Если говорить в общем, то существует два основных способа полировки: (1) полировка с помощью точечных контактов и (2) широкая полировка. В первом случае полировочная матерчатый круг вступает в контакт с деталью и покрывает всю поверхность множеством головок, а в последнем случае, вся поверхность покрывается одной полировальной поверхностью.

1.Контактная полировка

При осуществлении контактной полировки машина имитирует движение, которое выполняется при ручной полировке, для этого используются плотно расположенные матерчатого круга, вращающиеся с большой скоростью, обычно превышающей 1.200 об/мин. Вследствие высокой твердости круга, вращающегося с большой скоростью, охватываемая область в этом случае достаточно мала.

Для увеличения универсальности отделочного оборудования и для обеспечения более точного контроля часто используются гидравлические приводы для шлепперов или рольгангов, которые позволяют осуществлять достаточно точную регулировку скорости; существуют так же разработки программного управления с трехмерной регулировкой крепления.

При точечной полировке необходимо обращать внимание на настройки машины, однако данный метод является гораздо более экономичным с точки зрения использования матерчатого круга и состава. Он нашел широкое применение в Европе.

2.Широкая полировка

Данная технология находит все большее распространение; она основана на использовании широкого полировального круга, который позволяет охватывать гораздо большие площади, чем это возможно при контактной обработке с помощью эластичного полировального круга. Вал может иметь до 12 футов (3.6 метров) в длину, при этом полировочные части круга располагаются вдоль валов, обычно на расстоянии 13 – 75 мм (1/2 – 3 дюйма).

При использовании данной технологии полировки поверхность матерчатого круга как бы обтекает контуры обрабатываемой детали. Детали перемещаются вдоль поверхности круга, и точная регулировка креплений в большинстве случаев не требуется.В общем, все, что требуется для обеспечения равномерной отделки поверхностей детали - это простое вращение и колебания. Скорость вала для в этом случае, как правило, значительно меньше, чем для контактной полировки. Вследствие более низкой скорости вращения рабочая температура секции матерчатого круга так же оказывается значительно меньшей. Производительность в данном случае оказывается значительно большей, чем при контактной полировке, при этом однородность и высокое качество отделки обеспечивается благодаря гибкости, которую матерчатый круг приобретает, когда вращается с меньшей скоростью. Иногда погружение деталей в поверхность матерчатого круга составляет до 2" (5 см).

Основная функция, которую выполняет полировочный круг – это носитель состава, который обычно распыляется на круг с помощью воздушных распылителей или безвоздушных систем. Существует так же метод нанесения твердого состава. Тогда состав наносится на круг с помощью специального устройства, которое прижимает шину к поверхности круга через установленные промежутки времени с определенным приращением. Недостатком данного способа является необходимость постоянной перезарядки устройства для нанесения состава. Чаще всего используются жидкие составы, для их нанесения существует три основных способа, описных ниже:

А. Системы низкого давления

В этом случае используются нагнетательные резервуары или насосы. В резервуары подается давление около 50 p.s.i. (345 кПа), в зависимости от вязкости состава. Составы, разработанные для данного типа систем являются
жидкими, поэтому они сами непрерывно создают свой собственный уровень и не приводят к кавитации, которая может послужитьпричиной проникновения воздуха в систему.

Если используется коэффициент плотности насоса 3:1, то он устанавливается непосредственно в большой барабан с составом. Затем начинается перекачка состава непосредственно в систему, где для него должен быть предусмотрен трубопровод или коллектор, а так же воздушный коллектор и электромагнитные катушки для приведения в действие нагнетателей и таймеров. В системе низкого давления в зависимости от вязкости состава используется давление до 825 кПа (120 p.s.i.).

Вследствие необходимости наличия в подобных системах воздушной подушки вокруг вращающегося матерчатого круга, они являются весьма неэкономичными с точки зрения использования состава. Из-за плохой проницаемости воздушной подушки может быть потеряно до 50% состава.

Б. Системы высокого давления (Безвоздушные распылительные системы).

Для передачи состава сквозь воздушную подушку могут использоваться системы высокого давления с насосом 1:30, а так же линии и коллекторы высокого давления. Нагнетатели работают таким же образом, как и в системах низкого давления с таймерами и электромагнитными катушками. Подобные системы используются для подачи одного и того же состава на
несколько однотипных установок. Нагнетателем в данном случае чаще всего служит клапан вкл/выкл. Вследствие присутствия в системе высокого давления подача состава на матерчатый круг зависит не только от времени включения и выключения, выставленного на таймере, однако и от вязкости жидкого состава – чем меньше значение вязкости, тем больше состава будет подаваться на матерчатый круг.

В. Высокоскоростные системы распыления

Основной недостаток систем высокого давления, заключающийся в зависимости от вязкости жидкого состава, может быть устранен путем использованиянагнетателей высокого или низкого давления вместе с системами низкого давления. В этих нагнетателях чаще всего используется соотношение воздушного цилиндра к механизму запуска нагнетателя 25:1. Давление жидкого состава остается низким вплоть до того момента, когда он попадает в нагнетатель; установленный в нагнетателе усилитель 25:1 подает состав на матерчатый круг под высоким давлением. Основным преимуществом данного типа системы является возможность подачи на круг одинаковых заранее установленных объемов состава под давлением 8.500 кПа (1500 p.s.i.). На матерчатый круг из камеры нагнетателя заранее установленного размера подается одинаковое количество состава, независимо от его вязкости. Все жидкие составы обладают тиксотропными свойствами, т.е. чем выше скорость их перемещения, тем меньше их вязкость, так что в старых системах на количество попадаемого на матерчатый круг состава влияла даже длина трубопровода.

Обычно наиболее эффективными для подобного использования считаются трепельные составы и составы с кальцированной окисью алюминия, так как при использовании составов с оксидом алюминия скорость износа может оказаться слишком большой. Благодаря высокому давлению практически весь объем состава проникает через воздушную подушку и попадает на матерчатый круг.

В некоторых случаях может возникнуть необходимость получения отделки без блеска, и это стало возможным с появлением нейлонового абразивного круга, которое особенно подходит для использования с автоматическими системами. Существует два основных типа подобных систем. Первый тип основан на использовании гибкого, упругого, пропитанного абразивом, нетканого нейлона или подобного пропитанного материала. Абразив равномерно распространяется по всему объему материала, так что его рабочие характеристики не ухудшаются вместе с износом круга. Кругам этого типа во многих случаях можно придать соответствующею форму для работы с искривленными, неправильным поверхностями. Эти поверхности являются водонепроницаемыми и представлены в большом ассортименте с различными размерами, плотность и размером зерна, которые могут использоваться для сухой и для влажной обработки. Типичные значения абразивных градаций, используемых для различных операций, приведены в таблице 2-4.

Таблица 2-4

Типичные абразивные градации, используемые для осуществления различных операций

Круги особенно хорошо подходят для улучшения однородных шаблонов крацевания для алюминия, однако они так же могут быть достаточно эффективными при удалении заусенец и формирования закруглений острых кромок. Круги могут работать с различной скоростью от 3 до 33 метров в секунду (600 – 6.500 футов в минуту), в зависимости от особенностей конкретной модели круга и его предназначения. При использовании нейлоновых кругов для отделки плоских листов материала для получения однородной отделки без дефектов рекомендуются значения колебания 200 циклов в минуту и амплитуды – 10 мм. Для данной технологии, а так же для ручного сатинирования в настоящий момент ведется разработка нетканых холстов с абразивом.

Вторым способом применения, появившемся
недавно, является экструзивный пропитанный нейлоновый щеточный полировальный круг. Для его изготовления абразив экструдируется в нейлоновое волокно, из которого в свою очередь изготавливаются щетки. Он может использоваться так же, как и вышеописанные методы, однако в этом случае нет гарантии получения такой же равномерной отделки. В идеальном варианте данная технология должна использоваться для удаления заусенец и формирования большего радиуса. В настоящее время она находит все более широкое применение в промышленности вместе с улучшением различных качеств волокна, содержащего абразивный материал.

Полировальные круги обеспечивают контактное перемещение абразивного состава по рабочей поверхности, в результате чего происходит резка или тонировка. Неправильный выбор полировального круга может привести к получению несоответствующей отделки или к непомерному увеличению ее стоимости. Полировальные кругаи
классифицируются следующим образом:

(а) Косые эластичные полировальные круги

(б) Пальчиковые эластичные полировальные круги

(в) Полнодисковые
полировальные эластичные круги

(г) Строченые круги

Каждый из этих типов имеет свои преимущества, которые были подробно описаны Нельсоном 20.

А) Косые эластичные полировальные круги

Использование косых полировальных кругов является нормой для автоматического процесса полировки. Материя для полировальных кругов имеет косой покрой, для этого отрез материи складывается в продольном направлении, а затем пришивается к трубке. После этого трубка непрерывно разрезается под углом 45° на полосы, таким образом, чтобы все нити находились под углом 45° к кромке полосы. Это делается с целью предотвращения изнашивания материи.

Секции косых полировальных кругов состоят из секций ½ - 1 дюймов в ширину (13-25 мм), и имеют концентрическое расположение по отношению к шпинделю, это достигается при помощи диаметральных пластин. Данная конструкция и способ ее сборки таковы, что воздух циркулирует через центр для охлаждения эластичных полировальных кругов и предотвращает накапливание тепла на поверхности эластичного полировального круга, находящегося в контакте с деталью. Эластичность секции полировального круга поддерживается при помощи :

(а) Изменения количества складок в каждой секции

(б) Изменения диаметра центрирующей пластины

(в) Степенью плиссировки

Для осуществления интенсивной полировки необходимо наличиесекций с большим количеством складок и плиссе. Плиссе в середине эластичного полировального круга поддерживают агрессивность круга по мере изнашивания круга и уменьшения скорости поверхности. Использование различных обработок материи может помочь увеличить твердость и абразивные свойства круга, а так же увеличить время его износа до нерабочего состояния.

В настоящее время обработка поверхности применяется все чаще и чаще, теперь она помогает продлить срок службы круга на 50%. Так же увеличилось время удержания состава на круге. Существует множество вариантов обработки. Чаще всего выбор останавливается на материи с 50% содержанием хлопка и 50% содержанием полиэстера, благодаря высокому пределу прочности на разрыв этих материалов.

Режущие диски изготавливаются из материи, содержащей примерно 86/80 нитей на квадратный дюйм, а круги для работы в облегченном режиме изготавливаются из расчета 60/60 на квадратный дюйм. Все эти материалы разрезаются с уклоном таким образом, что нити идут от центра непрерывно и не подвержены сильному износу.

Б) Пальчиковые круги

Эти полировальные круги состоят из отдельных сегментов косо отрезанной материи, собранной на втулке круга. Под воздействием полировального нажима эти сегменты поддаются и изгибаются, обтекая
таким образом рабочий контур. Свобода движений каждого сегмента обеспечивает гибкость и эластичность, необходимые для полировки поверхностей со сложным контуром. Плотность пальчикового
полировальных кругов изменяется с помощью:

(а) Изменения количества слоев, пристроченных к каждому из сегментов

(б) Увеличения или уменьшения количества строченых рядов для каждого из сегментов

(в) Изменения количества пальцев, установленных вокруг центрирующего кольца

(г) Изменение диаметра втулки

Данный тип полировального круга используется обычно в тех случаях, когда другие круги не способны войти в надлежащий контакт с рабочей поверхностью.

С) Полнодисковые полировальные эластичные круги

Полнодисковые полировальные эластичные круги изготавливаются таким образом, чтобы каждая складка на полировальном эластичном круге имела цельный круговой слой материи. Слабосмотанные круги, где слои плиссе
собираются вместе и удерживаются с помощью одного ряда строчки вокруг отверстия для вала, обычно используются для легкой обрезки или тонировки, а так же для других целей, где необходима высокая степень свободы и гибкость. Плотность и, соответственно, твердость кругов может варьироваться в зависимости от используемого типа прострачивания, а так же от расстояния между строчками. Путем использования очень твердой материи, которая пришивается с очень малым расстоянием между строчками, можно получить очень твердые эластичные полировальные круги. В настоящий момент на рынке представленширокий ассортимент материй от мягкой начесанной до твердой с крахмальной пропиткой. Полнодисковые полировальные круги обычно используются для ручной полировки.

Г) Простроченные полировальные круги.

Простроченные круги обычно изготавливаются из новой материи или восстановленных остатков и полосок материи, являющейся побочным продуктом обрезания других матерчатых изделий. Кусочки материи ламинируются между слоями и на наружном слое. Для сшивания слоев в цельную секцию матерчатого круга используются различные шаблоны. На настоящий момент существует большое количество эластичных полировальных кругов из кусочков различных степеней и качества. Они все производятся из окрашенного материала или из смеси неотбеленных, отбеленных и смешанных кусочков весовой материи. Подобные круги чаще всего используются для осуществления тяжелой обрезки или для операций, которые требуют интенсивного воздействия на поверхность полировального эластичного круга, которое может привести к сгребанию материи. Это- самый дешевый вариант эластичного полировального круга.

На выбор полировального состава в первую очередь влияет первоначальное состояние поверхности детали, тип используемого полировального оборудования и необходимый результат. 21 На выбор состава так же может оказывать влияние размер и дизайн полируемой детали.

Состав для полировальных эластичных кругов содержит абразив и связующее вещество, состоящее из кислот жирного ряда, таких как стеариновая кислота, твердый животный жир и амины. Названия многих составов для эластичных полировальных кругов происходят от названий входящих в из состав абразивов. Названия других соответствуют типу металла, для обработки которого они чаще всего используются или от выполняемой ими функции. Они могут включать следующие компоненты:

Трепел пришел к нам из г. Триполи, расположенного в Северной Африке, и нашел широкое применение для производства полировальных порошков и абразивов. Другое его месторождение было обнаружено в г. Сенека, Миссури, область США. Трепел из американского месторождения, которое появилось в результате разложения извести с высоким содержанием кремния, имеет малый размер частицы, более выраженные абсорбционные свойства и больше подходит для полировки, чем североафриканская продукция.

Трепел содержит скрытокристаллический кремний, из которого примерно 75% - это кристаллический кремний. Он обладает свойством сначала осуществлять острую резку, затем распадется с уменьшением размера, после чего с его помощью можно осуществлять более высококачественную резку и тонировку. В США и Великобритании трепел является наиболее часто используемым средством для полировки алюминия, потому что это – дешевый и натуральный продукт. Качество испанского трепела уступает качеству американского.

Кристаллический кремний может вызвать поражение легких, если человек находится в контакте с ним на протяжении долгого периода времени. Поэтому при работе с кремнием необходимо позаботиться о наличии соответствующей вентиляции и масок.

В Германии, где трепел не используется вследствие содержания в нем кремния, в качестве альтернативы используется калькированный алюминий. В остальных странах так же наблюдается тенденция к переходу от трепела к продуктам на основе кальцированного
алюминия.

Полировальные составы для резки или обрезки

Эти составы обычно содержат трепел, наплавленный абразив из оксида алюминия и наплавленную кальцированную
окись алюминия.

Полировальные составы для резки или тонировки

Эти составы позволяют осуществлять и резку и тонировку, однако с их помощью нельзя добиться максимальных параметров резки или максимального качества тонировки, такого, как при использовании отдельных составов для этих операций. Абразивные смеси в данном случае выбираются в зависимости от подлежащего полировки металла, а так же от необходимого уровня резки и цвета. В основном их получаю из абразива на основе кальцированного
алюминия с различным размером частиц и твердостью.

Составы для тонировки или отделки

Использование очень мелкого мягкого абразива обеспечивает максимальный блеск поверхности и отсутствие царапин на полируемой детали. Выбор твердости матерчатого круга, полировочного состава, окружной скорости, контактного давления и времени полировки определяется в зависимости от обрабатываемой детали и необходимой степени глянца. Обычно используются очень мелкий порошок из кальцированной окиси алюминия и связующее вещество с добавкой смазочного масла.

Жидкие составы для эластичного полировального круга для автоматической или полуавтоматической полировки.

Эти составы содержать абразивы, взвешенные в жидком связующем веществе-носителе. Они имеют состав подобный или даже идентичный твердым полировальным составам, однако имеют следующие преимущества:

(а) Снижение прямых издержек на оплату труда, так как нанесение и замена составов требует меньше времени.

(б) Снижение потерь полировального состава, так как его можно наносить малыми количествами с помощью автоматически контролируемого устройства без производства отходов, не подлежащих дальнейшему использованию.

(в) Обеспечивает широкий диапазон характеристик резки и тонировки, так как в его состав можно включить больше различных связующих веществ на основе смазки.

(г) Увеличивает срок службы эластичного полировального круга благодаря большей глубине проникновения в его поверхность, а так же благодаря поддержанию оптимального количества полировального состава на поверхности круга и возможности поддержания более низкой рабочей температуры полировального круга.

(Е) Незаменим для широких эластичных полировальных кругов.

(ж) Омыление и превращение в эмульсию происходит быстрее, чем для твердых составов, вследствие чего уменьшается риск обратного переноса на обрабатываемую деталь, или плотного застревания
в трещинах, что облегчает его удаление в процессе последующих операций по очистке.

В отличие от твердыхсоставов, из них нет необходимости формировать бруски,способные выдержать стресс, возникающий при их нанесении.

Необходимость усовершенствования процесса отделки определяется конкурентными потребительскими требованиями и государственными директивами, касающимися безопасности и загрязнения окружающей среды. Основной тенденцией является использование робототехники и ЧПУ.

Что касается полировочных матерчатых кругов, эластичных полировальных кругов и составов, то здесь можно отметить следующее:

a) использование
кальцированного алюминия вместо натуральных абразивов типа трепела, пемзы и песка

b) использование износостойких матерчатых кругов с косым покроем вместо дисков и шитых матерчатых кругов

c) пропитка материи составом

d) материя с внедрением полиэфирного волокна в хлопковую структуру для увеличения предела прочности на разрыв и срока службы

e) использование пропитанного нетканого нейлона.

Было так же множество разработок, касающихся обработки материи с использованием каучука, растворителей (для помещения каучука в ткань) и пропитки на водной основе.

Считается, что абразивный нейлон с покрытием обладает лучшими качествами для осуществления с помощью него отделки, чем традиционная проволочная щетка. Патентованный метод экструзии гарантирует стабильность волокон нейлона при высокой концентрации абразивных зерен на поверхности матерчатого круга 23.

Жидкие составы, наносимые посредством автоматических или полуавтоматических полировальных машин, заменяют старые твердые составы, которые приходилось наносить вручную. В настоящее время наблюдается тенденция к отказу от метода нанесения состава на нетканый матерчатый круг в процессе полировки в пользу применения матерчатых кругов, пропитанных составом. Этот метод не позволяет получать зеркальную отделку, однако позволяет осуществлять сатинирование, которое приобретает все большую популярность благодаря своей дешевизне, да и блестящие вещи начинают выходить из моды. Блестящая отделка может быть получена путем анодирования или электроосаждения.

Химико-механическая полировка и механическое травление алюминия.

Было сделано несколько разработок, направленные на изучение возможности объединения процесса химического растворения и механического стирания. 18, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30. Йо 24 разработал химико-механический метод с использованием суспензии с фосфорной кислотой, пероксида
водорода, воды и абразивного материала для химико-механической полировки алюминия. Приведенные в работе примеры включают химико-механическую полировку для формирования ультратонких наклонных соединений. 25 Такеуши и Тохайма 26 для сглаживания оцинкованных алюминиевых поверхностей перед химическим никелированием использовали струю электролита, содержащего частицы кремния.Рунельс и Эйман27 разработали метод пульсационной химико-механической полировки. При использовании этого метода в существенно нормальном направлении по отношении к поверхности импульсами действует сила в комбинации с абразивным движением, направленным вдоль поверхности и предназначенным для удаления материала.

В Италии был так же разработан новый экологически чистый метод механического травления алюминия 28, 29, 30. Штампованный алюминий подается в машину, где осуществляется его механическая струйная очистка, за которым немедленно следует травление в едком натре.