Методы шлифовки и полировки небольших деталей: от бочковой до вибрационной обработки.

Введение

Техника шлифовки и полировки грубой поверхности на относительно небольших деталях.

Вибрационная обработка, также известная как барабанная полировка или просто полировка в барабане, является техникой для сглаживания и полировки грубой поверхности на относительно небольших деталях. В области металлообработки аналогичный процесс, называемый барабанной шлифовкой или финишной обработкой в барабане, работает по тем же принципам. Отшлифованные камни изготавливаются в камнеобработке с помощью вращающихся барабанов, в процессе, очень похожем на естественные процессы, создающие "морское стекло" или "пляжное стекло".

Камни

Для полировки камней методом лапидарной обработки обычно требуется бочка с пластиковым или резиновым покрытием, загруженная партией камней, имеющих схожую или одинаковую твердость, абразивным порошком и жидкой смазкой. Чаще всего используется карбид кремния, а в качестве универсальной смазки – вода. Затем бочку помещают на медленно вращающиеся рельсы для вращения. Оптимальная скорость вращения зависит от размера бочки и используемых материалов. Вместо этого можно использовать виброполировку. Правильно подобранная скорость полировки заставляет камни в бочке скользить друг относительно друга, с абразивным порошком между ними. Результат зависит от зернистости абразива и продолжительности обработки. Обычно полная полировка от необработанного камня до блеска занимает 3–5 недель и выполняется как минимум в 3 этапа. Сначала камни шлифуются крупным абразивом (например, 60–90 mesh). Цель первого этапа – придать необработанному камню или породе форму, неразличимую по очертаниям от конечного продукта. Затем следует промывка и этап с более мелким абразивом (120–220, затем 400–600 mesh), после чего (необязательно) используется предполировочная паста (1200 mesh) и цикл промывки с моющим средством для удаления остатков абразива с камней. Заключительный этап – полировка с использованием порошкообразного полировального состава (например, оксида церия или оксида олова), воды и часто небольших пластиковых гранул, предназначенных для амортизации камней во время обработки (чтобы избежать сколов) и равномерного распределения полировального состава по поверхности камней. Точная продолжительность обработки определяется множеством факторов, включая твердость камня и желаемую степень гладкости на более грубых этапах. Некоторые люди обрабатывают камни крупным абразивом в течение двух, трех или даже четырех недель, чтобы получить желаемую форму. Существуют два основных типа обработки камней: бочковая (роторная) и виброобработка. Бочковая обработка более распространена, проще, тише и дешевле, чем виброобработка. Однако есть два фактора, которые могут склонить к выбору виброобработки. Во-первых, виброобработка сохраняет общую форму исходной породы, в то время как бочковая обработка, как правило, делает камни округлыми. Поэтому для создания граней и каплевидных форм важно использовать виброобработку. Во-вторых, виброобработка обычно происходит намного быстрее, чем бочковая, сокращая время обработки вдвое. На этапе полировки вместо абразивного порошка добавляется полировальный состав и пластиковые гранулы. После дальнейшей обработки камни должны блестеть в сухом виде. Если этого не произошло и на камнях видна пленка, может потребоваться финишная полировка. При финишной полировке камни обрабатываются только с пластиковыми гранулами и добавлением неабразивного мыла без масла. Иногда используются заготовки камней – формы, вырезанные из необработанной породы перед обработкой. Это обеспечивает больший контроль над конечным изделием, позволяя создавать такие формы, как капля. Однако эта техника по-прежнему ограничена округлыми формами. Заготовки могут потребовать меньше времени на грубом этапе или даже его пропустить. В 1970-х годах небольшие бочки для обработки камней были популярным хобби, а украшения, украшенные полированными полудрагоценными камнями, были очень модными. Кроме того, блюда и декоративные стеклянные банки, наполненные полированными камнями (часто включая обычные камни, непригодные даже для бижутерии), часто использовались в качестве предметов домашнего декора.

Tumbling of rocks as a lapidary technique for rock polishing usually requires a plastic or rubber lined barrel loaded with a consignment of rocks, all of similar or the same hardness, some abrasive grit, and a liquid lubricant. Silicon carbide grit is commonly used, and water is a universal lubricant. The barrel is then placed upon slowly rotating rails so that it rotates. The optimal speed of rotation depends on the size of the tumbler barrel and materials involved. Vibratory finishing process can be used instead. A well chosen speed for stone polishing causes the rocks within the barrel to slide past each other, with the abrasive grit between them. The result of this depends on the coarseness of the abrasive, and the duration of the tumble. Typically, a full tumble polish from rough rock to polish takes 3–5 weeks, and is done in a minimum of 3 steps. Initially, the rocks are smoothed with a coarse grit (such as 60 90 mesh). The idea behind the first step is to take rough rock or stone and grind it (tumble it) down into a form which is indistinguishable (in shape) from the final product. This is followed by washing and then a stage of finer grits (120 220 then 400 600 mesh), before the (optional) use of a pre polishing compound (1200 grit), a washing cycle with detergent to remove any grit on the stones. The final step is a polishing stage using powdered polish, (such as cerium oxide or tin oxide), water, and often small plastic pellets that are designed to cushion the stones as they tumble (so as not to cause chipping) and carry the polish evenly across the stones. The precise tumbling duration is determined by many factors, including the hardness of the rock and the degree of smoothing desired in the coarser steps. Some people will tumble stones with rough grit for two, three or even four weeks to get their desired shapes out of the stones. There are two main types of rock tumbling: barrel (rotary) tumbling, and vibratory tumbling. Rotary tumbling is more common, simpler, quieter and less expensive than vibratory tumblers. There are two differentiating factors, however, that may lead one to use a vibratory tumbler. First, vibratory tumblers retain the overall shape of the rough rock, whereas rotary tumblers tend to make rocks round. Thus, it is important to use vibratory tumblers to make faceted shapes and tear drop forms. Second, vibratory tumblers tend to work much faster than rotary tumblers, generally reducing the processing time to half. In the polishing step, rock polish is added in place of grit as well as the plastic tumbling pellets. After further tumbling, the rocks should now have a shiny look when dry. If this is not the case and the rocks appear to have a film on them, a burnishing step may be necessary. In burnishing, the rocks are tumbled with only the plastic pellets and the addition of an oil free non abrasive soap. Sometimes, stone "preforms" are used. These are shapes cut from the rough rock before tumbling. This gives more control over the final piece, so shapes such as a tear drop can be produced. The technique is still limited to rounded shapes. Preforms may use less time with the coarsest step, or skip it altogether. During the 1970s, small rock tumblers were a common hobby item, and jewelry decorated with tumbled semi precious stones was very much in fashion. Likewise, dishes and decorative glass jars filled with tumbled stones (often including common rocks not suitable even for costume jewelry) were frequently used as household ornaments.

Металл

Металлическая вальцовка применяется для полировки, удаления заусенцев, очистки, закругления кромок, удаления облоя, удаления окалины, удаления ржавчины, придания блеска, упрочнения поверхности, подготовки деталей к дальнейшей обработке и отрыва литников от отливок. Процесс достаточно прост: горизонтальный барабан заполняется деталями, который затем вращается. Различные варианты этого процесса обычно включают абразивные материалы, воду или другие смазочные вещества. По мере вращения барабана детали поднимаются, пока сила тяжести не заставит верхний слой обрушиться на противоположную сторону. Внутри барабана могут быть установлены ребра, как правило, резиновые, которые перемещаются вдоль внутренней поверхности. При вращении барабана ребра захватывают и поднимают детали, которые в конечном итоге соскальзывают или падают вниз.

Особые типы

Полировальная обкатка в бочке – это вид обкатки, при котором не требуется режущего воздействия. Цель – уменьшить мельчайшие неровности и получить чистую, гладкую поверхность. Детали обычно обкатываются друг о друга или вместе со стальными шарами, дробелью, закругленными штифтами или шароконусами для достижения этой цели. Как правило, это влажный процесс, в котором используется вода и смазочный или чистящий состав, например, мыло или винный камень. Бочка загружается не более чем наполовину, а при использовании обкаточного материала поддерживается соотношение 2:1 материала к деталям, чтобы предотвратить их истирание.

Стекло

Также подвергают обкатке осколки витражного стекла, используемые для мозаики. Абразивные материалы не применяются, чтобы избежать помутнения стекла; в качестве смазки используется только вода. Цель этой обкатки – сгладить острые края стекла, чтобы с ним можно было безопасно работать. Для получения обкатанного стекла может быть достаточно всего 8 часов обкатки.

Другое

Шлифовка применяется для полировки и сглаживания кубиков для развлекательных целей, но, к сожалению, приводит к некоторой неровности их граней и сторон, что делает кубики менее честными. Шлифовку можно использовать в 3D-печати для устранения небольших артефактов на напечатанных объектах, таких как видимые слои. Эти методы, хотя и занимают много времени, требуют минимального участия оператора и, следовательно, очень экономичны. Для домашнего использования и хобби доступны небольшие шлифовальные барабаны (вместимостью около полукилограмма) по доступной цене. Профессионалы, напротив, могут использовать очень большие барабаны для одновременной обработки большого количества изделий. Основной недостаток шлифовки – ограниченная область применения: камни будут гладкими и иметь полуслучайную форму (как морские гальки), а металлические изделия должны иметь относительно простую форму, без мелких деталей.