模具抛光技术
本文的目的是展示一种简单可靠的模具钢抛光方法,这种方法适用于任何类型的钢材,并且任何人都可以执行。重点将主要放在以最有效的方式实现足够的表面光洁度上。此外,我们还将考虑通过最具成本效益和简便的工具和材料来完成这项工作。尽管有各种各样的设备可以帮助模具抛光工,但我们将保持简化的方法。我们的目标是在标准时间框架内,使用基本设备达到商业竞争力的表面光洁度。
机械设备
要执行加工过程中的各种任务,您需要特定的工具。其中一个基本工具是柔性轴动力单元,如KFD或NSK动力工具套件,它配有脚踏控制装置,能够精确调节速度。此外,还需要一种往复运动单元,如Diprofil,用于研磨槽和短行程的打磨区域。此单元可以安装在KFD上。KFD还需要特定的手持工具,如带有卡盘的直柄手持工具和一个叫做VTN的伸缩直角头。VTN非常必要,因为它能让操作员到达直柄工具无法触及的区域,从而减少操作员的疲劳。另一个有用的附件是VTN-S,它接受1/4"的卡盘。Diprofil迷你铣刀手持工具也可用于非常短的行程工作,有两个版本,分别是0.5毫米和1.8毫米的行程。需要注意的是,所有的往复手工具都有最大速度限制,迷你Diprofil的限制是10,000转/分钟,标准Diprofil的限制是15,000转/分钟。
NSK动力手工具
NSK动力手工具在执行多个功能(如研磨、平滑、抛光和去毛刺)方面非常有效。这些工具由一个轻便紧凑的马达组成,提供多种附件和速度设置,速度范围从1000到50,000转/分钟,使得模具抛光可以快速完成。这些工具的两个示例是速度范围为1000到35,000转/分钟的NSK Electer和速度范围为1000到50,000转/分钟的NSK Espert 500扭矩系统。
刷子和毛毡
为了执行旋转工具抛光,您需要各种类型的刷子和毛毡。市面上有不同形状和尺寸的杯刷,硬毛刷较适合用于更好的切削,但软毛刷和尼龙毛刷也有其特定用途。端刷的宽度有3/16"和3/8"两种,另外,还需要不同直径和宽度的轮刷,用于槽和半径区域。此外,还需要1/8"柄的毛毡圆头、1/4"和1/2"直径的圆柱形毛毡头和用于手工擦拭的矩形毛毡。
选择高质量的600或1200目湿干砂纸非常重要,因为这与使用研磨石一起构成了整个抛光过程最繁琐的部分。为了达到镜面效果,三种金刚石膏 - 蓝色1微米KD-C3、绿色3微米KD-C3和黄色6微米KD-C3是必需的,虽然其他级别的金刚石可能有用,但以上三种就足以完成基本的抛光工作。为了清楚地看到划痕和旋涡痕迹,一个好的工作台灯或带放大镜的头灯非常重要,但应避免使用荧光灯,因为它们无法投射阴影。最好的灯具有几个臂和弹簧,能够轻松移动并保持在位置上。
模具抛光石
Gesswein 研磨石
使用研磨石是抛光过程中的一个基本步骤,选择适当的研磨石目数非常重要,具体取决于所用石材和要抛光的材料。通常使用两种类型的磨料:硅碳化物用于较软的模具制造石,而铝土矿用于硬质模具石。研磨石的目数从粗糙的100目到细的1200目不等。Kemet提供的Gesswein标准系列使用四个数字标识系统来标识所有六英寸的研磨石。第一个数字表示石材的家族,第二个数字表示目数,第三和第四个数字则表示石材的形状。例如,1601号石是指600目硅碳化物模具制造石,形状为1/4" X 1/8";而2401号石则是指400目铝土矿模具石,形状相同。
将研磨石分别存放在有盖容器中非常重要,以避免混合不同目数的石材。建议为180目、300目、400目和600目研磨石准备四个容器,也许还需要一个或两个额外的容器来存放更细的研磨石。现在市场上有专门的容器,带有良好的盖子和模制的污泥格栅,方便清洁并且可以堆叠。为了保持石材湿润,容器中应使用良好的研磨油,因为煤油或EDM电解液可能引起皮肤问题。对于经常手部接触水的专业抛光工人,建议使用专门的护手霜,以防石油产品对皮肤造成伤害。最后,建议购买几个“双端”石材夹持器,并且在不使用时,石材容器应始终盖好,以保持清洁干燥。
Xebec 研磨石
Kemet提供三种不同类型的Xebec研磨石,专门用于模具抛光。
第一种类型是Xebec陶瓷Meister Finish研磨石。这些石材含有精确分级的铝土纤维,并封装在树脂基体中,具有高强度。它们适合手工使用或与动力和超声波抛光机配合使用。
第二种类型是Xebec陶瓷耐高温研磨石,能够承受最高200°C的温度。这些石材的性能与Meister系列陶瓷石相同,适用于去除EDM氧化皮。耐高温系列特别为与超声波抛光机长期配合使用而开发。
第三种类型是Xebec金刚石研磨石。这些石材在层内嵌入金刚石,使其保持锋利直到使用寿命结束。颗粒状的磨料使其不仅可以从侧面切削,还可以从尖端切削,非常适合用于硬质材料,如硬化钢、钨钢和陶瓷。
用研磨石将模具钢抛光至镜面效果的技术
要在2" x 4"的模具钢块上达到镜面效果,研磨技术是一种有效的方法。如果表面经过EDM烧蚀处理,建议首先使用#6302 Gesswein石开始抛光过程。然而,如果烧蚀痕迹因过高电流而造成深坑,可以从180目#6182石开始,以打破表面结壳。
第1步:使用双端石材夹持器,首先使用320目6302石去除表面结壳。单向研磨,直到烧蚀痕迹的颜色完全消失。
第2步:为了去除坑洞,使用5302石,它比320目6302石的粘结力稍弱。保持石材湿润,擦拭直到坑洞完全消失。此步骤不需要交叉研磨。
第3步:使用2602石以90°角与前面的石材痕迹交叉研磨,直到所有痕迹消失。
第4步:用1602模具制造石交叉研磨2602石。保持石材湿润,轻轻研磨以避免堵塞。
第5步:用600目湿纸交叉1602石痕迹。为了更容易操作,可以将1/4"的有机玻璃或其他可弯曲的塑料切成条,钻一个孔以便安装3/4"毛毡圆头。将600或1200目的砂纸切成大约1-1/2"的方块,折叠两次,然后在毛毡圆头下使用,擦拭直到石材痕迹消失。
为了获得更细腻的光洁度,可以尝试使用600目OT石,然后使用1200目Sic湿干砂纸,再加上3微米金刚石膏。这种方法可以在细微的火花表面上使用,而无需使用更粗的研磨石。有经验的操作员可以使用研磨技术获得出色的镜面效果。
Xebec研磨石
Xebec 石是一种磨料工具,特别适用于需要精确和精细细节的任务。当与超声波和往复头一起使用时,它们特别有效,因为其小巧的尺寸和形状使它们能够进入难以触及的区域,并在切割或抛光过程中提供更大的控制和精度。总的来说,Xebec 石是一种对需要精确和高质量 finishing 工作的人来说非常有价值的工具,尤其是在珠宝制造、牙科工作和微电子等行业中。
清洁:有效抛光的工作环境清洁度
在我们开始讲解金刚石磨粒以及如何使用它们之前,有一点非常重要,那就是清洁。从现在开始,一切必须保持非常干净,且没有外来的磨料。首先,你应该做的是脱下你在打磨、磨石、将肘部和衣袖放在不太干净的表面上等时穿的工作服。不论你穿什么,确保它干净。清洁的双手也很重要。
尽量在远离磨床和吹气设备的地方进行抛光。永远不要把刷子或羊毛毡放在任何不是清洁纸巾的地方,也不要放回它们的容器里。厕所纸非常适合用来清洁和擦拭零件。大多数商用级纸巾比超软型更好,因为它们的绒毛较少。保持纸巾卷存放在清洁的容器中。纸巾中若有一点外来磨料,擦拭表面时可能会毁掉数小时的工作。将装有特定等级金刚石的刷子和羊毛毡存放在玻璃或塑料容器中,未使用时它们可以反复使用,只要保持清洁。
抛光
第六步: 在开始抛光过程之前,确保工件彻底清洁。对于有弹出销孔的部件,必须刷洗孔道以去除任何磨料残留物。抛光刷能有效地去除剩余的杂物。接下来,在清洁的工件上涂上三到四小点黄色Kemet(6微米)金刚石膏。将杯刷安装到旋转头上,并在刷子上滴上两滴OS液体。开始时缓慢地在表面上移动刷子,保持中等速度。通过控制刷子的转速,避免把浆料甩出表面。在刷子与工件接触时,始终保持刷子的横向移动,以避免产生圆形的停留痕迹,特别是在需要90°或180°方向变化的角落。对于角落,使用3/16"或3/8"的端刷,因为这样可以减少产生停留痕迹的风险。在接触角落时,保持平滑的方向变化,稍微将杯刷移离角落。周期性地提起刷子,帮助困住浆料。困住浆料有助于杯刷快速切割,因为金刚石膏会从刷子下方被带出。施加轻到中等的压力,使刷子稍微展开。大约五分钟后,用纸巾擦拭一个小区域,检查600或1200目砂纸的痕迹是否已消失。当只剩下刷子留下的旋涡痕迹时,换上羊毛毡。
第七步: 将刷子放入标有“黄色金刚石”的干净容器中。使用直锥形的羊毛毡,润湿它并用Kemet OS润滑液,将其运行在工件表面以吸收金刚石膏。给工件添加新的金刚石。将羊毛毡沿着工件或与600砂纸使用方向垂直的方向移动,这样可以确保吸收任何剩余的600砂纸痕迹。操作时保持低速到中速,避免产生橙皮状表面。保持轻微压力,避免在羊毛毡与工件之间产生过多热量。避免将羊毛毡弄干,因为这会增加热量并导致橙皮状表面,这是抛光过程中的最大问题。使用锥形羊毛毡代替圆形羊毛毡可以减少表面热量和变形。
第八步: 当上一轮刷子留下的旋涡痕迹不再可见时,停止抛光。避免过度抛光。使用3到4点绿色(3-KD-C3)金刚石,润湿锥形羊毛毡并缓慢移动。确保旋转运动与砂纸的移动方向相同。这样可以让绿色羊毛毡抛光任何残留的小线条,使它们不那么明显。在使用绿色羊毛毡时施加最小的压力。当黄色羊毛毡留下的毛糙表面消失后,可以停止使用动力羊毛毡。
第九步: 为了去除上一个羊毛毡留下的轻微毛糙,可以使用3/4"的羊毛毡球并放入手持器中,与黄色动力羊毛毡的方向相同地摩擦。保持羊毛毡湿润,如果有需要,可以加一些绿色金刚石。这一步用时不多。
第十步: 将四张清洁的厕所纸叠成两英寸的正方形,擦拭工件。这些纸将会带走工件上剩余的金刚石浆料。如果需要,可以添加一些绿色金刚石,以获得光亮的镜面效果。
模具抛光故障排除
在表面处理领域,故障排除是一个至关重要的过程,能够帮助识别和解决在抛光过程中可能出现的任何缺陷。如果块体未达到所需的标准,则需要仔细评估,以找出问题的根本原因。例如,如果看到线条沿着上一个石材的方向运行,则表明600砂纸的工作没有完成。同样,如果发现线条沿着砂纸的方向运行,说明绿色金刚石刷的工作没有充分完成。
旋涡痕迹可能表明黄色金刚石/羊毛毡使用不充分,这些痕迹的残留可以通过使用绿色Kemet金刚石来解决。通常会看到块体边缘附近有许多线条和抛光不良,但对于测试块来说这是可以接受的。如果块体是实际模具的一部分,则可以在边缘夹住一块钢件,以便对工件进行均匀的抛光。
该过程所需的设备和材料非常少,严格按照步骤操作并保持工具无可挑剔的清洁可以产生可预测的结果。虽然有许多专用工具可以简化抛光过程,但基本过程仍然简单明了。在实践中,可以选择先使用较软的石材,如Gesswein的7002,再使用砂纸。然而,使用捷径应谨慎,因为它们通常会带来更多的问题,而非好处,比如表面处理问题,这些可以通过适当的故障排除来解决。
羊毛毡
羊毛毡的选择在减少表面处理过程中橙皮状效果的发生方面起着重要作用。强烈建议不要在动力工具中使用钮扣羊毛毡,因为它们会产生大量的热量和压力。此外,过度施加压力,尤其是在处理高铬含量的工具钢时,会加剧热量和压力问题。因此,在工作时必须小心避免对表面造成过大压力。
安装的锥形羊毛毡非常适合平面工作,应几乎只使用这种类型,而羊毛毡球则适用于手动擦除动力痕迹。锥形羊毛毡安装在直角手持工具中,可以深入到更深的空腔中。在从第六步过渡时,也就是从600湿砂纸过渡到黄色金刚石膏时,使用刷子去除砂纸痕迹至关重要。刷子对表面的压力远小于羊毛毡,有助于进一步减少不良表面效应的风险。
槽口、分型线、推出销孔和内半径的抛光技术
对于深度超过一英寸、宽度小于1/16英寸的槽口,抛光需要特别注意细节。使用长柄金刚石锉是最快的方法,可以与Diprofil迷你磨光单元配合使用,达到最佳效果。另一种选择是使用金刚石片和箔纸制作成自制工具,并固定在薄金属条上。这些多功能工具可以在往复动作的机器中使用,并与提供更高操作舒适度的铅笔型往复器兼容。Diprofil横向运动手柄是另一个可以帮助抛光到底部的工具。如果没有专门的设备,可以使用带有14微米棕色金刚石复合物的铜磨光盘,之后使用6微米黄色金刚石复合物,配合旧款电缆Diprofil来达到所需的光洁度。
Xebec金刚石陶瓷石非常适合抛光小槽口,且能够有效去除火花。它们可以手动使用,也可以与往复磨光工具配合使用,因为它们抗断裂。为了获得最佳性能,建议使用NSK Sheenus超声波抛光机与Xebec耐热金刚石石。对于需要更少灵活性的磨光盘,可以使用带有金刚石膏的黄铜磨光盘。
分型线通常可以与型芯和型腔一起完成,从而创建几乎看不见的分型线,如果可能的话。在某些情况下,这种理想的方式可能不可行。推出销孔可以用软冷轧钢销或实际的推出销(切割到合适长度)来堵塞,以便在孔上直接进行打磨和抛光。当孔位于槽口中,使得无法保护孔的边缘时,可能需要这样做。在某些情况下,即使孔暴露在外,如果只接受完美的结果,也可能需要堵塞孔。然而,通常情况下,只要在这个区域格外小心,可以在不堵塞孔的情况下获得可接受的结果。
在处理内半径时,应避免一些常见错误。使用过粗的石料可能导致半径处的线条在平滑后沉陷。尝试在没有先平滑半径的情况下进行打磨,也可能导致不理想的结果。在打磨半径时,最好使用单一方向,并避免交叉打磨。建议平行于半径打磨约1/4到1/2英寸,直到600目。这有助于在使用最终石料打磨侧面时减少困难。在某些情况下,可以使用带动力的G-Flex砂轮在角落处使用,但需要小心并避免过度使用动力工具。半径不必绝对完美,因为金刚石抛光毛毡可以帮助精细化并改善其外观。
抛光工具
一种有效但较少为人知的抛光辅助工具是 burnishing 工具。该工具由一个轮毂、一个轴和可变数量的细长金属丝或手指组成,长度为1-1/4英寸,这种工具类似于末刷,直径由其所拥有的手指数量决定。这些工具特别适用于处理死角孔、深半径和难以接触的角落。通过与少量的金刚石或抛光复合物结合使用,甚至可以去除看似无法接触的地方的电火花坑。
总之,这套10步系统用于实现卓越的光洁度非常可靠,即使是那些不经常进行抛光的人,也可以轻松跟随步骤实现可接受的光洁度。然而,对于专业的模具抛光工人,强烈建议他们使用这些技术来激励和培养技能,无论是通过培训新模具抛光工人,还是将抛光工作外包给专业的抛光商店。
基本步骤回顾
步骤#1:首先使用320目、630x*的磨石去除电火花烧伤中最硬和最严重的区域。
步骤#2:接下来使用320目、530x*的磨石去除剩余的坑。
步骤#3:使用260x*型石料交叉打磨530x*。如果钢材已经有研磨光洁度,这一步可能是第一步。
步骤#4:使用600目、软结合的160x*型石料交叉打磨260x*型石料。这使得600目砂纸过程更加容易,且几乎消耗相同的时间。
步骤#5:使用600目湿干纸,在毛毡磨头或形状棍子上打磨角落,以去除任何残留的砂纸痕迹。
步骤#6:彻底清洁零件,并涂抹黄色金刚石膏。对于平面区域,使用大号或中号杯刷,针对特殊区域使用末刷、轮刷或瓶刷。继续操作,直到砂纸痕迹消失。
步骤#7:使用旋转毛毡去除黄色刷痕,尖头毛毡是最安全的选择。对于特殊区域,可以小心使用按钮型或末端毛毡。
步骤#8:使用绿色金刚石和尖头毛毡去除黄色毛毡痕迹。沿着与600目砂纸相同的方向,进行毛毡的旋转操作。
步骤#9:使用肩部磨头或毛毡棍,沿着绿色动力毛毡相同的方向进行手工擦拭。
步骤#10:用纸巾和绿色金刚石沿着前一步的相同方向进行手工擦拭。
此外,清洁工作极为重要,不容忽视。确保在开始使用金刚石膏之前洗净双手,并在更换不同金刚石膏时清洁双手。清洁您的旋转工具和驱动它的电缆,以便开始使用金刚石之前。您的工作台上方的灯具也应清洁,以避免将任何砂粒掉落在上面。用干净的工作台巾、纸巾或其他干净材料覆盖工作区域。最后,确保在使用金刚石膏时,没有人吹压缩空气,以免污染工作表面。