Полирование металлов это

Что такое полирование металла

Полирование металлических поверхностей является завершающим этапом изготовления металлоизделий, который заключается в удалении минимального слоя материала для получения максимальной гладкости. В отличие от шлифования, которое удаляет значительные неровности, полирование работает с микрорельефом поверхности, снимая слой толщиной от долей микрометра до нескольких десятков микрометров.

Процесс регламентируется требованиями ГОСТ 9.301-86, который устанавливает стандарты качества обработки металлических покрытий. После полирования на поверхности не должно оставаться царапин, бороздок, заусенцев или следов коррозии. Качество полированной поверхности оценивается по параметрам шероховатости Ra (среднее арифметическое отклонение профиля) и Rz (высота неровностей по десяти точкам) согласно ГОСТ 2789-73 с изменениями от 2017 года.

Основная цель полирования заключается не только в эстетической привлекательности изделия. Гладкая поверхность обладает повышенной коррозионной стойкостью, поскольку на ней отсутствуют микроуглубления, где могут скапливаться агрессивные вещества. Полированные детали демонстрируют улучшенные гигиенические свойства и упрощают процесс очистки в пищевой и медицинской промышленности.

Механическое полирование металлов

Механический метод остается наиболее распространенным способом полирования благодаря доступности оборудования и возможности применения как в промышленных, так и в домашних условиях. Процесс основан на использовании абразивных материалов с постепенным уменьшением размера зерна.

Технология механической обработки

Обработка выполняется на полировальных станках, оснащенных эластичными кругами из войлока, хлопчатобумажной ткани, шерсти или фетра. На вращающийся круг наносится полировальная паста, содержащая мелкодисперсный абразив. Оптимальная скорость вращения круга составляет 1400-2800 оборотов в минуту в зависимости от стадии обработки и типа металла.

Процесс включает три основных этапа. Предварительная обработка проводится абразивами с зернистостью от Р400 до Р1000 для удаления крупных дефектов. Основное полирование использует круги средней жесткости с пастами на основе оксида алюминия или хрома. Финишная обработка выполняется мягкими кругами и тонкими пастами для достижения зеркального блеска. Расход материалов составляет примерно 0,02-0,3 войлочных кругов и 100-120 грамм пасты на квадратный метр поверхности.

Барабанная полировка

Для массовой обработки мелких деталей применяются вибрационные барабаны, наполненные сухим абразивом или полировальным раствором. Детали загружаются насыпью вместе с полировочными шариками, опилками древесины твердых пород или кусочками войлока. Вращение и вибрация обеспечивают равномерную обработку всех поверхностей. Добавление щелочного раствора ускоряет процесс и улучшает качество полирования.

Химическое полирование

Химический метод полирования основан на контролируемом растворении поверхностного слоя металла в кислотных или щелочных растворах. Технология особенно эффективна для обработки декоративных изделий со сложным профилем и труднодоступными участками.

Заготовки погружаются в емкость с активным раствором с помощью специальных держателей. Состав раствора, температурный режим и время выдержки подбираются индивидуально в зависимости от химического состава обрабатываемого металла. Реакция протекает с преимущественным растворением микровыступов, что приводит к выравниванию поверхности.

В зависимости от толщины снимаемого слоя различают глянцевание (менее 1 мкм), собственно полирование (от 1 до 10 мкм) и химическое шлифование (от 10 до 200 мкм и более). Метод обеспечивает равномерную обработку всей поверхности без использования механического оборудования. Однако результатом является матовая поверхность, требующая дополнительной финишной обработки для получения зеркального блеска. Процесс требует строгого соблюдения техники безопасности из-за работы с агрессивными химическими реагентами.

Электрохимическое и плазменное полирование

Электрополирование

Электрохимическая полировка представляет усовершенствованный вариант химического метода с применением постоянного электрического тока. Деталь подключается как анод и погружается в электролитный раствор. Под воздействием тока происходит анодное растворение микровыступов поверхности, причем процесс протекает избирательно с преимущественным удалением неровностей.

Метод позволяет повысить класс чистоты поверхности, снять заусенцы и притупить острые кромки. Электрополирование эффективно удаляет коррозионный слой даже из микротрещин и обеспечивает зеркальный блеск без механического воздействия. Технология широко применяется в промышленности для обработки нержавеющих сталей и алюминиевых сплавов. Основной недостаток заключается в повышенном расходе электроэнергии и необходимости регулярной замены электролита.

Электролитно-плазменная технология

Плазменное полирование осуществляется путем погружения детали в раствор на основе солей аммония без содержания агрессивных кислот. Метод сочетает преимущества химических и электрохимических технологий, обеспечивая идеально гладкую поверхность с защитными свойствами. Раствор безопаснее для персонала и менее агрессивен к обрабатываемому материалу. Результатом обработки становится зеркальная поверхность, не требующая дополнительной финишной обработки.

Полировальные пасты и материалы

Качество механического полирования во многом определяется правильным выбором полировальных паст. Паста представляет собой смесь из 60-70% мелкодисперсного абразива, 30-40% связующего вещества и до 2% активирующих добавок. Активные компоненты оказывают химическое воздействие на обрабатываемую поверхность, облегчая процесс полирования.

Виды абразивных материалов

• Оксид хрома — основной компонент популярных паст ГОИ, применяется для обработки черных и цветных металлов, обеспечивает шероховатость Ra 0,05-0,12 мкм
• Оксид алюминия (корунд) — универсальный абразив для различных металлов и сплавов с размером частиц 0,3-40 мкм
• Алмазная крошка — обеспечивает высочайшее качество обработки, содержание в пасте составляет 2-8% для интенсификации процесса
• Диоксид кремния — применяется для финишной обработки цветных металлов и достижения зеркального блеска
• Оксид церия — используется для специальных применений, содержит до 45% активного компонента

Полировальные круги и их характеристики

Выбор полировального круга зависит от стадии обработки и типа металла. Войлочные круги применяются для предварительной и основной обработки, обладают высокими режущими свойствами. Хлопчатобумажные круги из бязи используются на этапе основного полирования. Фланелевые и фетровые круги предназначены для финишной обработки и глянцевания. Шерстяные круги подходят для работы на высоких оборотах и обеспечивают эффективное удаление дефектов. Поролоновые круги различной жесткости универсальны и совместимы со всеми типами паст.

Этапы обработки металлических изделий

Технологический процесс полирования включает последовательные операции подготовки и финишной обработки. Соблюдение всех этапов критически важно для достижения требуемого качества поверхности.

Подготовительные операции

Перед полированием проводится визуальный осмотр деталей на предмет глубоких дефектов. Изделия с вмятинами и глубокими царапинами отбраковываются, поскольку полирование не устраняет подобные повреждения. Далее выполняется очистка поверхности пескоструйной обработкой мелкофракционным абразивом для удаления окалины и коррозии.

Обязательным этапом является обезжиривание поверхности. В промышленности применяется обработка теплыми органическими растворителями при температуре 18-20 градусов, удаление минеральных загрязнений щелочными растворами и электрохимическое обезжиривание путем погружения в электролит. В домашних условиях достаточно обработки наждачной бумагой возрастающей зернистости и промывки растворителем.

Процесс полирования

Грубая обработка начинается с абразивов зернистостью Р400-Р600 для устранения следов шлифования. Промежуточное полирование использует материалы Р800-Р1000 для сглаживания микронеровностей. Финишная обработка проводится пастами с размером частиц менее 20 микрометров на мягких кругах при пониженных оборотах. Каждый следующий этап должен полностью устранять риски от предыдущей операции. Важно контролировать температуру обработки, поскольку перегрев может привести к потускнению металла и деформации изделия.

Контроль качества полированных поверхностей

Оценка качества полирования проводится по нескольким параметрам в соответствии с требованиями нормативной документации. Основным критерием служит шероховатость поверхности, характеризуемая параметрами Ra (среднее арифметическое отклонение профиля) и Rz (высота неровностей по десяти точкам).

В промышленных условиях измерения выполняются специализированными приборами. Профилографы создают увеличенное изображение профиля поверхности и определяют количественные характеристики шероховатости. Профилометры обеспечивают прямое измерение параметров шероховатости с цифровой индикацией результатов. Оптические микроскопы позволяют визуально оценить качество обработки и выявить скрытые дефекты.

Визуальный контроль проводится при достаточном освещении для выявления царапин, питтинга, разводов и неравномерности блеска. Отражательная способность оценивается сравнением с эталонными образцами. Качественно полированная поверхность должна обеспечивать четкое зеркальное отражение без искажений и помутнений.

Области применения полированных металлов

Полирование металлических изделий находит широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря улучшению как эстетических, так и функциональных характеристик продукции.

Промышленное применение

В автомобильной промышленности полируются декоративные элементы кузова, хромированные детали, колесные диски и выхлопные системы. Бытовая техника требует полирования корпусов, панелей управления и функциональных элементов для придания товарного вида. Пищевое оборудование обязательно подвергается полированию для обеспечения гигиенических требований и упрощения санитарной обработки.

Медицинская техника и хирургические инструменты полируются до зеркального блеска для исключения скопления загрязнений и облегчения стерилизации. Ювелирная промышленность использует прецизионное полирование для изделий из драгоценных металлов. Архитектурные элементы из нержавеющей стали и алюминия полируются для создания эстетически привлекательных фасадов и интерьерных решений. Оптическая промышленность применяет специализированные методы полирования для изготовления зеркал и оптических компонентов.

Функциональные преимущества

Полированные поверхности демонстрируют повышенную коррозионную стойкость за счет отсутствия микроуглублений, где могут скапливаться агрессивные вещества. Снижение шероховатости уменьшает коэффициент трения и износ сопрягаемых деталей в механизмах. Гладкая поверхность облегчает очистку и дезинфекцию оборудования в фармацевтической и пищевой промышленности. Зеркальный блеск улучшает отражательные характеристики для осветительного оборудования и декоративных элементов.