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塑料模具的抛光

随着塑料制品日溢广泛的利用,如日化用品和饮料包装容器等,外观的需要往往请求塑料模具型腔的表面达到镜面抛光的程度。而生产光学镜片、镭射唱片等模具对表面粗糙度请求极高,因而对抛光性的请求也极高。抛光不仅增加工件的雅观,而且能够改良材料表面的耐腐化性、耐磨性,还可以使模具拥有其它长处,如使塑料制品易于脱模,减少生产注塑周期等。因而抛光在塑料模具制作过程中是很重要的一道工序。 
  目前常用的抛光方法有以下几种: 
  1.1 机械抛光 
  机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形往掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法,一般应用油石条、羊毛轮、砂纸等,以手工把持为主,特别零件如回转体表面,可应用转台等帮助工具,表面质量请求高的可采用超精研抛的方法。超精研抛是采用特制的磨具,在含有磨料的研抛液中,紧压在工件被加工表面上,作高速旋转运动。利用该技巧可以达到Ra0.008μm的表面粗糙度,是各种抛光方法中最高的。光学镜片模具常采用这种方法。 
  1.2 化学抛光 
  化学抛光是让材料在化学介质中表面微观凸出的部分较凹部分优先溶解,从而得到平滑面。这种方法的重要长处是不需复杂设备,可以抛光外形复杂的工件,可以同时抛光很多工件,效率高。化学抛光的核心标题是抛光液的配制。化学抛光得到的表面粗糙度一般为数10μm。 
  1.3 电解抛光 
  电解抛光基础原理与化学抛光雷同,即靠选择性的溶解材料表面渺小凸出部分,使表面光滑。与化学抛光相比,可以打消阴极反应的影响,后果较好。电化学抛光过程分为两步: 
  (1)宏观整平 溶解产物向电解液中扩散,材料表面几何粗糙降落,Ra>1μm。 
  (2)微光平整 阳极极化,表面光明度提高,Ra<1μm。 
  1.4 超声波抛光 
  将工件放进磨料悬浮液中并一起置于超声波场中,依附超声波的振荡作用,使磨料在工件表面磨削抛光。超声波加工宏观力小,不会引起工件变形,但工装制作和安装较艰苦。超声波加工可以与化学或电化学方法联合。在溶液腐化、电解的基础上,再施加超声波振动搅拌溶液,使工件表面溶解产物脱离,表面四周的腐化或电解质均匀;超声波在液体中的空化作用还能够克制腐化过程,利于表面光明化。 
  1.5 流体抛光 
  流体抛光是依附高速运动的液体及其携带的磨粒冲刷工件表面达到抛光的目标。常用方法有:磨料喷射加工、液体喷射加工、流体动力研磨等。流体动力研磨是由液压驱动,使携带磨粒的液体介质高速往复流过工件表面。介质重要采用在较低压力下流过性好的特别化合物(聚合物状物质)并掺上磨料制成,磨料可采用碳化硅粉末。 
  1.6 磁研磨抛光 
  磁研磨抛光是利用磁性磨料在磁场作用下形成磨料刷,对工件磨削加工。这种方法加工效率高,质量好,加工条件轻易把持,工作条件好。采用合适的磨料,表面粗糙度可以达到Ra0.1μm。 
  在塑料模具加工中所说的抛光与其他行业中所请求的表面抛光有很大的不同,严格来说,模具的抛光应当称为镜面加工。它不仅对抛光本身有很高的请求并且对表面平整度、光滑度以及几何准确度也有很高的尺度。表面抛光一般只请求获得光明的表面即可。镜面加工的尺度分为四级:AO=Ra0.008μm,A1=Ra0.016μm,A3=Ra0.032μm,A4=Ra0.063μm,由于电解抛光、流体抛光等方法很难准确把持零件的几何准确度,而化学抛光、超声波抛光、磁研磨抛光等方法的表面质量又达不到请求,所以精密模具的镜面加工还是以机械抛光为主。 
  2.1 机械抛光基础程序 
  要想获得高质量的抛光后果,最重要的是要具备有高质量的油石、砂纸和钻石研磨膏等抛光工具和帮助品。而抛光程序的选择取决于前期加工后的表面状态,如机械加工、电火花加工,磨加工等等。机械抛光的一般过程如下:
  (1)粗抛 经铣、电火花、磨等工艺后的表面可以选择转速在35 000—40 000 rpm的旋转表面抛光机或超声波研磨机进行抛光。常用的方法有利用直径Φ3mm、WA # 400的轮子往除白色电火花层。然后是手工油石研磨,条状油石加煤油作为润滑剂或冷却剂。一般的应用次序为#180 ~ #240 ~ #320 ~ #400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000。很多模具制作商为了节俭时间而选择从#400开端。 
  (2)半精抛 半精抛重要应用砂纸和煤油。砂纸的号数依次为:#400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000 ~ #1200 ~ #1500。实际上#1500砂纸只用适于淬硬的模具钢(52HRC以上),而不实用于预硬钢,由于这样可能会导致预硬钢件表面烧伤。 
  (3)精抛 精抛重要应用钻石研磨膏。若用抛光布轮混杂钻石研磨粉或研磨膏进行研磨的话,则通常的研磨次序是9μm(#1800)~ 6μm(#3000)~3μm(#8000)。9μm的钻石研磨膏和抛光布轮可用来往除#1200和#1500号砂纸留下的发状磨痕。接着用粘毡和钻石研磨膏进行抛光,次序为1μm(#14000)~ 1/2μm(#60000)~1/4μm(#100000)。 
  精度请求在1μm以上(包含1μm)的抛光工艺在模具加工车间中一个干净的抛光室内即可进行。若进行更加精密的抛光则必需一个尽对干净的空间。灰尘、烟雾,头皮屑和口水沫都有可能报废数个小时工作后得到的高精密抛光表面。 
  2.2 机械抛光中要留心的标题 
  用砂纸抛光应留心以下几点: 
  (1)用砂纸抛光需要利用软的木棒或竹棒。在抛光圆面或球面时,应用软木棒可更好的配合圆面和球面的弧度。而较硬的木条像樱桃木,则更实用于平整表面的抛光。修整木条的末端使其能与钢件表面外形保持吻合,这样可以避免木条(或竹条)的锐角接触钢件表面而造成较深的划痕。 
  (2)当换用不同型号的砂纸时,抛光方向应变换45°~ 90°,这样前一种型号砂纸抛光后留下的条纹暗影即可分辨出来。在换不同型号砂纸之前,必需用100%纯棉花沾取酒精之类的干净液对抛光表面进行仔细的擦拭,由于一颗很小的沙砾留在表面都会损坏接下往的全部抛光工作。从砂纸抛光换成钻石研磨膏抛光时,这个干净过程同样重要。在抛光持续进行之前,所有颗粒和煤油都必需被完整干净干净。 
  (3)为了避免擦伤和烧伤工件表面,在用#1200和#1500砂纸进行抛光时必需特别警惕。因而有必要加载一个轻载荷以及采用两步抛光法对表面进行抛光。用每一种型号的砂纸进行抛光时都应沿两个不同方向进行两次抛光,两个方向之间每次转动45°~ 90°。 
  钻石研磨抛光应留心以下几点: 
  (1)这种抛光必需尽量在较轻的压力下进行特别是抛光预硬钢件和用细研磨膏抛光时。在用#8000研磨膏抛光时,常用载荷为100~200g/cm2,但要保持此载荷的精准度很难做到。为了更轻易做到这一点,可以在木条上做一个薄且窄的手柄,比如加一铜片;或者在竹条上切往一部分而使其更加柔软。这样可以帮助把持抛光压力,以确保模具表面压力不会过高。 
  (2)当应用钻石研磨抛光时,不仅是工作表面请求干净,工作者的双手也必需仔细干净。 
  (3)每次抛光时间不应过长,时间越短,后果越好。假如抛光过程进行得过长将会造成“橘皮”和“点蚀”。
  (4)为获得高质量的抛光后果,轻易发热的抛光方法和工具都应避免。比如:抛光轮抛光,抛光轮产生的热量会很轻易造成“橘皮”。 
  (5)当抛光过程结束时,保证工件表面干净和仔细往除所有研磨剂和润滑剂非常重要,随后应在表面喷淋一层模具防锈涂层。
  由于机械抛光重要还是靠人工完成,所以抛光技巧目前还是影响抛光质量的重要原因。除此之外,还与模具材料、抛光前的表面状态、热处理工艺等有关。优质的钢材是获得良好抛光质量的条件条件,假如钢材表面硬度不均或特征上有差别,往往会产生抛光艰苦。钢材中的各种搀杂物和睦孔都不利于抛光。 
  3.1 不同硬度对抛光工艺的影响 
  硬度增高使研磨的艰苦增大,但抛光后的粗糙度减小。由于硬度的增高,要达到较低的粗糙度所需的抛光时间相应增加。同时硬度增高,抛光过度的可能性相应减少。 
  零件硬度与研磨性能和抛光性能的关系如图2所示。 
  3.2 工件表面状态对抛光工艺的影响 
  钢材在切削机械加工的破碎过程中,表层会因热量、内应力或其他因素而损坏,切削参数不当会影响抛光后果。电火花加工后的表面比普通机械加工或热处理后的表面更难研磨,因此电火花加工结束前应采用精规准电火花修整,否则表面会形成硬化薄层。假如电火花精修规准选择不当,热影响层的深度最大可达0.4mm。硬化薄层的硬度比基体硬度高,必需往除。因此最好增加一道粗磨加工,彻底清除损坏表面层,构成一片均匀粗糙的金属面,为抛光加工供给一个良好基础。

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