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隨著塑料製品日(rì)溢廣泛的應用,如日化(huà)用(yòng)品和(hé)飲料包裝容(róng)器等,外觀的需要往往要求塑料(liào)模具型腔的表麵達到鏡麵拋光的程度。而生產光學鏡片、鐳射唱片等模具對表麵粗糙度要求極高,因而對拋光性的要求也極高(gāo)。
拋光不僅增(zēng)加工件的美觀,而且能夠改善材料表麵的耐腐蝕性、耐(nài)磨性,還可以使模具擁有其它優點,如使塑料製品易於脫模,減少生產(chǎn)注塑周期等。因而拋光(guāng)在塑料模具製作(zuò)過程中是很重要的一道工序(xù)。
目前常用(yòng)的拋光方(fāng)法有以下幾種:
1.1 機械拋光
機械拋光(guāng)是*切削、材料表麵塑性變形去掉被拋光後的凸(tū)部而得到平滑麵的拋光方法,一(yī)般使用油石條、羊毛輪、砂紙等,以手(shǒu)工操作為主,特(tè)殊零件如(rú)回轉(zhuǎn)體表麵(miàn),可使用轉台等輔助工具(jù),表(biǎo)麵質量 要求高的可采用超精研拋的方法。
超精研(yán)拋是采用特製的磨具,在含(hán)有磨料的研拋液中(zhōng),緊(jǐn)壓在工件被加工表麵上,作高速旋(xuán)轉運動。利用該技術可以達到Ra0.008μm的表麵粗(cū)糙度,是(shì)各種拋光(guāng)方法中最高(gāo)的。光學鏡片模具常采用這種方法。
1.2 化學(xué)拋光
化學拋(pāo)光是讓(ràng)材料在化學介質中表麵微觀凸出的部分較凹(āo)部分優先溶解,從而得到平滑麵。這種方法的主要優點是不需複雜設備(bèi),可以(yǐ)拋光形狀複(fù)雜的工件(jiàn),可以同時拋光很多工件,效率高。化學拋(pāo)光的(de)核心問題是拋光液的配製。化學(xué)拋光得到的表麵(miàn)粗糙度一般為數10μm。
1.3 電解拋光(guāng)
電解拋光基本原理與化學拋光相同,即*選擇性的溶解材料表麵微小凸出部分(fèn),使表麵光滑。與化學拋光相比,可以(yǐ)消(xiāo)除陰極反應的影響,效果(guǒ)較好。電化學拋光(guāng)過程分為(wéi)兩步:
(1)宏觀整平(píng) 溶解產物(wù)向電解液(yè)中擴散,材料表麵(miàn)幾何粗糙(cāo)下降,Ra>1μm。
(2)微光平整(zhěng) 陽極極化,表麵光亮度(dù)提高,Ra<1μm。
1.4 超聲(shēng)波拋光
將工件(jiàn)放入磨料懸浮液中並一(yī)起(qǐ)置於超聲波場中,依*超聲波的振蕩作(zuò)用,使磨料在工件表麵磨削(xuē)拋光。超聲波加工宏觀力小,不會引起工件變形,但工裝製作和安裝較困難。超聲波加工可以與化學或電化學方法結合。在溶液腐蝕、電解的基礎上(shàng),再施加超聲(shēng)波振動攪拌溶液,使工件表麵溶解產物脫離,表(biǎo)麵附近的腐蝕或電解質均勻;超聲波(bō)在液(yè)體中的(de)空化作(zuò)用還(hái)能夠抑製腐蝕過程,利於表麵(miàn)光亮(liàng)化
1.5 流體拋光
流體拋光是依*高速流(liú)動(dòng)的液體及其攜帶的磨粒衝刷工件表麵達到拋光(guāng)的目的。常用(yòng)方(fāng)法有:磨料(liào)噴射加(jiā)工(gōng)、液體噴射加工、流體動力研磨等。流體動力(lì)研磨是由液壓驅(qū)動,使攜帶(dài)磨粒的液體介質高速往複流過工(gōng)件表麵。介質(zhì)主要采用在較低(dī)壓力下流過性(xìng)好的特殊(shū)化合物(聚合物狀物質)並摻(chān)上磨料製成,磨料可采用碳化矽粉末。
1.6 磁研磨拋光
磁研磨拋光是利用磁(cí)性(xìng)磨料(liào)在磁場作用下形成磨料刷,對工件磨削加工。這種方法加工效率(lǜ)高,質量好,加工條件(jiàn)容易控製,工作條件好。采用合適的磨(mó)料,表麵粗(cū)糙度可以達到Ra0.1μm。
在塑(sù)料模具加工中所(suǒ)說的拋(pāo)光與其他行業中(zhōng)所要(yào)求的表麵拋光有很(hěn)大的不同,嚴格來說,模具的拋(pāo)光應該稱為(wéi)鏡(jìng)麵加工。它不僅對拋(pāo)光本身有很高的要求並且對表麵(miàn)平整度、光滑度以(yǐ)及(jí)幾何精確度也有很高的(de)標準。表麵拋光一般隻要求獲得光亮(liàng)的表麵即可。
鏡麵加工的標準分為四級:AO=Ra0.008μm,A1=Ra0.016μm,A3=Ra0.032μm,A4=Ra0.063μm,由於電解拋光(guāng)、流體拋光等方(fāng)法很難精確控製零件的幾(jǐ)何精確度,而化學拋光、超聲波拋(pāo)光、磁研磨拋光等方法的表麵(miàn)質量又達不到要求,所以精密模具(jù)的鏡麵加工還(hái)是以(yǐ)機械拋光為主。
機(jī)械拋光基本程序
要想獲得高質量的拋光效果,最重要的是要具備有高質量的(de)油石、砂紙和鑽石研磨膏等拋光工具和(hé)輔助品。而拋光程序(xù)的(de)選擇取決於前期加工後的表麵狀況,如機械加工、電火花(huā)加工(gōng),磨加工(gōng)等等。機(jī)械拋光的一(yī)般過程如下:
1、粗拋
經銑、電火花、磨等工藝後的表麵可以(yǐ)選擇轉速在35 000—40 000 rpm的(de)旋轉表麵拋光機或超聲(shēng)波研磨機進(jìn)行拋光。常用的(de)方法有利(lì)用直徑Φ3mm、WA # 400的輪子去除白色電火花層。然後是手工油石研磨,條狀油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。一般(bān)的使用順序為#180 ~ #240 ~ #320 ~ #400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000。許(xǔ)多模具製造商為了節約時(shí)間而選擇從#400開始。
2、半精拋
半精拋(pāo)主要使用砂(shā)紙和煤油。砂(shā)紙的號數依次為:#400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000 ~ #1200 ~ #1500。實際上#1500砂紙隻用適於淬硬的模(mó)具鋼(gāng)(52HRC以上),而不(bú)適用於(yú)預硬鋼,因為這樣可能會(huì)導(dǎo)致(zhì)預硬鋼件表麵燒傷。
3、精拋
精拋主(zhǔ)要使用鑽石研磨膏(gāo)。若用拋光布(bù)輪混合鑽石研磨粉或研磨膏進行研磨的(de)話,則通常的研磨順序是9μm(#1800)~ 6μm(#3000)~3μm(#8000)。9μm的鑽石研磨膏和拋光布輪(lún)可用來(lái)去除#1200和#1500號砂紙留下的發狀磨(mó)痕。接著用粘氈和鑽石研(yán)磨膏進行拋光,順序為1μm(#14000)~ 1/2μm(#60000)~1/4μm(#100000)。
精度要(yào)求在1μm以上(包括1μm)的拋(pāo)光工藝在模具加(jiā)工車間中一個清潔的拋光(guāng)室內即可進行。若進行更加精密的拋(pāo)光(guāng)則必需一個絕對潔淨的空間(jiān)。灰塵、煙霧,頭皮屑(xiè)和口水沫都有可能報廢數個小時工作後得到的高精密拋光表(biǎo)麵。
機械拋光中要注意的(de)問題
用砂紙拋光(guāng)應注意以下(xià)幾點:
1、用砂紙拋(pāo)光需要利用軟的木棒或竹棒。在拋光圓麵或球麵時,使用軟木棒可更好的配(pèi)合圓麵和球麵的(de)弧度。而較硬的木(mù)條像櫻(yīng)桃木(mù),則更適用於平整表麵的拋光。修整(zhěng)木條的末端使其(qí)能與(yǔ)鋼件表麵形狀保持吻合,這樣可以避免木條(或竹(zhú)條)的銳角接觸鋼件表麵而造成(chéng)較深的劃痕。
2、當換用不同型號的砂紙(zhǐ)時,拋光方向(xiàng)應變換(huàn)45°~ 90°,這(zhè)樣前一種型號砂紙拋光(guāng)後留下的條紋陰影即可分辨出來。在換(huàn)不同(tóng)型(xíng)號砂紙之前,必須用100%純棉花沾取酒精之類的清潔液對(duì)拋光表麵進行仔細的擦(cā)拭,因為一顆很小(xiǎo)的沙礫留在表(biǎo)麵都會毀(huǐ)壞接下去的整個(gè)拋(pāo)光工作。從砂紙拋光換成鑽石研(yán)磨膏拋光時,這個清潔過程同樣重要(yào)。在拋光繼續進行之前(qián),所有顆粒和煤油(yóu)都必須被完全清潔幹淨。
3、為了避免擦傷和(hé)燒傷工件(jiàn)表(biǎo)麵,在用#1200和#1500砂紙進行拋光(guāng)時必須特別小心。因而有必要加(jiā)載一個輕載荷以及采用兩步拋(pāo)光法(fǎ)對表麵進行拋光。用每一種型(xíng)號的砂紙進行拋光時都應沿兩(liǎng)個不同方向進(jìn)行兩次拋(pāo)光,兩個方向之間每次轉動45°~ 90°。
鑽石研磨(mó)拋光應注意以下幾點:
1、這種拋光必須(xū)盡量在較輕的壓(yā)力下進行特別是拋光預硬鋼件和用細研磨膏拋光時。在用#8000研磨膏拋光時(shí),常用載荷為100~200g/cm2,但要保持此(cǐ)載荷的精準度很難做到。
為了更容易做到這一點,可以在木條上做一個薄且窄的手柄,比(bǐ)如加一銅片;或者在竹條上切去一(yī)部分而使其更加柔軟。這樣可以幫(bāng)助控(kòng)製拋光壓力(lì),以(yǐ)確保模具表麵壓力不會過(guò)高。
2、當使用鑽石研磨(mó)拋光時,不僅是工作表麵(miàn)要求潔淨,工(gōng)作者的(de)雙手也必須仔細清潔。
3、每次拋光時間不應過長,時間越短,效果越好(hǎo)。如果拋光過程進行得過長將會造成“橘皮”和“點蝕(shí)”。
4、為獲得高(gāo)質量的拋光(guāng)效果,容(róng)易發(fā)熱的(de)拋光方法和工具都應避免。比如:拋光輪(lún)拋(pāo)光,拋光輪產生的熱量會很容易造成“橘(jú)皮”。
5、當拋光過程停止時,保證工件表麵潔淨和仔細(xì)去除所有研(yán)磨劑和潤滑(huá)劑非常重要,隨後應在表麵(miàn)噴淋一層模具防鏽塗(tú)層。
由(yóu)於機械拋(pāo)光主要還(hái)是(shì)*人工(gōng)完成,所以拋光技術目前還是影(yǐng)響拋光質量的主要原因。除此之外,還(hái)與模具材料、拋光(guāng)前的表麵狀況、熱(rè)處理工藝等有關。優質的鋼材是獲得良好拋光質量(liàng)的前提條件(jiàn),如果鋼材表麵硬度不(bú)均或特性上有差(chà)異,往往會產生拋光困難。鋼材(cái)中的各種(zhǒng)夾雜物和氣孔都不利於(yú)拋光。
不同硬度對拋光工藝的影響
硬度增高使研磨的困難增(zēng)大,但拋光(guāng)後(hòu)的(de)粗糙度減小。由於硬度的增高,要達到較低(dī)的粗糙度所需的拋光時間(jiān)相應(yīng)增長。同時硬度增(zēng)高,拋光(guāng)過度的可能性相應減少。
工件表麵狀況對拋光工藝的影(yǐng)響
鋼材在切削機械加工的破碎過程中,表層會因熱量、內應力或其他因素而損壞,切削參數不當會(huì)影響拋光效果。電火(huǒ)花加工後的表麵比(bǐ)普通機械加工或熱處理後的表麵更難研磨,因此電火花加工結束前應(yīng)采用精規準電火花修整(zhěng),否則表麵會形成硬化薄層(céng)。
如果電火(huǒ)花精修規準選(xuǎn)擇不當(dāng),熱影響(xiǎng)層的深度最大可達(dá)0.4mm。硬化薄層的硬度比基體硬度高,必須去除。因此最好增加(jiā)一道粗磨加工,徹底清除損壞表麵層,構成一片平均粗糙的金屬麵,為拋光加工提供一個良好基(jī)礎。
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