenschicht mit einer Scheibe von 3 mm Durchmesser und WA #400 zu entfernen.

Danach folgt das manuelle Schleifen mit Schleifsteinen, wobei Schleifsteinstreifen mit Kerosin als Schmier- oder Kühlmittel verwendet werden. Die allgemeine Reihenfolge ist #180 bis #240, #320, #400, #600, #800 und #1000. Viele Formenbauer entscheiden sich jedoch dafür, mit #400 zu beginnen, um Zeit zu sparen.

2. Semi-präzises Polieren

Beim Semi-Präzisionspolieren werden hauptsächlich Schleifpapier und Kerosin verwendet. Die verwendeten Schleifpapiere haben Nummern: #400, #600, #800, #1000 und #1200, sowie #1500. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass das Schleifpapier #1500 nur für gehärteten Formenstahl (über 52HRC) und nicht für vorgehärteten Stahl geeignet ist, da es zu Verbrennungen auf der Oberfläche von vorgehärtetem Stahl führen kann.

3. Feinpolieren

Diamant-Polierpaste wird vorwiegend für das Feinpolieren verwendet. Wenn eine Poliertuchscheibe in Verbindung mit Diamantschleifpulver oder -paste zum Schleifen verwendet wird, ist die typische Schleifsequenz 9μm (#1800) bis 6μm (#3000) bis 3μm (#8000). Die 9μm-Diamantschleifpaste und das Poliertuchrad können die von #1200 und #1500-Schleifpapier hinterlassenen Haarrisse entfernen.

Das anschließende Polieren erfolgt mit einem klebrigen Filz und Diamantschleifpaste, beginnend mit 1μm (#14000), gefolgt von 1/2μm (#60000) und schließlich 1/4μm (#100000). Das Polieren mit einer Genauigkeit von 1 μm oder mehr sollte in einem Reinraum in der Formenbauwerkstatt durchgeführt werden, um Verunreinigungen zu vermeiden, die die hochpräzise polierte Oberfläche nach stundenlanger Arbeit beschädigen könnten.

Um eine noch präzisere Politur zu erzielen, ist eine absolut saubere Umgebung erforderlich, da selbst kleine Mengen von Staub, Rauch, Schuppen und Sabber das Endergebnis negativ beeinflussen können.

Zu beachtende Probleme beim mechanischen Polieren

Achten Sie beim Polieren mit Schleifpapier auf die folgenden Punkte:

1) Das Polieren mit Schleifpapier erfordert die Verwendung von Korkstäben oder Bambusstäben. Beim Polieren runder oder kugelförmiger Oberflächen ist die Verwendung von Korkstäben besser geeignet, um den Bogen der Oberfläche auszugleichen. Härtere Stäbe, wie z. B. Kirschholz, eignen sich besser zum Polieren flacher Oberflächen. Die Enden der Holzleiste sollten so beschnitten werden, dass sie mit der Form der Stahloberfläche übereinstimmen, damit die scharfe Kante der Holzleiste, die tiefe Kratzer auf der Stahloberfläche hinterlässt.

2) Beim Wechsel zwischen verschiedenen Schleifpapiersorten sollte die Polierrichtung von 45° auf 90° geändert werden, um zwischen den Streifen und Schatten zu unterscheiden, die das vorherige Schleifpapier hinterlassen hat. Vor dem Wechsel muss die Polierfläche gründlich mit einer Reinigungslösung abgewischt werden, z. B. mit 100%, einem mit Alkohol angefeuchteten Baumwolltuch, da jedes kleine Körnchen, das auf der Oberfläche zurückbleibt, den gesamten Poliervorgang ruinieren kann. Dieser Reinigungsschritt ist auch wichtig, wenn man vom Sandpapierpolieren zum Diamantpolieren übergeht. Alle Partikel und Kerosin müssen vollständig entfernt werden.

3) Um Kratzer und Verbrennungen auf der Oberfläche des Werkstücks zu vermeiden, ist beim Polieren mit Schleifpapier #1200 und #1500 besondere Vorsicht geboten. Es sollte eine leichte Belastung verwendet werden, und die Oberfläche sollte in zwei Schritten poliert werden. Beim Polieren mit jeder Art von Schleifpapier sollten zwei Umdrehungen in zwei verschiedenen Richtungen zwischen 45° und 90° durchgeführt werden.

Achten Sie beim Diamantschleifen und -polieren auf die folgenden Punkte:

Dieses Polieren sollte mit möglichst geringem Druck erfolgen, insbesondere beim Polieren von vorgehärteten Stahlteilen und bei Verwendung von feiner Schleifpaste. Die empfohlene Belastung für das Polieren mit der Schleifpaste #8000 liegt zwischen 100 und 200 g/cm², aber es kann schwierig sein, diesen Druck konstant zu halten. Zur Erleichterung können Sie die Holzstange mit einem schmalen Griff versehen, z. B. indem Sie ein Kupferstück anbringen oder einen Teil der Bambusstange abschneiden, um sie weicher zu machen. So können Sie den Polierdruck besser kontrollieren und verhindern, dass der Druck auf die Formoberfläche zu hoch wird.

Beim Schleifen und Polieren mit Diamant sollte nicht nur die Arbeitsfläche sauber sein, sondern auch die Hände des Arbeiters sollten gründlich gereinigt werden. Jeder Poliervorgang sollte nicht zu lange dauern, denn je kürzer die Zeit, desto besser das Ergebnis. Wenn der Poliervorgang zu lange dauert, kann es zu "Orangenhaut" und "Lochfraß" kommen. Um qualitativ hochwertige Polierergebnisse zu erzielen, sollten Sie Methoden und Werkzeuge vermeiden, die während des Poliervorgangs Wärme erzeugen, wie z. B. eine Polierscheibe. Die von einer Polierscheibe erzeugte Hitze kann leicht zu "Orangenhaut" führen.

Es ist wichtig, die Oberfläche des Werkstücks zu reinigen und alle Schleif- und Schmiermittel zu entfernen, wenn der Poliervorgang abgeschlossen ist. Anschließend sollte eine Rostschutzschicht auf die Oberfläche aufgetragen werden. Die Qualität des Polierens hängt vor allem von der Poliertechnik ab, die größtenteils manuell durchgeführt wird. Weitere Faktoren, die sich auf die Qualität des Polierens auswirken können, sind das Material der Form, der Zustand der Oberfläche vor dem Polieren und der Wärmebehandlungsprozess.

Hochwertiger Stahl ist eine notwendige Voraussetzung für eine gute Polierqualität. Wenn die Oberflächenhärte des Stahls ungleichmäßig ist oder unterschiedliche Merkmale aufweist, kann das Polieren oft schwierig sein. Auch das Vorhandensein verschiedener Einschlüsse und Poren im Stahl macht das Polieren schwierig.

Einfluss der unterschiedlichen Härte auf den Polierprozess

Mit zunehmender Härte wird das Schleifen schwieriger, führt aber zu einer glatteren Oberfläche nach dem Polieren.

Mit zunehmender Härte steigt auch die Zeit, die benötigt wird, um beim Polieren eine geringere Rauheit zu erreichen.

Je höher die Härte ist, desto geringer ist die Gefahr, dass die Oberfläche überpoliert wird.

Methoden zum Polieren von Formen

Einfluss der Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks auf den Polierprozess

Bei der Bearbeitung von Stahl kann die Oberfläche durch die Hitze beschädigt werden, Eigenspannungoder andere Faktoren während des Zerkleinerungsprozesses. Falsch Schnittparameter kann sich ebenfalls negativ auf das Polierergebnis auswirken.

Die Oberfläche nach dem Funkenerodieren (EDM) ist schwieriger zu schleifen als eine Oberfläche, die einer normalen Bearbeitung oder Wärmebehandlung unterzogen wurde. Um die Bildung einer gehärteten Schicht auf der Oberfläche zu vermeiden, sollte am Ende des Erodiervorgangs ein Präzisionsentgraten durchgeführt werden.

Bei einer unsachgemäßen Erodierbearbeitung kann eine bis zu 0,4 mm tiefe, wärmebeeinflusste Schicht entstehen, die eine höhere Härte als die Matrix aufweist und entfernt werden muss. Um die besten Polierergebnisse zu erzielen, wird empfohlen, einen groben Schleifprozess hinzuzufügen, um die beschädigte Oberflächenschicht vollständig zu entfernen und eine glatte Oberfläche zu schaffen. Metalloberfläche als Grundlage für die Politur.

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