O polimento melhora não apenas a aparência da peça, mas também sua resistência à corrosão e abrasão na superfície do material.
Além disso, pode trazer benefícios adicionais aos moldes plásticos, como facilitar a remoção do produto acabado e reduzir o tempo do ciclo de produção. Como resultado, o polimento é uma etapa crucial na produção de moldes plásticos.
Tipos de métodos de polimento de moldes
Atualmente, os seguintes 6 métodos de polimento são comumente usados:
1.1 Polimento mecânico
O polimento mecânico é uma técnica que envolve a remoção de material saliente da superfície de uma peça por corte para obter um acabamento liso. Isso normalmente é conseguido por meios manuais, usando ferramentas como pedras de amolar, rodas de lã e lixa.
Para peças especiais, como superfícies rotativas, podem ser utilizadas ferramentas auxiliares, como mesas giratórias. Quando uma alta qualidade de superfície é necessária, o polimento ultrapreciso pode ser utilizado. Este método emprega uma ferramenta de retificação especial e envolve pressioná-la contra a peça de trabalho em um líquido de polimento que contém abrasivos e submetê-la a rotação em alta velocidade.
Este processo pode resultar em uma rugosidade superficial de Ra0,008μm, a mais alta entre vários métodos de polimento, e é comumente usado para moldes de lentes ópticas.
1.2 Polimento químico
O polimento químico é um processo no qual a superfície do material é alisada pela dissolução das partes microscopicamente elevadas em um meio químico, dissolvendo-as preferencialmente em relação às partes côncavas.
A principal vantagem deste método é que ele não requer equipamentos complexos e pode polir peças com formatos complexos, além de ter um alto nível de eficiência por ser capaz de polir várias peças de uma só vez.
O principal desafio do polimento químico é a preparação da solução de polimento.
Normalmente, o polimento químico resulta em uma rugosidade superficial de vários 10μm.
1.3 Polimento eletrolítico
O princípio básico do polimento eletrolítico é semelhante ao polimento químico, pois a superfície é alisada pela dissolução seletiva do material com pequenas partes salientes na superfície. Comparado ao polimento químico, o polimento eletrolítico proporciona um resultado superior ao eliminar o efeito das reações catódicas.
O processo de polimento eletroquímico é dividido em duas etapas:
(1) Polimento macro.
O produto dissolvido se difunde no eletrólito e a rugosidade da superfície do material diminui, Ra> 1 μm.
(2) Micropolimento.
Polarizado anódico, brilho superficial melhorado, Ra <1μm.
1.4 Polimento ultrassônico
A peça é colocada em uma suspensão abrasiva e posicionada em um campo ultrassônico, onde o abrasivo é retificado e polido na superfície da peça através de vibração ultrassônica.
A usinagem ultrassônica tem uma macroforça mínima e não causa deformação na peça de trabalho, mas pode ser um desafio produzir e instalar as ferramentas.
O processamento ultrassônico pode ser combinado com métodos químicos ou eletroquímicos. Ao combinar com a corrosão da solução e a eletrólise, a vibração ultrassônica é usada para agitar a solução e dissolver produtos dissolvidos na superfície da peça de trabalho, garantindo uma corrosão uniforme ou eletrólito próximo à superfície.
A cavitação das ondas ultrassônicas no líquido também pode suprimir o processo de corrosão, tornando-o benéfico para o brilho da superfície.
1.5 Polimento fluido
O polimento fluido é um processo em que a superfície de uma peça de trabalho é polida usando um líquido que flui em alta velocidade que carrega partículas abrasivas. As partículas abrasivas do líquido lavam a superfície da peça de trabalho para obter um acabamento polido.
Os métodos comuns incluem:
- processamento de jato abrasivo
- processamento de jato líquido
- moagem hidrodinâmica
A retificação hidrodinâmica utiliza pressão hidráulica para fazer com que o meio líquido, que contém partículas abrasivas, flua rapidamente para frente e para trás sobre a superfície da peça de trabalho.
O meio é composto principalmente de compostos especializados com boa fluidez sob baixa pressão, juntamente com abrasivos. Por exemplo, pó de carboneto de silício pode ser usado como material abrasivo.
1.6 Retificação e polimento magnético
A retificação e o polimento magnético utilizam abrasivos magnéticos para formar escovas abrasivas sob a influência de um campo magnético para polir peças de trabalho. Este método apresenta alta eficiência de processamento, qualidade superior, fácil controle das condições de processamento e boas condições de trabalho. Com um abrasivo adequado, uma rugosidade superficial de Ra0,1μm pode ser alcançada.
No processamento de moldes plásticos, o polimento necessário é diferente do polimento de superfície em outras indústrias. Na verdade, o polimento do molde deveria ser chamado de processamento espelhado. Este processo exige não apenas altos padrões de polimento, mas também requisitos rigorosos de planicidade, suavidade e precisão geométrica da superfície. Em contraste, o polimento de superfície geralmente requer apenas uma superfície brilhante.
O padrão de processamento espelhado é dividido em quatro níveis:
- AO = Ra0,008μm
- A1 = Ra0,016μm
- A3 = Ra0,032μm
- A4 = Ra0,063μm
Devido à dificuldade de controlar com precisão a precisão geométrica das peças com métodos como polimento eletrolítico e polimento fluido, a qualidade da superfície produzida por métodos como polimento químico, polimento ultrassônico e polimento magnético pode não atender aos requisitos. Conseqüentemente, o polimento mecânico é utilizado principalmente para o polimento espelhado de moldes de precisão.
Procedimentos básicos para polimento mecânico
Para obter resultados de polimento de alta qualidade, é essencial ter ferramentas e acessórios de polimento de alta qualidade, como pedras de amolar, lixa e pasta abrasiva de diamante. A escolha do método de polimento depende do estado da superfície após etapas anteriores de processamento, como usinagem, EDM, retificação, entre outras.
O processo geral de polimento mecânico é o seguinte:
1. Polimento bruto
Após fresagem, EDM, retificação e outros processamentos, a superfície pode ser polida usando uma máquina rotativa de polimento de superfície ou retificadora ultrassônica com uma velocidade de rotação de 35.000-40.000 RPM. O método comumente usado é remover a camada branca de faísca elétrica usando uma roda de 3 mm de diâmetro e WA #400.
Segue-se a retificação manual da pedra de amolar, utilizando tiras de pedra de amolar com querosene como lubrificante ou refrigerante. A ordem geral é #180 a #240, #320, #400, #600, #800 e #1000. No entanto, muitos fabricantes de moldes optam por começar com o número 400 para economizar tempo.
2. Polimento de semiprecisão
O polimento de semiprecisão utiliza principalmente lixa e querosene. As lixas utilizadas possuem números: #400, #600, #800, #1000, e #1200, e #1500. Porém, é importante ressaltar que a lixa nº 1500 só é adequada para aços para moldes endurecidos (acima de 52HRC) e não para aços pré-endurecidos, pois pode causar queimaduras na superfície do aço pré-endurecido.
3. Polimento fino
A pasta de polimento diamantada é usada predominantemente para polimento fino. Quando um disco de pano de polimento é usado em conjunto com pó abrasivo de diamante ou pasta para lixamento, a sequência típica de lixamento é de 9μm (#1800) a 6μm (#3000) a 3μm (#8000). A pasta abrasiva de diamante de 9μm e a roda de pano de polimento podem remover as cicatrizes deixadas pelas lixas #1200 e #1500.
O polimento subsequente é feito com feltro pegajoso e pasta abrasiva de diamante, começando com 1μm (#14000), seguido de 1/2μm (#60000) e finalmente 1/4μm (#100000). O polimento com precisão de 1 μm ou superior deve ser realizado em uma sala limpa dentro da oficina de processamento de moldes para evitar quaisquer contaminantes que possam danificar a superfície polida de alta precisão após horas de trabalho.
Para obter um polimento ainda mais preciso, é necessário um ambiente completamente limpo, pois mesmo pequenas quantidades de poeira, fumaça, caspa e baba podem impactar negativamente no resultado final.
Problemas a serem notados no polimento mecânico
Preste atenção aos seguintes pontos ao polir com lixa:
1) O polimento com lixa requer o uso de varetas de cortiça ou bambu. No polimento de superfícies redondas ou esféricas, a utilização de varetas de cortiça é mais adequada para combinar com o arco da superfície. Barras mais duras, como cerejeira, são mais apropriadas para polir superfícies planas. As extremidades da tira de madeira devem ser aparadas para se alinharem com o formato da superfície do aço para evitar que a borda afiada da tira de madeira faça arranhões profundos na superfície do aço.
2) Ao alternar entre diferentes tipos de lixa, a direção do polimento deve mudar de 45° para 90° para distinguir as listras e sombras deixadas pela lixa anterior. Antes da troca, a superfície de polimento deve ser bem limpa com uma solução de limpeza, como algodão 100% umedecido em álcool, pois qualquer pequeno grão deixado na superfície pode arruinar todo o processo de polimento. Esta etapa de limpeza também é importante na transição do polimento com lixa para o polimento com diamante. Todas as partículas e querosene devem ser completamente removidas.
3) Para evitar arranhões e queimaduras na superfície da peça, deve-se tomar cuidado extra ao polir com lixas #1200 e #1500. Uma carga leve deve ser usada e a superfície deve ser polida usando um método de duas etapas. No polimento com cada tipo de lixa devem ser realizadas duas rotações em duas direções diferentes entre 45° e 90°.
Preste atenção aos seguintes pontos ao lixar e polir com diamante:
Este polimento deve ser feito com a menor pressão possível, principalmente no polimento de peças de aço pré-endurecidas e com pasta de desbaste fina. A carga recomendada para polimento com pasta abrasiva #8000 é entre 100 a 200g/cm², mas pode ser difícil manter esse nível de pressão de forma consistente. Para facilitar, você pode adicionar uma alça estreita à barra de madeira, como prender um pedaço de cobre ou cortar parte da barra de bambu para torná-la mais macia. Isso ajudará a controlar a pressão de polimento e evitará que a pressão na superfície do molde seja muito alta.
Ao usar retificação e polimento de diamante, não apenas a superfície de trabalho deve estar limpa, mas as mãos do trabalhador também devem ser bem limpas. Cada sessão de polimento não deve durar muito, pois quanto menor o tempo, melhor será o resultado. Se o processo de polimento demorar muito, pode causar “casca de laranja” e “corrosão”. Para obter resultados de polimento de alta qualidade, evite métodos e ferramentas que gerem calor durante o processo de polimento, como uma roda de polimento. O calor gerado por uma roda de polimento pode facilmente causar “casca de laranja”.
É importante limpar a superfície da peça e remover todos os abrasivos e lubrificantes quando o processo de polimento estiver concluído. Em seguida, uma camada de revestimento antiferrugem deve ser aplicada na superfície. A qualidade do polimento depende principalmente da técnica de polimento, que é em grande parte realizada manualmente. Outros fatores que podem afetar a qualidade do polimento incluem o material do molde, a condição da superfície antes do polimento e o processo de tratamento térmico.
O aço de alta qualidade é uma condição necessária para uma boa qualidade de polimento. Se a dureza superficial do aço for irregular ou tiver características diferentes, o polimento pode muitas vezes ser difícil. A presença de várias inclusões e poros no aço também torna o polimento um desafio.
Influência de diferentes durezas no processo de polimento
O aumento da dureza torna o desbaste mais difícil, mas resulta em uma superfície mais lisa após o polimento.
À medida que a dureza aumenta, aumenta também o tempo necessário para atingir uma rugosidade menor durante o polimento.
Ao mesmo tempo, quanto maior a dureza, menor o risco de polimento excessivo da superfície.
Influência da condição da superfície da peça no processo de polimento
Durante a usinagem do aço, a superfície pode ser danificada devido ao calor, tensão interna ou outros fatores durante o processo de britagem. Parâmetros de corte incorretos também podem impactar negativamente o resultado do polimento.
A superfície após a usinagem por descarga elétrica (EDM) é mais desafiadora para retificar do que uma superfície que passou por usinagem comum ou tratamento térmico. Para evitar a formação de uma camada endurecida na superfície, o corte de EDM de precisão deve ser usado no final do processo de EDM.
O acabamento EDM inadequado pode resultar em uma camada afetada pelo calor com profundidade de até 0,4 mm, que possui dureza maior que a matriz e deve ser removida. Para obter os melhores resultados de polimento, recomenda-se adicionar um processo de desbaste grosseiro para remover completamente a camada superficial danificada e criar uma superfície metálica lisa como base para o polimento.
