No processo de diversificação e modernização dos produtos industriais, a melhoria da qualidade dos moldes, que impacta diretamente a qualidade do produto, é uma tarefa crucial. Durante o processo de fabricação do molde, o lixamento superficial e o polimento das peças, que envolve processamento suave e processamento espelhado após o processamento do formato, é uma etapa importante para melhorar a qualidade do molde.
A adoção de um método de polimento adequado pode melhorar a qualidade do molde e prolongar sua vida útil, melhorando assim a qualidade do produto final.
Métodos de polimento comuns e princípio de funcionamento
1.1 Polimento mecânico
O polimento mecânico é um método de alisar a superfície de uma peça, removendo a parte elevada por meio de corte ou deformação plástica do material. Este método normalmente envolve o uso de tiras de pedra oleosa, rodas de lã, lixa e operação manual.
Para requisitos de qualidade superficial mais elevados, um método de polimento superfino pode ser aplicado.
O desbaste e polimento ultrafino, uma ferramenta de desbaste especializada, utiliza movimento rotativo de alta velocidade em um líquido de polimento contendo abrasivos para atingir uma rugosidade superficial de Ra0,008 μm, a melhor em vários métodos de polimento. Este método é comumente usado em moldes de lentes ópticas. O polimento mecânico é o principal método para polimento de moldes.
1.2 Polimento químico
O polimento químico é uma técnica na qual um material é dissolvido em um meio químico, resultando no alisamento da porção ligeiramente elevada da superfície. Este método pode polir peças com formatos complexos e tem a vantagem de poder polir múltiplas peças simultaneamente, tornando-o altamente eficiente. A rugosidade superficial obtida através do polimento químico é tipicamente Ra10 μm.
1.3 Polimento eletrolítico
O princípio básico do eletropolimento é semelhante ao do polimento químico, pois envolve a dissolução seletiva da superfície do material para obter uma superfície lisa.
Comparado ao polimento químico, o eletropolimento elimina o impacto das reações catódicas e proporciona um melhor resultado.
1.4 Polimento ultrassônico
O polimento ultrassônico é uma técnica que utiliza vibrações ultrassônicas de uma seção de ferramenta para polir materiais quebradiços e duros com uma suspensão abrasiva. A peça é imersa em uma suspensão abrasiva e submetida a um campo ultrassônico, fazendo com que o abrasivo retifique e dê polimento à superfície da peça através da ação de ondas ultrassônicas.
A usinagem ultrassônica tem uma força macroscópica mínima e não resulta em deformação da peça, mas a ferramenta pode ser um desafio para fabricar e instalar.
1.5 Polimento fluido
O polimento fluido utiliza um líquido fluido e as partículas abrasivas que ele contém para polir a superfície de uma peça de trabalho. A retificação hidrodinâmica é alimentada por forças hidráulicas.
O meio é composto principalmente por um composto especializado (substância polimérica) que flui a baixa pressão e é combinado com um abrasivo. O abrasivo pode ser feito de pó de carboneto de silício.
1.6 Polimento magnético
O lixamento e polimento magnético envolvem o uso de um abrasivo magnético para criar uma escova abrasiva sob a influência de um campo magnético, permitindo o lixamento da peça de trabalho.
Este método possui alta eficiência de processamento, fornece resultados de boa qualidade e permite fácil controle das condições de processamento. Com um abrasivo apropriado, a rugosidade da superfície pode ser alcançada em Ra 0,1 μm.
1.7 Polimento composto ultrassônico de faísca elétrica
Para aumentar a velocidade de polimento de peças de trabalho com rugosidade superficial de Ra 1,6 μm ou superior, o polimento composto pode ser alcançado combinando ondas ultrassônicas com uma fonte de energia de corrente de alto pico de pulso estreito de alta frequência dedicada.
A ação simultânea de vibração ultrassônica e pulsos elétricos na superfície da peça reduz rapidamente sua rugosidade superficial. Este método é altamente eficaz no polimento de superfícies ásperas de moldes após usinagem com torno, fresamento, faísca elétrica e corte com fio.
Ferramentas e especificações comuns para polimento de moldes
Ferramentas comuns para polimento de moldes incluem: lixa, pedra oleada, roda de feltro, pasta abrasiva, espátula de liga, agulha de diamante, bambu, pedra de amolar de fibra, retificadora rotativa redonda.
- Lixa: 150#,180#,320#,400#,600#,800#,1 000#,1 200#,1 500#;
- Pedra de óleo: 120#,220#,400#,600#;
- Roda de feltro: cilíndrica, arredondada, ponta quadrada;
- Pasta de moagem: 1# (branco) 3# (amarelo) 6# (laranja) 9# (verde) 15# (azul) 25# (marrom) 35# (vermelho) 60# (roxo);
- Foices: quadradas, redondas, planas, triangulares e outras formas;
- Agulha de retificação de diamante: geralmente haste 3/32 ou haste 1/8, com formato redondo, formato cilíndrico, formato de coluna longa e reta, formato de cone redondo longo;
- Bambu: Vários formatos são adequados para o operador e o formato do molde. A função é prensar a lixa e lixar na peça para obter a rugosidade superficial necessária.
- Pedra de amolar de fibra: 200# (preto) 400# (azul) 600# (branco) 800# (vermelho)
Processo de técnica polonesa
3.1 Polimento bruto
As superfícies após acabamento, EDM, retificação, etc. podem ser polidas com um polidor de superfície rotativo com velocidade de rotação de 35.000 a 40.000 r/min.
Depois, há uma retificação manual de pedra de óleo, tira de pedra de óleo mais querosene como lubrificante ou refrigerante.
A ordem de uso é 180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#.
3.2 Polimento semifino
O semiacabamento utiliza principalmente lixa e querosene. O número de lixa é: 400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#.
Na verdade, a lixa nº 1 500 é usada apenas para aço de matriz endurecido (acima de 52 HRC), não para aço pré-endurecido, pois isso pode causar danos à superfície do aço pré-endurecido e não alcançará o efeito de polimento desejado.
3.3 Polimento fino
O polimento fino utiliza principalmente pasta abrasiva de diamante.
Se for lixar com uma roda de pano de polimento para misturar pó abrasivo de diamante ou pasta abrasiva, a ordem de moagem normal é 9 μm (1 800 #) → 6 μm (3 000 #) → 3 μm (8 000 #).
A pasta de diamante de 9 μm e a roda de pano de polimento podem ser usadas para remover as marcas de cabelo das lixas 1 200# e 1 50 0#.
O polimento é então realizado com feltro e pasta de diamante na ordem de 1 μm (14 000 #) → 1/2 μm (60 000 #) → 1/4 μm (100 000 #).
Polimento do ambiente de trabalho
O processo de polimento deve ser realizado em dois locais de trabalho separados, com o processamento de desbaste grosseiro realizado em um local e o processamento de polimento fino realizado em outro. Deve-se ter cuidado para remover quaisquer partículas de areia deixadas na superfície da peça pelo processo anterior.
Normalmente, após o polimento áspero usando pedra de óleo e lixa 1 200#, a peça de trabalho deve ser limpa de qualquer poeira para garantir que nenhuma partícula de poeira adira à superfície do molde. Para requisitos de precisão acima de 1 μm, incluindo 1 μm, o polimento pode ser realizado em uma câmara de polimento limpa.
Para um polimento mais preciso, deve ser feito em ambiente absolutamente limpo, pois poeira, fumaça, caspa e gotas de água podem estragar superfícies polidas de alta precisão. Após a conclusão do processo de polimento, a superfície da peça deve ser protegida do pó.
Quando o processo de polimento estiver concluído, todos os abrasivos e lubrificantes devem ser completamente removidos para garantir que a superfície da peça esteja limpa e, em seguida, uma camada de revestimento antiferrugem de mofo deve ser aplicada na superfície da peça.
Fatores que afetam o polimento da superfície
5.1 Condição da superfície da peça
Durante o processo de usinagem, a camada superficial pode ser danificada pelo calor, tensão interna ou outros fatores, e parâmetros de corte incorretos podem afetar o resultado do polimento. A superfície após EDM é mais difícil de retificar do que superfícies após usinagem ou tratamento térmico.
Portanto, a EDM deve ser concluída antes do final do processo de EDM, caso contrário, uma fina camada endurecida se formará na superfície. Se a EDM não for realizada corretamente, a profundidade da camada afetada pelo calor pode atingir até 0,4 mm e sua dureza é superior à do substrato. Esta camada endurecida deve ser removida.
Para obter melhores resultados, é recomendado incluir um processo de desbaste bruto para fornecer uma base sólida para o polimento.
5.2 Qualidade do aço
O aço de alta qualidade é essencial para obter bons resultados de polimento, pois várias inclusões e poros no aço afetarão a qualidade do polimento. Para obter um efeito de polimento satisfatório, a rugosidade superficial da peça deve ser observada no início da usinagem.
Se uma peça necessita de polimento espelhado, é fundamental selecionar um aço com bom desempenho de polimento e passar por tratamento térmico, caso contrário, o efeito desejado poderá não ser alcançado.
5.3 Processo de tratamento térmico
O tratamento térmico inadequado pode resultar em dureza superficial irregular do aço ou diferenças em suas características, tornando o processo de polimento mais desafiador.
5.4 Tecnologia de polimento
O polimento é realizado principalmente manualmente, tornando as habilidades humanas o principal fator que afeta a qualidade do polimento. Acredita-se comumente que a técnica de polimento afeta a rugosidade da superfície.
Na realidade, um bom efeito de polimento só pode ser alcançado combinando boas técnicas de polimento com aço de alta qualidade e tratamento térmico adequado. Por outro lado, se a técnica de polimento for deficiente, mesmo o aço de alta qualidade poderá não produzir um acabamento espelhado.
Diferentes tipos de considerações de polimento
6.1 A retificação de lixa de molde e a retificação de pedra a óleo devem prestar atenção aos seguintes assuntos
(1) Para superfícies de molde mais duras, somente ferramentas de lixamento limpas e macias devem ser usadas.
(2) Ao mudar para uma lixa mais fina, a peça de trabalho e as mãos do operador devem ser limpas para evitar o transporte de areia grossa para a próxima operação de lixamento fino.
(3) Durante cada processo de lixamento, a lixa deve ser lixada em uma direção diferente de 45° até que a camada superior de areia seja removida. Uma vez removida a camada superior de areia, o tempo de lixamento deve ser aumentado em 25%, antes de mudar para uma lixa mais fina.
(4) Lixar em diferentes direções ajuda a evitar a formação de ondas irregulares na peça de trabalho.
6.2 Assuntos que necessitam de atenção na retificação e polimento de diamante
O desbaste e o polimento com diamante devem ser realizados com leve pressão, principalmente no polimento de peças de aço pré-endurecidas e no uso de pastas abrasivas finas.
A pressão típica ao usar uma pasta abrasiva 8000# é de 100-200 g/cm2mas manter esse nível de precisão pode ser um desafio.
Para resolver esse problema, você pode criar uma alça fina e estreita na tira ou cortar uma parte da tira para torná-la mais flexível. Isto ajuda a regular a pressão de polimento e evita que a superfície do molde seja submetida a pressão excessiva.
Ao utilizar técnicas de retificação e polimento de diamante, não apenas a superfície de trabalho deve estar limpa, mas as mãos dos trabalhadores também devem ser mantidas limpas.
6.3 O polimento de moldes de plástico deve prestar atenção aos seguintes assuntos
O polimento de moldes plásticos é muito diferente do acabamento superficial em outras indústrias.
Tecnicamente, o processo deveria ser chamado de processamento espelhado. Este método requer altos padrões não apenas para o polimento em si, mas também para o nivelamento, suavidade e precisão geométrica da superfície.
O padrão de polimento espelhado é dividido em quatro níveis: A0 = Ra0,008 μm, A1 = Ra0,016 μm, A3 = Ra0,032 μm e A4 = Ra0,063 μm.
O eletropolimento, o polimento fluido e outros métodos muitas vezes são incapazes de controlar a precisão geométrica com precisão, e a qualidade da superfície produzida pelo polimento químico, polimento ultrassônico, polimento magnético e outros métodos não atendem aos requisitos necessários.
Como resultado, o processamento preciso do espelho do molde é obtido principalmente através do polimento mecânico.
Como resolver problemas comuns no polimento
7.1 Polimento excessivo
O desafio mais significativo enfrentado durante o polimento diário é o “polimento excessivo”. Isto ocorre quando o tempo de polimento é prolongado, levando à diminuição da qualidade da superfície do molde.
Dois sintomas de polimento excessivo são “casca de laranja” e “corrosão”. O polimento excessivo é mais comumente visto no polimento mecânico.
7.2 A razão pela qual a peça tem “casca de laranja”
Superfícies irregulares e ásperas são chamadas de “cascas de laranja” e há vários motivos pelos quais elas ocorrem.
A causa mais frequente é o superaquecimento da superfície do molde ou a carburação excessiva.
A alta pressão de polimento e o tempo de polimento prolongado são as principais causas da formação de “casca de laranja”.
Por exemplo, ao usar uma roda de polimento, o calor gerado pela roda pode facilmente resultar em “casca de laranja”.
Os aços mais duros são capazes de suportar pressões de polimento mais elevadas, enquanto os aços mais macios são mais suscetíveis ao polimento excessivo.
A pesquisa mostrou que a extensão do polimento excessivo varia dependendo da dureza do aço.
7.3 Medidas para eliminar a “casca de laranja” da peça
Quando uma má qualidade superficial é detectada, muitos indivíduos tendem a aumentar a pressão de polimento e prolongar o tempo de polimento.
No entanto, esta abordagem muitas vezes leva a uma deterioração adicional da qualidade da superfície.
Os seguintes métodos podem ser usados para remediar:
(1) Remova a superfície defeituosa e use um grão ligeiramente mais grosso do que antes para lixar. Em seguida, realize o desbaste com menor força de polimento.
(2) Realize o alívio de tensão a uma temperatura abaixo da temperatura de revenido de 25°C. Lixe com o grão mais fino antes de polir até obter o resultado desejado. Por fim, dê polimento com uma força mais leve.
7.4 Razões para a formação de “pitting” na superfície da peça
A formação de micro-corrosões ou corrosão durante o processo de polimento é normalmente causada por impurezas não metálicas no aço, geralmente óxidos duros e quebradiços que são removidos da superfície do aço. Os principais fatores que contribuem para o “pitting” são:
(1) Pressão de polimento excessiva e tempo de polimento prolongado.
(2) Pureza insuficiente do aço e alto teor de impurezas duras.
(3) Ferrugem superficial no molde.
(4) Falha na remoção da escala preta.
7.5 Medidas para eliminar a corrosão por pites em peças de trabalho
(1) Retifique completamente a superfície usando um tamanho de grão ligeiramente mais grosso do que antes. A etapa final do lixamento deve ser realizada com uma pedra de óleo macia e afiada antes do polimento.
(2) Ao usar um tamanho de grão menor que 1 mm, é melhor evitar usar a ferramenta de polimento mais macia.
(3) Minimize o tempo e a força de polimento na medida do possível.
Conclusão
O polimento da cavidade durante o processo de produção do molde é uma etapa crucial que afeta a qualidade e a vida útil do molde e, por sua vez, a qualidade do produto final.
Ao compreender os princípios e procedimentos de polimento e selecionar um método de polimento apropriado, a qualidade e a vida útil do molde podem ser melhoradas, resultando em uma melhoria na qualidade do produto.
