抛光技术和抛光效果的判别.doc

抛光技术和抛光效果的判别一、前言 物件表面抛光处理，我们袓先几千年前就创造了一套精粹的抛光手艺。从大量出土文物的青铜器、玉器、金银器等表面，可以证明当时只有经过了抛光处理，才能使物件表面光滑、亮锃、更加美丽。随着时代的进步、科学技术的发展，现今要求表面进行抛光处理的范围更为广泛，从生活用具和装饰品，发展到机械制造、电子元件、航空航天器材和塑料、木材、石材、非金属材料和金属材料等，对表面抛光处理都有不同要求。为此，许多人将表面抛光处理称为“工业产品的美容师”。抛光处理已是一种专门技术，由于它涉及物理、化学、金相、材料结构和加工方式等多种学科，现已形成了一种边缘科学。近年来，国外推出了多种新型抛光材料和先进的抛光设备，国内也涌现了很多抛光材料和抛光设备的生产厂商，并有更多从事抛光的加工工厂，但对抛光技术作深入研究的不多，尤其对抛光后效果的判别，缺乏科学依据，大都是靠经验和目测。必美宜公司于二OO四年开始对这方面进行试验研究，累积了一些经验，现作简略介绍，供同行参考。二、抛光技术目前，物件表面抛光较多的是用手工抛光。它是在低转速的抛光轮上，先涂上适量的抛光腊，再调高抛轮转速，对物件表面进行抛磨。物件表面抛光处理，必备条件为抛光轮、抛光腊及抛光机。抛光轮的尺寸、材料、结构、转速(相对的线速度)，和抛光腊的特性及物件本身的材料和表面形状，操作者熟练程度，都将直接影响抛光性能和抛光效果。目前表面抛光处理，常分粗抛(Cutting)、中抛(Cut & Colouring)、精抛(Colouring)、超精光抛(Super Colouring)和超镜光抛(Super Mirror Finishing)。为此，物件抛光处理要达到上述不同效果，选用何种型号的抛光轮，配合何种特性的抛光腊，采用怎样的工艺参数和流程，才能获得最经济、最有效的抛光效果，这就是抛光技术。为了提高抛光效率和节省人力，市场上已有多种型式或型号的自动抛光机。如圆盘式自动抛光机、往复平面直线形自动抛光机、铝/不锈钢板材双轴自动抛光机、管材自动抛光机等。目前，较先进的自动抛光有用机械手操作的和机器人操作的抛光设备。自动抛光机一般是用液态腊或专用的抛光腊进行抛磨。三、抛光材料手工抛光主要材料为抛光腊和抛光轮。目前抛光腊按其所含的磨料分类，大致可分为：1. 硅藻土类(Tripoli)2. 石英粉类(Silica)3. 氧化铝类(Alumina Oxide)4. 氧化铬类(Green Chrome Oxide)固体抛光腊如果按其效果来分，可分为粗抛腊、中抛腊、精抛腊、超精光腊、超镜光腊等五种，但国内商业上，又习惯用颜色来分，如黄腊、紫腊、青腊、小白腊等。至今国内外尚无统一的规定，均是由各生产厂自己命名或编号。目前，市场上可能有近千种不同牌号，真是五花八门，其形状、尺寸、颜色、质量各不相同。所以抛光技术的第一关，是如何选定抛光腊。抛光轮，除了按不同规格、尺寸，如内外直径、厚度、层数、最高转速和旋转方向等规定外，按材料和形状大致可分为：1. 布轮类它用棉布、白纺布、牛仔布、彩色杂布等布料制作。其结构形状有：波浪式(Cotton Wave Buff)、褶皱式(Ventilated Pleat Buff)、手指式(Finger Cotton Buff)等布轮。另外，还有风布轮(Ventilated Cotton Buff)、平面牛仔布轮(Cotton Piece Buff)、平面彩布轮(Cotton Piece Buff)、扣布轮(Cotton Loose Buff)、袋形布轮(Cotton Pocket Section Buff)等，目前国外有几种新的结构形式抛轮，例如外径1米褶皱式特大布轮，它用于机器人抛光设备上。2. 麻轮类它用麻布制作。其结构形状有：平面纯麻轮(Plain Sisal Buff)、斜纹麻轮(Bias Sisal Buff)、U-波麻轮(U-Wave Sisal Buff)、波状麻轮(Corrugated Sisal Buff)、褶皱麻轮(Ventilated Pleat Sisal Buff)、风麻轮(Ventilated Sisal Buff)、手指麻轮(Finger Sisal Buff)、平面夹布麻轮(Twill Sisal Sewn Disc)、纤维麻轮(Fabric Sisal Buff)、组钉麻轮(Sisal Sewn Disc)等。3. 麻绳轮类它用麻绳制作。有麻绳轮(Sisal Cord Buff)、麻绳风轮(Ventilated Sisal Cord Buff)、钢心麻绳轮(Sisal Cord Buff / MC)等。4. 不织布轮类它用不同磨料、人造纤维和黏合剂压制而成，商业上也称尼龙轮。现有尼龙片轮(Non-Woven Flap Brush)、尼龙风轮(Ventilated Non-Woven Buff)和各种异形尼龙轮。近年来，许多生产厂商采用碳化硅、氧化铝等磨料和各种特殊纤维，制成各种型号的不织布抛光轮，适用于多类物件的抛光。四、抛光效果的判别抛光处理后，表面效果的判别一直是一个难题。我们于2004年开始研究一种模拟试验方法。设计试制了一台半自动抛光性能试验机，它设有无级调节抛轮转速和试片横向往复移动速度等自动控制系统及试片相对在抛轮上压力的调节装置。试片可用不同材料制成，其规格为100mm X 80mm X 1mm厚的板材。不同的抛光腊和抛轮对不同材料的试片如不锈钢、铝板、黄铜板、塑料板，可在试验机上进行模拟的抛光性能试验。通过试验，用精密的光泽度仪、粗糙度仪等设备，对试片进行测试，并根据测得的光泽度、粗糙度、切削能力以及上腊量、上腊率等数据，判别其抛光效果。近年来，通过不同抛轮和腊组合的千余次试验，证明试验机测得数据重复性较好，可以依此判别其抛光效果。现将取得成果的几种试验简介如下。1. Pme光泽度的分级抛光效果的判别以光泽度和粗糙度为主要数据。为此，首先制定了本公司的光泽度分级准则。见图一：图一 PME抛光光泽度分级图其评级方法为：例如，当抛光后试片表面光泽度测得为A=980gu，查图一可知，它在4级与5级之间，因其级差为50gu，经计算：(1).980 950 = 30gu；(2).30 50 = 0.6级，可知A = 980gu相对Pme分级为：4级 + 0.6级 = 4.6级。光泽度分级有了依据，经过数据的收集和统计分析，制订了粗、中、精等档次抛磨后应达到的光泽度范围和对应的粗糙度，见图二： 图二各档抛磨要求达到的光泽度、粗糙度范围2. 抛光腊质量验收准则有了分级准则就可编制抛光腊质量验收准则，其方法是对本公司生产的抛光腊，按每批抽样一条进行抛光性能测试，累积大量数据后，进行分析统计求得标准偏差和最高、最低值，依此制订该产品的抛光性能验收准则。3.不同材料的抛光工艺试验有了抛光效果判别的依据，就可研究不同产地材料的抛光工艺，推荐需用的抛轮、抛光腊及抛光工艺最佳组合方案。我们在试验机上作过中国、芬兰、日本、韩国等多个国家生产的S304、S316及S410不锈钢材料及几个国家生产的铜及铝材的抛光工艺试验。以不锈钢S316为例，经过试验已取得抛光效果达到粗抛、中抛、及精抛要求的最佳工艺方案。 a.粗抛试验。用不同抛轮、腊条、转速、试片压力、往复趟数等组合成18种工艺，通过试验达到PME粗抛要求 (即PME 25级) 的，有三种最佳组合方案，见图三：b. 中抛试验。另用18种工艺试验，达到PME中抛要求(即PME57级)的有3组最佳方案，见表一。试片产地抛光腊工艺编号光泽度 gu粗糙度 m中国 S316G22中抛-181083.00.024芬兰 S316FG22中抛-141111.00.022日本 S316FG9中抛-131130.00.027 c. 精抛试验：用16种工艺试验，达到PME精抛要求（即PME78级）有三种最佳工艺方案，见表二。试片产地抛光腊工艺编号光泽度 gu粗糙度 m中国 S316W12精抛-511540.017芬兰 S316W38精抛-1211710.019日本 S316W12精抛-1611800.016通过这种试验，我们掌握了这套最佳方案的选取方法。目前，我们可以根据客户的不同要求，经过设计、试验，可以有把握地推荐不同材料的最佳组合抛光工艺。4.新原料、新产品的抛光效果的判别在试验机上，可以分别对研制的新材料、新产品的抛光轮或抛光腊进行抛光性能试验，从而判别其抛光效果是否达到预期要求。最近本公司对原生产的一种抛光腊，拟改用一种国内试制的新原料，经过四次改进，用最后一次试制的原料制成的腊条，经测试其抛光性能和抛光效果已基本符合原抛光腊的要求（见表三），从而可判定新原料试制是成功的。顺序项 目原抛光腊样本试制的样本备 注1光泽度gu镜面底试片11391142 砂纹底试片10431059 2粗糙度 m0.0130.012 3切削能力 m0.0600.061 4上腊量 g/次0.91.0 5供腊量 g/次1.11.1 6上腊率 %81.890.9 五.小结 经过近年来对抛光性能测试、抛光效果判别的研究，已试制成功一台抛光