Polerowania metalu: rodzaje i metody wykańczania powierzchni wyrobów metalowych

Polerowanie metalu jest konieczna do poprawy wyglądu wyrobów metalowych jak również uzyskaniu powierzchni o wysokich parametrach jakościowych. Zastosowanie procesów technologicznych, które poprawiają jakość powierzchni jest wszechstronne, od przemysłu galwanicznego aż do dekoracyjnego. W przemyśle następujące metody są powszechnie stosowane:

  1. Metoda mechaniczna
  2. Metoda chemiczna
  3. Metoda elektrochemiczna
  4. Sposób elektrolityczno-plazmowy

Wady tradycyjnych rodzajów polerowania metalu

Pierwsze trzy z powyższych sposobów obróbki powierzchni metalowych mają ograniczenia użytkowania. Głównym ograniczeniem dla wielu firm jest to, że w masowej produkcji brak możliwości zautomatyzowania procesu przy zastosowaniu technik polerowania mechanicznego, chemicznego lub elektrochemicznego.

Trudności z zastosowaniem tradycyjnych technologii polerowania metali mają zarówno powody ekonomiczne i technologiczne . Trudności ekonomiczne związane z wysokimi kosztami produkcji na obrabiarkach CNC . Trudności technologiczne to brak możliwości zbudowania w pełni zautomatyzowanej linii do polerowania.

Większość prac realizowana jest w sposób ręczny natomiast detale polerowane w dużych ilościach, kiedy ten proces jest jednym z wielu etapów produkcyjnych, może być „wąskim gardłem” stwarzając duże problemy w ciągu technologicznym.


Porównanie rodzajów metod polerowania metali

  Mechaniczne polerowanie Chemiczne polerowanie Elektro-chemiczne polerowanie Elektrolityczno-plazmowe polerowanie
Zdolnosci produkcyjne Średnie Niskie Średnie Wysokie
Ograniczenia kształtu detalu Proste profile Złożone profile Złożone profile Złożone profile
Wady materiału Możliwość wprowadzenia obcego materiału Nierównomierność materiału,  травление Niedokładna obróbka płaskich powierzchni Możliwość umocnienia materiału
Możliwość automatyzacji Nie Nie Tak Tak
Straty na materiale rodzimym Tak Tak Tak Nie
Czas amortyzacji w latach 25 лет 5 лет 20 лет 25 лет
Niezbędna powierzchnia produkcyjna Mała Średnia Średnia Średnia
Technologia przyjazna środowisku Nie Nie Nie Tak
Bezpiecz. Ppoż. Wysokie Duże Średnie Wysokie
Energochłonność Średnia Niskia Wysoka Wysoka
Kwalifikacje pracownika Bysokie Średnie Średnie Średnie

Powszechne stosowanie elektro-plazmowej technologii, która z punktu widzenia przedsiębiorcy jest tańsza i bardziej efektywna pozwoli zastąpić technologie obarczone wieloma niedogodnościami. Z powodzeniem można stwierdzić, że ten proces technologiczny polerowania powierzchni to wysoka jakość obrabianych detali, niskie koszty, szybkość procesu, ekologia.

To bardzo ważny element, mianowicie proces jest przyjazny dla środowiska, powstające w procesie odpady nie wymagają specjalistycznych urządzeń do ich likwidacji, powstaja w niewielkich ilościach i są nieporównywalnie mniej toksychne dla personelu i srodowiska od pozostałych metod.


Metody polerowania powierzchni metalu na drodze stosowania różnych metod

Poddając procesowi polerowania detale, których powierzchnia nie jest dostatecznie przygotowana a pokryta jest warstwą rdzy, farby lub starego lakieru, może spowodować spadek wydajności procesu. Następuje większe zużycie prądu, proces przedłuża się, spadają wskaźniki ekonomiczne.

Ponadto w takich przypadkach wzrasta gęstość prądu dwukrotnie, wynika to z tego, że jest dwukrotnie większa powierzchnia styku elektrolitu z przedmiotem.

Dlatego w praktyce należy do procesu podejść dwuetapowo w przypadku, gdy mamy do czynienia z detalami pokrytymi gruba warstwą rdzy, starego lakieru lub o dużej chropowatosci, detal należy oczyścić z pierwszej warstwy, używając do tego:

  1. oczyszczanie w bębnach
  2. oczyszczanie strumieniem wody
  3. obróbka strumieniowo – cierna
  4. obrobka ultradźwiękowa
  5. elektrochemiczne trawienie

Rodzaje obróbki powierzchni po cięciu plazmowo - gazowym. (Przygotowanie pod proces polerowania plazmowego)

Wyrównywanie chropowatosci krawędzi, które powstały w procesie cięcia plazmowego są usuwane za pomocą odksztalceń plastycznych.Wstępna obrobka może być zrealizowana na drodze obróbki plastycznej.W takim przypadku często używa się past polerskich, które niwelują występy. Pasty zawieraja aktywne związki chemiczne powierzchnowo czynne, ponadto w skład wchodzi obojętnie chemicznie Cr2O3 jako czynnik polerski.


Polerowanie plazmowe z przygotowaniem powierzchni

Zawsze dążymy do tego aby minimalizując koszty utrzymac wysokie standardy technologiczne. Łączenie procesów wskazane jest w przypadkach, gdy do polerowania mamy powierzchnię o powierzchni z wadami, bardzo chropowatej, nierównomiernej lub pokrytej wcześniej grubą warstwą zanieczyszczeń.

Dlatego korzystnym jest łączenie procesów tradycyjnych z naszym procesem plazmowym. Jeżeli jest taka konieczność np. w przypadku gdy chcemy polerować detale odlewane do kokil o bardzo chropowatej powierzchni, warto w pierwszym etapie zastosować jedną ze znanych technologii a następnie przeprowadzić zasadniczy proces polerowania plazmowego.

Dlatego bardzo wydajny proces plazmowy ma miejsce jeżeli poprzednio detale były poddane:

  1. szlfowanie w strumieniu wody płótnem ściernym 50 do 80 µm
  2. obróbka tarczą (szczotką) drucianą
  3. trawienie elektrolityczne w 10% kwasu szczawiowego, przy napieciu 12 V w ciągu 5–10 minut z natęzeniem pradu do 2 А/sm2
  4. trawienie w roztworze 25% H2SO4 i 20 % HCl w temp 30-40°C w ciągu od 3 do 10 minut;.

Dalsza obrobka polerowania w procesie plazmowym w 5% wodnym r-rze (NH4)2SO4 w temp 80°C.


Metody obrobki metali przed elektrolityczno-plazmową obróbką

Metody obrobki za pomocą płótna ściernego (tarcz)

Jeśli oryginalna próbka jest wstępnie oczyszczana płótnem ściernym o ziarnistości 500 mikronów a następnie jest polerowana z lustrzanym wykończeniem w ciagu 5–6 minut, w celu usunięcia warstwy metalu o grubości 0.05 mm, to próbki do stanu matowego płótnem ściernym 50–80 mikronów są dwa razy szybciej w czasie krótszym niż 3 minuty, przy czym warstwa metalowa jest usuwana na grubość 0.02–0.03 mm. Oszczędność energi w przypadku stosowania obróbki wstępnej to 40%.

Metody przygotowania powierzchni przy użyciu szczotek stalowych

Bardzo efektywna jest również metoda szczotkowania, zwłaszcza dla detali po zgrubnym frezowaniu, czy szlifowaniu. W tym przypadku powierzchnia poddawana jest powierzchniowej obróbce plastycznej, usuwane są też powstające na powierzchni tlenki w przypadkach kiedy detale były zgrzewane lub spawane.

Metody przygotowania powierzchni w procesie trawienia

Dobre wyniki uzyskuje się przez trawienie chemiczne, zwłaszcza próbek, które były poddawane obróbce cieplnej, ponieważ tworzą tlenki trudne do usunięcia technologią plazmową. Wytrawienie tych próbek w roztworach kwasu siarkowego i solnego tworzy chropowatą powierzchnię, czystej od zendry, bez defektów. Późniejsza obróbka w roztworze siarczanu amonu przy napięciu 260 V przez 4 minuty umożliwia uzyskanie gładkiej powierzchni lustrzanej.