Материаловед

Павлюкова Н.Л.

Отделочная виброабразивная обработка может производиться всухую, с применением сухих полировальных масел и в жидкой технологической среде. Обрабатываемая среда с различными характеристиками, позволяет производить такие операции как обдирка, шлифовка, заглаживание и полировка. На результаты обработки влияют такие параметры, как качество, форма и размер шлифовально материала; физико-химические характеристики и концентрация жидкостной среды-носителя; инженерное решение конструкции галтовочного барабана; возможность отделения наполнителя от  обрабатываемых изделий по окончании обработки, а также технологические требования к шлифовке и полировке.

В состав обрабатывающей среды входят:

-твердый наполнитель в виде абразивов ( абразивная крошка, шлиф-зерно, галька, известняк, гранит и т.п.) и неабразивных материалов ( предметы различной формы из металлов, древесины, пластмасс, войлока, кожи, резины и т.д.);

-жидкий наполнитель (СОЖ) в виде водных растворов с различного рода добавками, обладающими необходимыми свойствами (моющими, разделяющими, травящими, пассивирующими, блескообразующими и т.п.), циркулирующий непрерывно через контейнер или сменяемый периодически;

Абразивные наполнители служат инструментом, производящим резание (микрорезание) металлов или других материалов в процессе виброабразивной обработки. Их можно разделить на 3 группы:

1) наполнители абразивные, специально оформленные, определенной геометрической формы;

2) наполнители абразивные дробленые из отходов абразивных кругов и естественных пород;

3) абразивное зерно и шлифпорошок.

Наполнители абразивные специально оформленные характеризуются геометрической формой (призмы, шары и т.д.), размерами гранул, зернистостью, связкой и твердостью.

Ведущие фирмы, специализирующиеся по отделочной обработке изделий художественного профиля и сложнопрофильных деталей в машиностроении производят обработку свободным абразивом с использованием различных шлифовальных материалов и компаундами. Собственно шлифовальные материалы представляют собой абразив, сформированный в гранулы (чипсы) с помощью связок различной природы. Например, керамические чипсы, фарфоровый полировальный материал. Разработаны чипсы разнообразной геометрической формы ( шары, призмы и т.п.) размерами гранул, зернистостью и твердостью. В качестве наполнителей для изделий из цветных и драгоценных металлов рекомендуется применение природных материалов, а именно гранулят ореховой скорлупы, деревянный гранулят, наполнитель для галтовки из зерен маиса.

В ювелирной промышленности для сухой полировки шарнирных и полых изделий широко используют пластиковые шлифовальные чипсы. Они представляют собой абразив, связанный с полиэстером резины. Чипсы различаются между собой по форме, величине, коэффициенту съема металла и по качественному уровню финишной обработки поверхности (таблица 1). Для достижения эффекта «нежной» полировки используются пластиковые полировальные чипсы в форме цилиндра, усеченного под углом, и линзы. Чипсы в форме конуса и пирамиды подходят как для грубой шлифовки, так и для нежной шлифовки до полировки. Мягкая основа материала гарантирует отсутствие уплотнения поверхности. Пластиковые шлифовальные чипсы чаще применяются для шлифовки серебряных изделий.

Керамические чипсы, в том числе фарфоровый полировальный материал, используются при мокрой полировке. Номенклатура этих полировальных материалов позволяет получить поверхность от грубой (гладкая поверхность) до полированной (таблица 2).

Таблица 1. Пластиковые полировальные чипсы

Цвет	Полировальный эффект	Цилиндр (усечен под углом) Размер a/b, мм	Линза Размер а, мм
Белый	Нежная полировка	02/03	03

Керамические чипсы, в том числе фарфоровый полировальный материал, используются при мокрой полировке. Номенклатура этих полировальных материалов позволяет получить поверхность от грубой (гладкая поверхность) до полированной (таблица 2).

Для мокрого процесса обработки добавляются компаунды. В процессе шлифовки они обеспечивают чистую, светлую поверхность изделия и защищают ее от коррозии. Для изделий чувствительных к ударам, пена компаунда выступает в роли буфера от шлифовального материала. Высокими результатами финишной обработки характеризуются компаунды, производимые фирмой OTEC (Германия).

Таблица 2. Керамические чипсы

Шлифовальный эффект	ТреугольникРазмер a/b, мм	Треугольник ( усечен под углом) Размер a/b, мм	Эллипс Размер a/b/c, мм	Цилиндр (усечен под углом) Размер a/b, мм	Трехлучевая звезда Размер a/b, мм
Средний	03/03 04/04 06/06 08/08 10/10	3/10 4/10 6/10	15/15/14	6/13	04/04 06/06 10/10
Грубый (грубая поверхность)	03/03 06/06 08/08 10/10	3/10 4/10 6/10	15/15/16	3/5 6/13	04/04 06/06 10/10
Очень грубый (гладкая поверхность)	04/04 06/06 08/08 10/10	—	15/15/16	7/15	—

Неабразивные наполнители также делятся на 3 группы:

1) стальные закаленные полированные;

2) стальные незакаленные и из других мягких металлов и сплавов;

3) из неметаллических материалов: дерева, резины, войлока, кожи и др.

Наполнители стальные закаленные обычно применя­ются на операциях отделки и упрочнения поверхности деталей и должны иметь хорошо отполированную поверхность без трещин, раковин и других пороков. Шероховатость поверхности обрабатываемых деталей не может быть меньше шероховатости поверхности тел металлического наполнителя.

Неметаллические наполнители из дерева, резины, войлока, кожи и других подобных материалов применяются для предотвращения соударений деталей, облегчения общей массы металлического наполнителя, обеспечения подвижности металлического наполнителя в контейнерах больших емкостей, полирования деталей с применением полирующих паст и порошков.

Как показывает опыт, обычное соотношение объемов изделий и наполнителя 1:8. Точное соотношение определяется размерами и формой изделий. При обработке изделий простой формы, их количество по отношению к наполнителю может быть увеличено, а при обработке изделий большой площади или изделий с выступающими элементами, лучше увеличить количество наполнителя. Необходимо следить за тем, чтобы виброгалтовка была достаточно заполнена изделиями и наполнителем. Если барабан заполнен недостаточно, то на обработку изделий потребуется гораздо больше времени, поскольку наполнитель будет слабо функционировать в барабане. При переполнении барабана снижается амплитуда колебания, что в свою очередь, увеличивает время обработки.

Выяснено, что наиболее рационально заполнять барабан виброгалтовки на две трети.

Виброабразивную обработку можно производить всухую, с периодическим заполнением или непрерывной промывкой СОЖ требуемого состава. Состав обрабатывающей среды может быть различным, он зависит от назначения выполняемой операции, материала детали и применяемого способа ведения процесса (сухой или непрерывной промывкой).

При влажной виброабразивной обработке особое внимание следует уделять жидкостной среде, которая оказывает на деталь физико-химическое воздействие и выполняют следующие функции:

1) она увеличивает абразивную способность наполнителя, стабилизируют режущие свойства абразива, обеспечивает его самозатачивание, так как жидкость выносит мелкие отколовшиеся частицы, обнажая свежую абразивную поверхность, предохраняет зерно от засаливания;

2) жидкость смазывает изделия и наполнитель, таким образом они не царапают друг друга;

3) жидкость интенсифицирует обработку, непосредственно воздействуя на поверхности деталей; обеспечивает получение поверхностей деталей с высокими качественными характеристиками и коррозийной стойкостью;

4) жидкость очищает смесь изделий и наполнителя, препятствует осаждению мелких частиц на поверхностях деталей и абразива, вымывает эти частицы из полостей деталей и пор абразива;

5) охлаждает зону резания и пластического деформирования поверхностного слоя деталей.

В качестве жидкостной среды-носителя обычно применяют водные растворы химических концентратов с кислой или щелочной реакцией, а также нейтральные жидкости. Основными компонентами концентратов для приготовления водных растворов являются щелочи, химически — и поверхностно-активные вещества и электролиты. Более сложные композиции для улучшения и расширения свойств могут дополнительно включать в свой состав моющие и очищающие вещества (например, сода, мыло); отбеливающие (например, тринатрийфосфат, хромовый ангидрит); ингибирующие и пассивирующие (например, нитрит натрия, триэтаноламин); суспензирующие (например, мыло, карбоксиметилцеллюлоза). Применяют водные растворы кальцинированной соды; соды с ингибиторами, пассиваторами и поверхностно-активными веществами; растворы электролитов и химически активных веществ (без добавок и с вышеперечисленными добавками), а также водные растворы концентратов, состоящих из электролитов, химически — и поверхностно-активных веществ с нерастворимыми компонентами.

При обработке всухую процесс сопровождается образованием пыли. Поэтому при сухой полировке используют сухое шлифовальное масло, которое служит и липкой связкой при использовании шлифовальной пудры, и как масляная добавка, предотвращающая выделение пыли из гранулята в процессе сухой полировки.

Дозировка жидкости в контейнере оказывает существенное влияние на производительность виброабразивной обработки. При соотношении более 1: 2 объемов жидкости и обрабатывающей среды происходит значительное замедление перемещения абразива в контейнере, гашение вибрация частиц обрабатывающей среды и соответственно снижение производительности процесса.

Литература:

1. Бабичев А.П. Вибрационная обработка деталей в абразивных средах. — М.: Машиностроение, 1968.
2. Бабичев А.П. Проблемы вибрационной технологии //  Вестник ДГТУ.2001.Т.1.№2 (8).
3. Гарбер М.И. Декоративная шлифовка и полировка. – М.: Машиностроение, 1964.
4. Ящерицин П.И., Мартынов  А.Н., Гридин А.Д. Финишная обработка деталей уплотненным потоком свободного абразива. – Минск: Наука и техника, 1978.
5. Ящерицин П.И., Мартынов  А.Н. Чистовая обработка деталей в машиностроении. – Минск: Вышейшая школа, 1983.