抛光工艺(3)

2019-04-15 22:11

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精度。研具在研磨过程中也受到切削和磨损,如操作得当,它的精度也可得到提高,使工件的加工精度能高于研具的原始精度。

要正确处理好研磨的运动轨迹是提高研磨质量的重要条件。在平面研磨中,一般要求:①工件相对研具的运动,要尽量保证工件上各点的研磨行程长度相近;②工件运动轨迹均匀地遍及整个研具表面,以利于研具均匀磨损;③运动轨迹的曲率变化要小,以保证工件运动平稳;④工件上任一点的运动轨迹尽量避免过早出现周期性重复。图为常用的平面研磨运动轨迹。为了减少切削热,研磨一般在低压低速条件下进行。粗研的压力不超过 0.3兆帕,精研压力一般采用0.03~0.05兆帕。粗研速度一般为20~120米/分,精研速度一般取10~30米/分。 研磨或抛光对光学镜片腐蚀的影响:光学玻璃腐蚀及表面光学玻璃的耐水性及耐周围

环境酸、碱不同介质的侵蚀,主要取决于光学玻璃的化学稳定性,这与不同光学玻璃构成的SiO2的含量有关。但在光学玻璃抛光过程中的腐蚀,更直接原因则是抛光液的酸、碱性的影响;抛光下盘以后,则是受周围潮湿空气及带酸性气体等的影响。玻璃的水解作用,可以看成是水与玻璃表面硅酸盐发生的水合水解反应,使玻璃表面碱金属或碱土金属离子置换出来,结果在玻璃表面形成硅酸凝胶、氢氧化物、碳酸盐等。溶液呈现碱性时形成的硅酸凝胶薄膜减缓水的侵蚀作用。但硅酸凝胶薄膜往往呈现多孔状或因龟裂而产生裂纹,于是富集在溶液的碱就会进一步的侵蚀玻璃的网状体,使玻璃结构遭到破换。如果二氧化硅的含量高一些,形成的硅氧四面体相互连接程度大,键数多,键能强,网络结构坚固不易被水侵蚀。因此,二氧化硅含量高的玻璃化学稳定性高,反之,含量底,而碱金属或金属氧化物含量高的玻璃化学稳定性就差,极易被腐蚀。腐蚀的结果轻则改变玻璃表面组成的氢氧化物、硅酸胶状,甚至碳酸盐的覆盖物,重则玻璃的网状结构遭到腐蚀破坏。这里以腐蚀现象严重的ZF6、等光学玻璃为例。这种玻璃的二氧化硅含量都在百分子三十左右,同时耐水性差,它本身的组成结构就决定其化学稳定性差。

ZF6光学玻璃的PbO含量高达65%以上,玻璃的耐水性显著降低,这就可能在抛光过程中受水或抛光下盘以后受潮湿空气侵蚀,其表面则有Pb(OH)2生成。即 PbSiO3+H2O=Pb(OH)2+H2SiO3Pb(OH)2是一个很弱的碱,或者说是一个两性化合物,在水中溶解度极小,属微溶性化合物,水解溶液中OH-离子很少。因此,ZF玻璃遇水后腐蚀缓慢,情况并不严重;但受还原性物质NaSiO3的影响,这类高铅玻璃表面出现“铅膜”,玻璃表面呈昏暗的雾状膜.ZBaF3光学玻璃的BaO含量高达46%以上,ZK11光学玻璃的BaO含量高达48 9%,这些玻璃的耐水性显著降低,这就可能在抛光过程中受水或抛光下盘以后吸收带有酸性气体的潮湿空气而受到侵蚀,使Ba++离子产生易溶于水或酸性的物质;这类玻璃水解时有Ba(OH)2生成。BaSiO3+ 2H2O=Ba(OH)2+H2SiO3Ba(OH)2+H2CO3(H2O+CO2)=BaCO3+ 2H2OBa(OH)2是一个比Ca(OH)2更强的碱,在水中溶解度也比 Ca(OH)2较大,这就意味着ZK、LaK的玻璃水解溶液中有大量的OH-离子存在,而OH-离子对玻璃网络体中的Si-O键进行亲核Siδ+Oδ- OH-进攻,使SiO键断裂。同时,玻璃水解后氢氧化物吸收空气中或水中的CO2,则生成碳酸盐2NaOH+CO2=NaCO3+H2O这时NaOH和NaCO3溶液也构成对玻

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璃的腐蚀,特别是由于NaCO3的反常现象,对玻璃的腐蚀更为严重,并破坏玻璃立体的网络结构。同时,在抛光过程中由于玻璃的不断水解,产生出来的碱使抛光液的pH值不断上升,化学稳定性差的光学玻璃使抛光液的pH值上升更快,有时甚至达到pH值8 5~9的平衡值。抛光液呈碱性后有大量的OH-离子存在,也就产生前述的OH-离子对玻璃网络结构中的Si-O键的亲核进攻,使SiO键断裂,玻璃主体的网络结构受到破坏,造成玻璃的严重腐蚀。如前所述,水对玻璃的腐蚀过程中把玻璃中的碱金属或碱土金属离子置换出来,在生成氢氧化物的同时玻璃表面也生成硅酸凝胶或碳酸盐等。它们在玻璃表面形成不规则的厚薄不均的干涉薄膜或斑痕,在反射光下有的形状与颜色像飘浮在水面上的“油斑”,有的似天空中灰薄云层的“暗斑”“水印”或“灰路子”“白斑”等等。这些薄膜或斑痕表象各异,叫法不同,但都是光学玻璃抛光表面受水、酸、碱等介质不同程度侵蚀的结果。据认为:青色斑点是基于玻璃表面各种金属离子(如K+、Na+、Ca++等)的逸出而形成不规则的多孔性的硅酸薄膜,有时也有极小量的各种金属离子盐类的微晶。由于表面厚度的不均匀性产生不同的干涉颜色,甚至呈现彩虹色膜。而白色斑点则是基于玻璃表面各种金属离子(如K+、Na+、Ca++、Ba++、Pb++等)逸出形成硅酸薄膜的同时,还有大量的氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐等微小结晶生成。当把玻璃表面的白斑去掉以后,它下面则又可以看到青斑了。可以认为:光学玻璃在抛光过程中或

抛光下盘以后,在它表面出现的油膜或斑点是由于玻璃受水或其它介质侵蚀而在玻璃表面产生的硅酸凝胶、氢氧化物、碳酸盐等的覆盖物。就其本质而言,这是一种化学腐蚀现 象。

1.4影响抛光的主要因素

1.4.1抛光剂的类型

抛光剂虽然是一种特殊的磨光材料,但它与磨削材料的区别主要是表现在加工机理上。原则上说,有一些低硬度的微粉材料也可做抛光剂使用。但通常高硬度的抛光剂比低硬度的好,且适用范围也广。金刚石抛光粉,对绝大多数石材的抛光,都能取得较为满意的抛光效果。 1.4.2抛光液(膏) 水是常用的抛光液。它既可起磨削冷却的作用,又可作为抛光过程中物理作用和化学作用的介质。

若抛光是以机械磨削作用为主,如金刚石微粉,抛光液一般用油类有机液体效果较好,如缝纫机油。其冷却、润滑和分散作用极好。

金刚石研磨膏,既有水质的,又有油质的,并且还可以加上着色剂。其配方为:

磨料+分散剂+载体+水+着色剂。

1.4.3抛光盘(具、磨块)

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规格平整的光面板,是平面磨削的一种表达加工的表现形式,多采用含有金属材料制成的硬盘作抛光盘。软盘抛光的抛光面,在受压时易屈服成一凹面,适用于弧面型抛光。中硬盘的耐磨性,吸附性较好,并具有一定的弹性,对平面型石材抛光的效果也比较好。

1.4.4抛光工艺参数

工艺参数有抛光剂的浓度和供给量,抛光时的压力和线速度等。在小于某一浓度值之前,抛光速度随抛光剂浓度的增加而增加,浓度值达最大之后,若再增加浓度,抛光速度反而降低。同样,抛光剂的供给量在一定值时,抛光速度最大,之后若继续增加供给量,抛光速度反而降低。适当增加抛光时的压力,可以增加抛光速度,但压力过大,磨削作用加强,不利于光泽面的形成。抛光速度取决于抛光盘(具)的转速,但线速度过大,抛光剂将会被甩出,造成浪费。

1.4.5前道工序的质量和表面的粗糙程度。

如果考虑石材本身所具有的内因,如石质材料的矿物成分,则主要表现为石材抛光的工艺特性。

①不同矿物,其抛光的工艺特性不同。如主要有蛇纹石矿物组成的石材,像大花绿大理石,就属于韧性较强,可琢磨,但不容易抛光的石材。

②大理石中含有一定数量的土矿物,也会影响石材的光泽度。典型的例子是安徽的红皖螺。岩石名称为选层石生物灰岩。平行层面锯切的板材呈花朵型生物纹饰,更似蚌螺,非常美丽,但因为矿石中含有一定数量的粘土矿物成分,抛光后的板材很难达到85以上的光泽度。 ③疏松状的花岗石,往往是云长类矿物发生了一定程度的风化作用(粘土化或水云母化),其抛光效果也难以达到新鲜花岗石的抛光水平。这一点应当是石材的质量问题。 ④理论上讲,不同的矿物应该使用不同的抛光剂。抛光是石材的一种精细加工技术,有人称表面的增光技术。影响石材抛光的因素很多,既有抛光工艺过程中工艺条件和参数方面的问题,也有抛光剂的种类和辅助材料及抛光盘(具、块)方面的问题,还和石材矿物组成及其质量有关。

1.5抛光剂的作用

1.5.1、强力抛光剂 (1)特性

1)本品是比研磨剂含颗粒更细的一种新型研磨材料。

2)能去除漆面较厚氧化层、划痕及喷漆时出现的“麻点”“垂流”等。 3)不含硅和蜡,安全用于喷涂车间和美容店。

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1.5.2、漆面还原抛光剂 (1)特性

1)本品比强力抛光剂的研磨颗粒更细一些,能去除漆面中度氧化层和轻度划痕。

2)不含硅和蜡,安全用于喷漆车间,是美容店作汽车漆面翻新的主要用品。 3)本品所含油分在漆面抛光同时渗入漆内补充油漆失去的油分,起到护理增亮作用。

(2)使用方法:配合抛光机涂抹于汽车漆面。 (3)适用范围:汽车漆面。 1.5.3、快速抛光剂 (1)特性

1)本品比中度抛光剂的研磨颗粒更细一些,具有去除轻微氧化层和上蜡护理双重功效。

2)作为抛光的最后一道工序,可用手工来完成,弥补机器抛光不匀、产生光环等现象,有增艳效果,又称增艳剂。 1.5.4、玻璃抛光剂

(1)特性:能去除玻璃表面上粘染的柏油、油脂、昆虫尸体、污渍和发乌的氧化层等难以清洗掉的污垢。

(2)适用范围:常用于挡风玻璃、后视镜等部位。 1.5.5、多功能抛光剂 (1)特性

1)去除金属电镀表面、玻璃等硬质表面发乌,使其恢复原有的光泽,并形成一层极光亮的保护膜

2)也可用在汽车漆面,使用快捷,特别适合新车售前准备。 (2)适用范围:各类金属电镀表面、玻璃等硬质表面及汽车漆面。

1.6光圈的识别及度量

在抛光的过程中,须用光学样板检查工件的面形精度--光圈.因此,正确的判断光圈的高低程度及局部误差的性质,对于修改工件面形偏差是非常重要的。所谓高光圈,是指样板与工件中心接触,低光圈是指样板与工件边缘接触。并规定:高光圈(凸)为正偏差,低光圈(凹)为负偏差。

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1.6.1 高低光圈的识别

(1)按压法 根据手持样板按压时干涉条纹移动方向,判断光圈的高低。 低光圈:条纹从边缘向中心收缩。 高光圈:条纹从中心向边缘扩散。

(2)点压法 在光圈数少的情况下,可在样板的一侧施加压力,此时的判断为: 低光圈:条纹的弯曲中心和移动方向一致。 高光圈:条纹的弯曲中心和移动方向相反。

(3)色序法 在白光下观察时,也可按光圈颜色的序列来识别高低光圈,但不能判断光圈数。 低光圈:从中心到边缘的颜色序列为蓝 红 黄 高光圈:从中心到边缘的颜色序列为黄 红 蓝 1.6.2 光圈的度量

(1)当光圈数N>1时,以有效检验范围内直径方向上最多光圈数的一半来度量,根据光圈数可以确定空气隙的大小。用汞灯绿色光作为光源,这时每道圈对应的间隙可近似认为等于0.25微米,即四道圈约为1微米。若采用氦氖激光作为单色光源,则每一圈约为0.316微米,即三道圈近似1微米。 生产上以自然光作为光源,一般以红色光圈计数较为方便,即表面上有几道红色光圈,就为几道光圈。

(2)当光圈数N<1时,对于大曲率半径球面或平面,通常以通过直径方向上干涉条纹的弯曲量(h)相对于条纹的间距(H)的比值(N)来度量,光圈数N=h/H 对于较小曲率半径的球面,一般是按光斑的大小与颜色的差异来估算的。在自然光的照明下,当边缘接触,其颜色为灰白色时,则可根据中间颜色按绿黄到淡黄来确定光圈数。

1.6.3象散偏差的识别与度量

被检光学表面在两个相互垂直方向上光圈数不等所产生的偏差,被称为象散偏差 1.6.4 局部偏差的识别与度量

被检光表面在任一方向上光圈的局部不规则的程度,称为局部偏差

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