Одним из видов финишной обработки изделий из металлов является их полировка. За счет правильного выполнения этой процедуры металлическая поверхность приобретает равномерный красивый блеск, что положительно сказывается на внешнем виде изделия, повышает его эстетические свойства.
Также полировка позволяет улучшить потребительские качества продукции, в частности, снизить интенсивность протекания коррозионных процессов. В ряде случаев такая обработка необходима для подготовки поверхности к нанесению различных материалов, например, полимерных составов.
Существует несколько видов полировки металлической поверхности, часть из которых применяется исключительно в условиях промышленного производства, а другие доступны для использования дома или в небольшой частной мастерской. При использовании каждой технологии ключевое значение имеет правильный выбор материалов и инструментов, а также соблюдение технологических норм обработки металла.
В общем виде полировка заключается в снятии тончайшего поверхностного слоя с металлической плоскости. Такой вид обработки регламентируется нормами действующего стандарта ГОСТ 9301-86, в котором содержатся базовые указания относительно качества полировки и требования к готовой продукции. В частности, обработанная поверхность не должна иметь дефектов и изъянов – заусениц, борозд, ржавчины или царапин.
Требований относительно степени зеркальности отполированной металлической поверхности в ГОСТ РФ не имеется, благородный металлический блеск является, скорее, сопутствующим эффектом, который достигается за счет удаления перечисленных дефектов.
В зависимости от выбранной технологии различают механическую, химическую, электрохимическую и другие виды полировки металла. Ниже мы рассмотрим их особенности, подробнее опишем, как производится полировка металла в домашних условиях и на производстве.
Значение правильной подготовки поверхности металла
Правильная оценка исходного состояния обрабатываемой металлической поверхности и проведение всех необходимых подготовительных мероприятий являются критически важными условиями для получения качественных результатов при полировке.
В частности, полируемая поверхность должна пройти очистку от всех видов загрязнений. При удалении различных видов грязи надлежит использовать соответствующие материалы и технологии:
- Следы ржавчины или старой краски удаляются при помощи пескоструйной или ручной обработки.
- Для удаления окислов, некоторых следов сварки или шлама подойдет жесткая щетка для полировки металла или абразивный диск.
- Чтобы удалить технологические пасты или составы, используется очистка органическими растворителями.
- Чтобы избавиться от масляных пятен, производят обезжиривание с помощью щелочных составов.
Последний из видов обработки является наиболее часто применяемым в условиях промышленного производства. Удаление машинных масел и различных смазок, применяемых в промышленности, необходимо для соблюдения технологии полировки и получения качественного результата.
Обезжиривание металлической поверхности перед полировкой может выполняться разными способами:
- С применением растворителей или щелочных составов – перечень используемых средств прописан в технологической карте, выбор очищающей жидкости зависит от типа масляного загрязнения.
- С помощью электрохимического обезжиривания – заготовка помещается в емкость с электролитом при воздействии слабого электрического разряда для более эффективного расщепления жира и продуктов на его основе. Состав используемого электролита зависит от металла и особенностей заготовки.
Также помимо загрязнений с обрабатываемой поверхности удаляют все крупные дефекты – царапины, бугры или впадины, наплывы. Выполняется это путем сначала черновой, а после – чистовой шлифовки. На производстве для этого применяются специальные шлифовальные станки, в домашних условиях отличные результаты дает использование наждачной бумаги или соответствующего ручного электроинструмента.
Процесс механической полировки металла: основные шаги и требования
Одним из наиболее часто применяемых на производстве и в быту методов полировки металла сегодня продолжает оставаться механическая (или традиционная) обработка. При таком подходе металлическая поверхность обычно подвергается последовательному воздействию шлифовальных/полировочных материалов с уменьшающейся зернистостью, которые на каждом этапе обеспечивают всё более чистую обработку.
На начальной стадии используют наждачную бумагу и насадки для электроинструмента, изготовленные с ее применением. Последовательное использование бумаги с уменьшающейся степенью зернистости позволяет избавить поверхность изделия от дефектов, подготовить ее для чистовой обработки. На финишных этапах применяют полировочные приспособления и насадки, которые могут быть изготовлены из натурального или искусственного войлока, поролона, шерсти или искусственного меха и прочих материалов. Назначение таких насадок – устранить с обрабатываемой поверхности мельчайшие шероховатости, обеспечить должную степень чистоты и эффектный металлический глянец.
Для усиления воздействия на этой стадии применяют различные полировочные пасты, которые делают обработку более эффективной, а полученный результат – более качественным. Составы для полировки могут наноситься как на полирующую насадку, так и на саму обрабатываемую поверхность, однако специалисты в области металлообработки рекомендуют выбирать первый вариант. При начале обработки стоит пройтись насадкой с впитавшимся в нее жидким полировочным составом по всей поверхности изделия, что поможет обеспечить равномерность полировки и избежать разбрызгивания.
В большинстве случаев при чистовой полировке обрабатываемая поверхность увлажняется, помимо обычной воды для этого могут использоваться:
- Технические масла – натуральные или синтетические.
- Специальные смазочно-охлаждающие составы.
- Жидкие полироли.
Отсутствие увлажнения позволяет устранить лишь наиболее крупные изъяны поверхности, оставшиеся после предварительной шлифовки. Кроме того, обрабатываемый материал и технологическая оснастка при этом могут сильно нагреваться, что сказывается на качестве обработки. Также при полировке без увлажнения в воздух может попадать мелкодисперсная пыль, которая представляет опасность для глаз и органов дыхания работника.
Выбор материалов и технологии для полировки зависит от физико-химических свойств обрабатываемого металла и конфигурации изделия. Так, для обработки фигурных элементов применяют абразивные ленты, с помощью которых получается захватить труднодоступные участки поверхности. Для полировки плоскостей лучшим решением будет круг из войлока или аналогичного материала – применение такого приспособления позволяет быстро обработать большую площадь.
Плоскую поверхность следует начинать полировать от центра к краям. Всю плоскость условно делят на несколько сегментов, каждый из которых проходят насадкой в разных направлениях.
Выбор скорости вращения круга и рабочего давления в этом случае зависит от обрабатываемого материала – для твердых металлов (различные марки сталей, никель, хром) оптимальным режимом обработки считается скорость вращения насадки в пределах 30-35 м/с при нажиме в 1-2 МПа. Более мягкие материалы (алюминий и прочие цветные металлы) требуют, соответственно, более бережного обращения, скорость вращения круга в этом случае должна составлять 18-22 м/с, а давление не более 0,4 МПа.
Чтобы получить оптимальный баланс между производительностью и качеством полировки, на начальных стадиях скорость вращения круга или насадки может быть выставлена до более высоких значений. По мере продвижения скорость и нажим следует снижать, чтобы не допустить перегрева материала и ухудшения результатов.
Значение выбора инструментов и средств для полировки металла
Правильный выбор соответствующего инструмента и подходящей технологической оснастки критически важен для достижения качественного результата при полировке металлической поверхности. В зависимости от объемов работ, условий и тяжести обработки конкретных изделий выбирается соответствующий вид станочного или ручного оборудования.
Так, при крупносерийном производстве изделий с полированной поверхностью применяется специализированное промышленное оборудование:
- Шлифовальные станки – служат для устранения крупных неровностей поверхности на предварительном этапе обработки.
- Полировальные станки – оснащены специальными кругами для полировки, служат для окончательной обработки и придания поверхности глянцевого блеска.
- Ультразвуковые машины для полировки – используют высокочастотные звуковые колебания для устранения загрязнений с обрабатываемой поверхности.
- Электрохимические установки для полировки – в них используется электролитический процесс для устранения микроскопических изъянов поверхности.
Такие виды применяемого при полировке оборудования могут различаться по мощности, габаритам, наличию средств автоматизации и дополнительных функций, например, системы подачи СОЖ. Выбор станков с конкретными параметрами зависит от качества полировки, размеров и конфигурации изделий, обрабатываемого материала и масштабов производства.
Для частного домашнего использования или небольшой мастерской имеет смысл приобрести ручной полировальный электроинструмент, ассортимент которого сегодня представлен огромным разнообразием моделей и типов. Это различные насадки для дрели, углошлифовальные машины (УШМ или всем известные «болгарки»), а также специальные шлифовальные машинки всевозможных типов.
Алгоритм выбора полировального оборудования для частного пользования практически тот же, что и для промышленных станков – следует учитывать характеристики и функционал выбранной модели и соотносить их со спецификой применения. Например, большое значение имеет возможность регулировки оборотов, так как на разных стадиях полировки этот параметр довольно существенно отличается. Пользоваться ручным электроинструментом для полировки надлежит при соблюдении предписаний производителя – так вы сможете не только получить высокое качество, но и избежите возникновения нештатных или опасных ситуаций.
Рабочие насадки для полировки (как для производства, так и для частного использования) могут быть изготовлены из разных материалов:
- Войлок (фетр).
- Поролон.
- Сизаль.
- Шерсть.
- Искусственный мех.
- Искусственный войлок.
При выборе технологической оснастки (полировальных насадок и дисков) лучше отдать предпочтение сертифицированной продукции от ответственных производителей, так как это обеспечит получение хорошего результата и исключит возникновение нештатных ситуаций.
Важным вопросом при финишной доводке поверхности является выбор пасты для полировки. Наиболее часто при обработке металла применяются полировальные составы следующих типов:
- На водной основе.
- Органические, с содержанием масел или парафина.
- Алмазная паста с синтетической алмазной пылью.
Последний из перечисленных вариантов считается наиболее продвинутым и эффективным, с применением алмазной пасты достигается наиболее точная обработка и обеспечивается возможность варьировать чистоту полировки, так как производится свыше десятка разновидностей с разной зернистостью. Кроме того, этот материал прост в использовании и позволяет производить полировку вручную.
В состав такой пасты входят активные компоненты, применение которых делает полировку более легкой. А за счет такого совместного химического и механического воздействия на поверхности изделия образуется тончайший слой с измененной кристаллической структурой, который надолго сохраняет полученный при полировке блеск.
Обзор современных технологий полировки металла
Помимо рассмотренного выше традиционного механического метода полировки существуют и применяются в промышленном производстве и другие технологии, обеспечивающие высокую степень чистоты обработки металлической поверхности. Для этого используются различные виды материалов и технологическое оборудование, в основе действия которого лежат соответствующие физические принципы.
Химическая полировка
Такая технология применяется преимущественно для декоративной обработки металлических изделий. Поверхность металла восстанавливается с применением активных веществ, например, тщательно подобранных кислот и их растворов. Для этого изделие строго определенное время (не более нескольких минут) выдерживают в емкости с химическим раствором, который вступает в реакцию с металлом, устраняя мельчайшие изъяны поверхности.
Изделия при такой технологии обрабатываются не вручную, что позволяет обеспечить высокую продуктивность. К тому же, при воздействии химического раствора достигается равномерность обработки всей поверхности. Однако для получения хороших и стабильных результатов следует строго придерживаться технологии, точно выдерживать состав и температуру рабочей среды, а также время обработки. За счет применения растворов кислот такой метод требует соблюдения норм безопасности для сотрудников.
Полировка электрохимическим методом
Как и в описанном выше случае, при электрохимической полировке изделие тоже погружают в специально подготовленный раствор. Однако тут усиление эффекта достигается за счет воздействия слабого электрического тока, благодаря которому поверхность полностью очищается от коррозионных слоев и становится идеально гладкой.
К недостаткам такой методики можно отнести достаточно высокие издержки, а также необходимость в точной регулировке рабочего напряжения и химического состава раствора.
Плазменная полировка
Этот метод также называют электролитно-плазменным, при его использовании изделие тоже погружается в раствор электролита (обычно сульфат аммония и хлористый аммоний) и подвергается воздействию слабого тока. В отличие от электрохимического полирования эта методика считается щадящей для изделия, а используемые при ней растворы не представляют большой опасности для работников.
Помимо идеально гладкой поверхности и зеркального блеска полученная при таком воздействии поверхность обладает еще и выраженными защитными антикоррозионными качествами, не требует дополнительной обработки.
Полировка с помощью лазера
От прочих методов полировки металла этот отличается тем, что при нем отсутствует потребность в применении полировальных насадок, кругов, паст или жидкостей. При использовании этой высокотехнологичной методики очистка металлической поверхности происходит за счет воздействия генерируемого устройством направленного светового импульса – лазера.
При контакте с металлом часть световой энергии преобразуется в плазму, распад частиц которой сопровождается возникновением ударной волны, воздействующей на поверхность металла. Используемое для этого оборудование обеспечивает возможность точной настройки интенсивности лазерного луча, при которой происходит очищение поверхности изделия без ущерба для самого металла. Во многих современных установках для лазерной полировки такая регулировка выполняется автоматически.
Полировка металла ультразвуком
Воздействие звуковых колебаний сверхвысокой частоты лежит в основе еще одного метода – ультразвуковой полировки. При таком воздействии используется ударная нагрузка на поверхность металла, которая достигается при использовании ультразвука. В промышленном производстве такая технология применяется не слишком широко, в основном к ней прибегают при полировке тонкостенных или хрупких изделий. По этой же причине ее активно используют в ювелирном производстве.
Сравнение разных методов полировки металла
Перечисленные выше способы применяются в рамках промышленного производства, а их использование требует применения специального оборудования и материалов. В домашних же условиях более целесообразным будет способ ручной полировки, как наиболее простой, экономичный и безопасный.
Из применяемых в производстве технологий наиболее перспективной можно считать плазменную полировку. Этот метод обеспечивает высокую продуктивность и возможность автоматизации протекания процесса, он экологичен, пожаробезопасен, способствует улучшению защиты поверхности металла, не предъявляет высоких требований к квалификации работников и не требует больших расходов на материалы. Недостатком такой технологии по сравнению с другими вариантами является относительно большое энергопотребление.
Рекомендации по безопасности при механической полировке металла
В зависимости от способа полировки в каждом конкретном случае актуальным является определенный набор требований по обеспечению безопасности работников. Поскольку технология механической обработки является наиболее распространенной, на ее примере рассмотрим, какие существуют рекомендации и предписания для защиты сотрудников от сопутствующих вредных факторов.
Среди рисков и негативных факторов при механической полировке на первом месте стоит опасность травм – порезов, ушибов или царапин. Получить их можно вследствие неаккуратного обращения с инструментами и оборудованием. Кроме того, следует учитывать воздействие пыли и применяемых при полировке веществ на кожу и органы дыхания. А поскольку при таких работах активно применяется электрооборудование и работающий от сети питания ручной инструмент, нельзя исключать риск поражения электрическим током.
Чтобы исключить вероятность производственного травматизма или возникновения профессиональных заболеваний, обязательным условием при выполнении механической полировки металла является соблюдение следующих рекомендаций по охране труда:
- Применение средств индивидуальной защиты и специальной рабочей одежды. В типовой набор обычно входят специальный защитный костюм, прозрачный щиток на лицо или маска с защитными очками, резиновые перчатки. Применение соответствующих средств поможет предотвратить контакт с вредными веществами при полировке или защитит от вероятных травм.
- Следование нормам электробезопасности. В этом плане необходимо следить за состоянием применяемых электроинструментов, исключить проведение работ вблизи влажной среды, использовать средства для предотвращения поражения электрическим током. Весь электроинструмент и оборудование должны регулярно проходить проверку на исправность и безопасность.
- Правильная и рациональная организация рабочего места. Должен быть минимизирован риск возникновения опасных и травмоопасных ситуаций, например, падения инструментов или материалов. Для этого следует поддерживать рабочее пространство в чистоте и не допускать его загромождения.
- Проведение инструктажа и обучения. Располагая актуальными познаниями о безопасной работе при полировке металла и использовании СИЗ, работник в состоянии самостоятельно исключить возникновение опасной ситуации, которая может обернуться травмой.
- Соблюдение распорядка рабочего дня и регулярные перерывы. Накопившееся утомление может стать причиной снижения концентрации, что, вероятнее всего, приведет к травме или возникновению брака.
Применение правильно подобранного снаряжения для защиты глаз, кожи и органов дыхания – одно из основных требований при проведении работ по полировке металлических изделий. Рабочая одежда должна быть работнику по размеру, чтобы не создавать лишнего сопротивления и неудобств при полировке. Следует исключить наличие свободно развевающихся элементов (длинные рукава, полы халата и т.д.), которые могут быть затянуты в вытяжные отверстия или намотаны на вращающиеся элементы оборудования.
При полировке надлежит применять правильно подобранные перчатки, которые, с одной стороны, позволят исключить контакт кожи рук с полировочными составами, а с другой – помогут избежать порезов или царапин при работе. Для защиты глаз и лица от твердых частиц или разлетающихся искр применяются специальные прозрачные щитки или защитные очки. Респиратор может потребоваться в том случае, если процесс сухого полирования сопровождается выделением большого количества пыли.
Применение качественных специализированных рабочих перчаток и очков позволит создать действенную защиту и при этом исключит возникновение неудобств при полировке. В качестве дополнительного средства защиты могут быть применены наушники или беруши – это актуально для шумных производств и позволит снизить негативное воздействие на органы слуха.
В случае же, если при полировании используются химические растворы (химический, электрохимический или плазменный методы), следует принять меры по защите глаз, кожи и органов дыхания от брызг или испарений. Для этого могут применяться как средства индивидуальной защиты, так и специальные системы вентиляции.
Заключение
Итак, суммируя всё сказанное выше, можно сделать вывод, что процесс полировки металл является востребованным и актуальным для современной промышленности. Его применение в различных отраслях обеспечивает целый ряд преимуществ:
- Позволяет с высочайшей точностью выдержать требуемые параметры изделия.
- Способствует получению высокой степени чистоты при обработке металлических поверхностей.
- Дает возможность придать изделию эстетичность и эффектный металлический блеск.
- В ряде случаев позволяет получить на поверхности металла дополнительное защитное покрытие.
Разумеется, все перечисленные преимущества полировки металла в полной мере реализуются лишь при использовании правильно подобранных материалов и технических средств, а также при соблюдении технологических норм. Поэтому выбор материалов и оборудования при полировке металлических изделий следует производить с учетом специфики и масштабов производства, характеристик обрабатываемого материала, требований к качеству обработки и других факторов.
Как и многие другие методы обработки металла, процесс полировки может быть связан с определенными рисками – производственным травматизмом или возникновением профессиональных заболеваний. Чтобы минимизировать негативные факторы, воздействующие на работника, следует строго придерживаться актуальных норм производственной и электробезопасности, применять средства коллективной и индивидуальной защиты, регулярно проводить медицинское обследование сотрудников.
