Полировка и шлифовка

Операции по механической полировке можно условно разделить на 5 этапов, причем в процессе практического использования могут применяться как все, так и только некоторые из них. В зависимости от характера работы может быть целесообразно выполнение их вручную или же в автоматическом режиме.

Для полировки труб и листов существуют автоматические полировочные машины, которые могут специально проектироваться для различных кованых или литых форм и конечных продуктов. Фактически автоматическая и ручная работа ничем не отличаются друг от друга, однако получение зеркальной поверхности невозможно путем применения сугубо автоматической полировки. Перед произведением предварительных автоматических операций по черновой обработке необходима тщательная предварительная проверка поверхности, при этом первоначальным требованием является наличие металла хорошего качества. Машины, настроенные на равномерную полировку поверхности, не в состоянии справится с глубокими царапинами или лунками. Поэтому для получения высокого качества конечной продукции рекомендуется дополнять автоматическую полировку ручной. Автоматические машины не способны населективный подход к работе и применяют одни и те же параметры полировки ко всей поверхности независимо от наличия отдельных неравномерных дефектов.

Если в дальнейшем предполагается производить анодную обработку изделия или нанесение гальванопокрытия, то в этом случае особенно важным является предварительное состояние этого изделия. При производстве некоторых литейных сплавов достаточно тяжело бывает избежать появления пор, что делает их непригодными для гальванопокрытия. Однако если пористость наблюдается только на поверхности материала, то ее можно ликвидировать путем механической обработки, которая удаляет дефектный верхний слой и обеспечивает заливку металла, закрывая, таким образом, поры. При ремонте литых изделий в них иногда высверливаются отверстия, где нарезается резьба для последующей установки пробок с резьбой, изготовленных из того же самого материала. Затем они упрочняются с помощью наклепа для обеспечения стабильного положения и грунтуются. При работе с подобными литыми изделиями необходимо соблюдать аккуратность во избежание неравномерного травления, так же необходимо помнить о том, что все операции должны осуществляться непрерывно одна за другой, во избежание появления локальной коррозии.

Разница в составе сплава может в результате проявиться в разнице текстур при механической полировке, например, когда в одном и том же изделии встречаются различные сплавы, или если одни и те же сплавы были произведены различными способами. Это очень важно с практической точки зрения, однако применимо в основном для зеркальной отделки больших плоских поверхностей. С другой стороны, материалы, которые имеют высокуютвердость благодаря их составу или предварительной тепловой обработки, нагартовки и т.д гораздо тяжелее поддаются полировке, чем чистый алюминий или более мягкие сплавы.Например, сплавам, содержащим большую часть кремния, гораздо труднее придать блеск, чем простым сплавам алюминия и марганца.

Согласно работам ученого Бенсона 1 листовые сплавы1100, 3003 и 5005 и экструзионный сплав 6063 особенно хорошо подходят для механической полировки, тогда как для получения высококачественной зеркальной отделки рекомендуются листы5357 и 5457 и экструзии 5357 и 6463.

Теория и практика процесса полировки в подробностях была рассмотрена в работе, написанной В. Буркатом и К. Шмотцом2. Правда, что касается точных механизмов полировки, то о них все еще нельзя говорить с уверенностью. Согласно одному из взглядов, основной задачей шлифовки и полировки является удаление последовательно все более тонких слоев металла вплоть до достижения необходимого блеска. Согласно другому существующему взгляду, на конечной стадии полировки шероховатость металла смещается с максимума на минимум с образованием слоя «Бейлби»,о котором велось уже множество дискуссий, и который представляет собой аморфный металл или металл с очень мелкими кристаллам. Это происходит, скорее всего, с помощью механизма пластической деформации, а не вязкого течения, о котором говорил Бейлби. Исследования с помощью электронного микроскопа показали, что верхние слои полированной поверхности ломаются или разупорядочиваются
до очень мелкой кристаллической структуры: было показано, что в процессе полировки и шлифовки могут быть достигнуты значения температуры500-1000°C.

Самюэль3 весьма лаконично описывает эффект, производимый механической обработкой на металлическую поверхность. Он разделяет самый верхний фрагментированный слой, где кристаллы основания разбиваются на очень мелкие субзерна в результате сильной пластиковой деформации, и гораздо более толстый нижний слой, где деформация не столь сильна, т.е. чем больше глубина, тем меньше нагрузка.

Работы подобного типа фактически не проводились на алюминии, однако Вачер4 сумел измерить глубину слоя, подверженного пластической деформации в процессе шлифовки чистого алюминия для изготовления коммерческой продукции (Таблица 2-1). Несмотря на то, что в сфере полировки алюминия существует еще множество белых пятен, общая природа процесса полировки уже может быть понята в общих чертах.

Таблица 2-1

Глубина деформируемого слоя в поликристаллическом коммерчески чистом алюминии, определяемая методом дифракции рентгеновских лучей.

Были сделаны попытки уточнения этих сведений 5 путемизучения влияния на результаты полировки алюминия используемоготипа смазки, абразива, нажима при шлифовки, скорости, материи и начального состояния поверхности . На состояние полированной поверхности во многом оказывали влияние материалы и используемые методы обработки. В таблице  приведены примеры типичных размеров дроби оксида алюминия для различных методов полировки алюминия.

Типичные размеры абразива оксид алюминия, используемые для различных целей.

*Первый этап не является необходимым в тех случаях, когда предполагается многоэтапное бандажирование, в зависимости от шероховатости поверхности

** Обычно используется смазка или масло

Иногда отмечаются отличия свойств полированной поверхности от свойств исходного материала,например, более высокая коррозийная стойкость. Однако, как показали исследования, проведенные Ситр и Самуэлем
, такие явления, как слои течения и фрагментация, появляющиеся в результате полировки, являются скорее нежелательными и могут перерасти в серьезные проблемы в процессе последующего покрытия или отделки. Например, в процессе исследований был подтвержден то факт, что путем включения в карбоксильную группу радиоактивного углерода-14 можно добиться поверхностной реакции между стеариновой кислотой, входящей в состав полировочного состава и алюминиевой поверхностью.

Имеются так же результаты еще одного достаточно интересного исследования, касающегося влияния полировки на поверхность металла, проведенного Крузеншетрном и Хэнтчелем, которые измерили глубину, на которую полировочный состав проникает в поверхность. Это было сделано путем анализа слоев, последовательно удаляемых путем поочередного (послойного) анодирования и технологии очитски.

Глубина проникновения зависит от состава сплава, и, в общем, на глубине3-5 микрон (0.12-0.2 мил) был отмечен достаточно большой объем железа из состава крокуса. С другой стороны, отклонение скорости полировки от ее обычного значения 8000 футов поверхности в минуту (40 м/с) или увеличение давления на полировочный круг до значения, при котором происходит перегревание поверхности, оказывает слабое или нулевое влияние на глубину проникновения чужеродной материи из полировочного состава в поверхность алюминия.