Verfahren und Techniken des Formenpolierens
Das Polieren ist ein entscheidender und letzter Schritt im Formenbau. Da Kunststoffprodukte zunehmend in verschiedenen Branchen eingesetzt werden, werden auch höhere ästhetische Ansprüche gestellt. Daher muss auch die Oberflächenpolierqualität von Kunststoffformhohlräumen entsprechend verbessert werden. Formen, die Spiegelglanz oder hochglänzende Oberflächen erfordern, erfordern eine noch feinere Oberflächenrauheit, was die Anforderungen an Polierarbeiten erhöht.
Polieren verbessert nicht nur das Erscheinungsbild von Bauteilen, sondern verbessert auch die Korrosions- und Verschleißfestigkeit. Es erleichtert nachfolgende Spritzgussprozesse, indem es die Entformung der Teile erleichtert und die Produktionszykluszeiten verkürzt.
Zu den derzeit gebräuchlichsten Poliermethoden gehören die folgenden:
1. Mechanisches Polieren
Beim mechanischen Polieren werden Oberflächenvorsprünge durch Schneiden oder plastische Verformung entfernt, um eine glatte Oberfläche zu erzielen. Im Allgemeinen werden Ölsteine, Wollräder, Schleifpapier usw. verwendet und die Arbeit wird hauptsächlich manuell durchgeführt. Speziell geformte-Teile wie Rotationskörper können mit Hilfswerkzeugen wie rotierenden Plattformen poliert werden. Für hochwertige Oberflächengüten können ultrafeine Poliertechniken eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich um spezielle Schleifwerkzeuge, die mit hoher Geschwindigkeit in einer Schleifaufschlämmung rotieren und eine Oberflächenrauheit von bis zu Ra0,008 μm - erreichen, die höchste unter den Poliermethoden. Beim optischen Formenpolieren kommt diese Methode häufig zum Einsatz.
(1) Grundverfahren des mechanischen Polierens
Um qualitativ hochwertige Polierergebnisse zu erzielen, sind hochwertige Werkzeuge wie Ölsteine, Schleifpapier und Diamantpaste die wichtigsten Faktoren. Die Wahl des Polierverfahrens hängt von der vorherigen Bearbeitungsbedingung ab - Fräsen, Erodieren, Schleifen usw.
Typische mechanische Polierschritte:
① Grobpolieren:
Verwenden Sie nach dem Fräsen, Erodieren oder Schleifen eine rotierende Oberflächenpoliermaschine (35.000–40.000 U/min) oder einen Ultraschallschleifer. Üblicherweise entfernt eine Φ3 mm WA #400-Scheibe die weiße EDM-Schicht. Führen Sie anschließend ein manuelles Ölen des Steinschleifens durch und verwenden Sie Kerosin als Schmier- oder Kühlmittel. Eine typische Reihenfolge ist: #180 → #240 → #320 → #400 → #600 → #800 → #1000. Einige Hersteller beginnen direkt bei Nr. 400, um Zeit zu sparen.
② Halb-Endpolieren:
Verwenden Sie Schleifpapier und Kerosin: Nr. 400 → Nr. 600 → Nr. 800 → Nr. 1000 → Nr. 1200 → Nr. 1500. Hinweis: Nr. 1500 ist nur für gehärteten Stahl (über 52 HRC) geeignet; Die Verwendung auf vor-gehärtetem Stahl kann zu oberflächlichen Verbrennungen führen.
③ Endpolieren:
Verwenden Sie Diamantpaste. Eine übliche Reihenfolge bei Poliertuchscheiben und Diamantpaste ist: 9μm (#1800) → 6μm (#3000) → 3μm (#8000).
Anschließend Filz und Diamantpaste verwenden: 1 μm (#14000) → 1/2 μm (#60000) → 1/4 μm (#100000).
Das Polieren mit 1 μm oder feineren Schleifmitteln sollte in einem sauberen Polierraum erfolgen. Für eine höhere Präzision ist eine staubfreie Umgebung unerlässlich, da Partikel wie Staub, Schuppen oder Speicheltröpfchen stundenlange heikle Arbeiten ruinieren können.
(2) Tipps zum mechanischen Polieren
Ⅰ. Polieren mit Schleifpapier:
Benutzen Sie weiche Holz- oder Bambusstäbe, um das Schleifpapier zu halten. Weichholz eignet sich besser für gekrümmte Oberflächen, während härtere Hölzer wie Kirsche besser für flache Oberflächen geeignet sind. Formen Sie das Stabende passend zum Werkstück, um Kratzer zu vermeiden.
Ändern Sie die Polierrichtung zwischen verschiedenen Körnungen um 45 bis 90 Grad, um frühere Schleifspuren sichtbar und entfernbar zu machen.
Reinigen Sie die Oberfläche mit 100 % Baumwolle und Alkohol, bevor Sie die Körnung wechseln oder auf Diamantpaste umsteigen. Schon ein kleiner Schleifpartikel kann den nächsten Polierschritt beschädigen.
Wenn Sie Schleifpapier Nr. 1200 oder Nr. 1500 verwenden, verwenden Sie leichten Druck und eine zweistufige Schleifmethode: Polieren Sie in zwei Richtungen pro Körnung und drehen Sie jedes Mal um 45 bis 90 Grad.
Ⅱ. Diamantpolieren:
Üben Sie leichten Druck aus, insbesondere bei vor-gehärteten Stählen und feineren Pasten. Der typische Druck für #8000 liegt bei etwa 100–200 g/cm². Verwenden Sie einen weichen Stock mit dünnem Griff oder einen eingekerbten Bambusstab, um den Druck zu kontrollieren.
Sowohl die Arbeitsfläche als auch die Hände müssen sauber sein.
Halten Sie die Polierzeit kurz, um Fehler wie „Orangenhaut“ oder „Lochfraß“ zu vermeiden.
Vermeiden Sie wärmeerzeugende Methoden wie Schwabbelscheiben. Hitze kann zu Oberflächenfehlern führen.
Reinigen Sie die Oberfläche nach dem Polieren gründlich und tragen Sie eine Rostschutzschicht auf.
Da das Polieren immer noch weitgehend manuell erfolgt, ist die Geschicklichkeit des Technikers nach wie vor der Schlüsselfaktor. Darüber hinaus beeinflussen die Materialqualität, die Oberflächenbedingungen vor dem Polieren und die Wärmebehandlung die Ergebnisse. Eine gleichmäßige Härte und Zusammensetzung helfen. Einschlüsse und Poren im Stahl können das Polieren erschweren.
(3) Einfluss der Härte auf das Polieren
Eine höhere Härte erschwert das Polieren, führt aber zu einer geringeren Rauheit. Es verringert auch das Risiko eines übermäßigen Polierens, erhöht jedoch den Zeitaufwand.
(4) Einfluss des Oberflächenzustands
Eine unsachgemäße Bearbeitung (Schnittbeanspruchung, Erodieren) kann die Oberfläche beschädigen und die Polierbarkeit beeinträchtigen. EDM-Oberflächen sind schwieriger zu polieren als gefräste oder wärmebehandelte Oberflächen. Beim Enderodieren muss die Bildung einer gehärteten Schicht vermieden werden. Eine schlechte Erodierbearbeitung kann eine bis zu 0,4 mm tiefe verhärtete Schicht hinterlassen, die durch Grobschleifen entfernt werden muss, um eine gleichmäßige Oberfläche zu erhalten.
2. Chemisches Polieren
Dabei werden mikroskopisch kleine Oberflächenvorsprünge in einer chemischen Lösung aufgelöst, um die Oberfläche zu glätten. Vorteile: Keine komplexe Ausrüstung, effektiv für komplexe Formen und mehrere Teile gleichzeitig. Schlüssel: chemische Lösungsformulierung. Die Rauheit liegt typischerweise im zweistelligen Mikrometerbereich.
3. Elektrolytisches Polieren
Ähnlich wie beim chemischen Polieren, verwendet jedoch elektrischen Strom, um kathodische Reaktionen zu eliminieren und die Ergebnisse zu verbessern.
Zwei Stufen:
① Makroskopische Nivellierung:Die Oberflächengeometrie verbessert sich (Ra > 1μm).
② Mikro-Glättung:Die Helligkeit verbessert sich bei anodischer Polarisation (Ra < 1μm).
4. Ultraschallpolieren
Werkstücke werden in einem Ultraschallfeld in eine abrasive Suspension gebracht. Durch die Schwingungen wird die Oberfläche durch Schleifmittel poliert. Es verursacht nur minimale Verformungen, erfordert jedoch komplexe Werkzeuge. Kann für bessere Ergebnisse mit chemischen oder elektrochemischen Methoden kombiniert werden. - Ultraschall verbessert die Lösungsmischung und entfernt gelöste Produkte.
5. Flüssiges Polieren
Verwendet einen Hochgeschwindigkeits-Flüssigkeitsstrom mit Schleifpartikeln zum Polieren von Oberflächen. Methoden: Strahlbearbeitung, Flüssigkeitsstrahlpolieren, dynamisches Flüssigkeitsschleifen. Schleifmittel sind in niedrig{3}viskosen, druckbetriebenen Flüssigkeiten suspendiert. Gängige Schleifmittel: Siliziumkarbidpulver.
6. Magnetisches Polieren
Magnetische Schleifmittel bilden unter Magnetfeldern eine „Bürste“, um Oberflächen zu polieren. Diese Methode ist effizient, liefert qualitativ hochwertige-Ergebnisse und lässt sich leicht steuern. Kann eine Oberflächenrauheit von bis zu Ra 0,1 μm erreichen.
Schlussbemerkungen
In der Kunststoffformverarbeitung wird oft mit „Polieren“ gemeintSpiegelveredelung, was sich vom allgemeinen Oberflächenpolieren unterscheidet. Es erfordert nicht nur Politur, sondern auch eine hohe Ebenheit, Glätte und geometrische Genauigkeit.
Spiegelglanzstandards (nach Rauheit Ra):
AO=Ra 0,008μm
A1=Ra 0,016μm
A3=Ra 0,032μm
A4=Ra 0,063μm
Da Methoden wie elektrolytisches oder flüssiges Polieren die Form nicht präzise steuern können und Methoden wie chemisches, Ultraschall- und magnetisches Polieren die Anforderungen an eine ultrafeine Oberflächenqualität nicht erfüllen können,Das mechanische Polieren bleibt die primäre Methodefür präzises Hochglanzpolieren von Formen.
