8.2. Шлифование и полирование

Эти разновидности методов обработки металлов резанием широко распространены при изготовлении ювелирных украшений.

Шлифование. Процесс снятия с изделия очень тонкого слоя металла с помощью шлифующих (абразивных) материалов называется шлифованием. Шлифованием можно достичь высокой размерной точности (порядка 2 - 4 мкм) и соответствующие параметры шероховатости. Сущность процесса шлифования состоит в срезании с поверхности обрабатываемого изделия множества мельчайших частиц металла с помощью шлифовального инструмента. Величина этих частиц определяется свойством как шлифующего, так и шлифуемого материалов, степенью прижатия обрабатываемой поверхности к шлифовальному инструменту, скоростью движения (вращения) последнего. Выбор того или другого вида абразивного материала диктуется практическими задачами конкретной шлифовальной операции. В зависимости от требуемого качества обрабатываемой поверхности шлифование разделяют на предварительное, чистовое и тонкое.

Виды абразивных материалов. Абразивные материалы делятся на материалы природного происхождения и искусственные. К природным абразивным материалам относятся кварц, наждак, корунд, алмаз, к искусственным - электрокорунд, карбид кремния, карбид и нитрид бора, синтетические алмазы. Самые твердые из них - карбид и нитрид бора, алмазы.

Кварц - безводная кремниевая кислота SiО₂, содержащая около 99% кремнезема. Твердость кварца по шкале Мооса - 7, плотность - 2,4 - 2,6 г/см³. Кварц имеет различную окраску: от бесцветной до черной.

Наждак - минерал темно-серого, иногда черного цвета, состоящий приблизительно из 65% окиси алюминия (Аl₂О₃), смешанного с магнетитом, гематитом, пиритом и кварцем. Твердость наждака по шкале Мооса - от 6 до 8.

Корунд - кристаллический глинозем, содержит до 95% Аl₂O₃, имеет плотность 3,9 - 4,1 г/см³. Твердость по шкале Мооса - 9. Более вязок и менее хрупок, чем наждак. Применяется в виде микропорошков.

Электрокорунд - искусственный абразивный материал, изготовляется из бокситов. Составные части электрокорунда: 94 - 97% А1₂O₃, остальное - примеси железа, титана, кремния.

Карбид кремния получают из кокса и кварцевого песка путем их нагревания (спекания) в электропечи при температуре 2200°С. Твердость карбида кремния по шкале Мооса - 9,5. Он уступает по этому показателю только алмазу.

Нитрид бора - сравнительно новый искусственный абразивный материал, по твердости не уступает алмазу. Очень часто применяется в тех случаях, когда необходимо получить высокую размерную плотность.

Карбид бора представляет собой тугоплавкое соединение бора с углеродом, по твердости уступает только алмазу.

Алмаз - кристаллический углерод, природный и искусственный. Твердость по шкале Мооса - 10.

Методы шлифования. К ним относится шлифование абразивными брусками, напильниками, пемзой, сланцем и шлифовальными углями, наждачной бумагой, с применением бормашинок, пальцами руки.

Процесс шлифования на абразивном бруске (точильном камне) заключается в многократном и равномерном перемещении взад-вперед детали или изделия по плоскостям камня до получения необходимого качества обрабатываемой поверхности (рис. 8.2, а). Направление движения при шлифовании необходимо менять как можно чаще с тем, чтобы избежать появления на обрабатываемой поверхности царапин и рисок.

Рис. 8.2. Шлифование и полирование

При применении шлифовальных напильников (рис. 8.2, б) необходимо постоянно помнить о том, что их время от времени требуется смачивать водой, чтобы частицы металла не застревали в порах. Тщательно промывают водой и обрабатываемые изделия, если они будут подвергнуты последующему шлифованию камнем с более мелкими зернами, при этом направление движения шлифования меняется на 90°. Такими напильниками можно шлифовать эмаль, стекло, драгоценные камни.

Пемза - отличный материал для мокрого шлифования предметов из серебра, а остро заточенными стержнями из сланца удобно шлифовать труднодоступные места в изделиях. Шлифовальные угли применяют как наиболее мягкий материал для доводочного шлифования при обильном смачивании водой.

Наждачная бумага (шкурка) по виду абразивных порошков делится на электрокорундовую, карбидокорундовую, стеклянную, кремниевую. Величина зерен различная - от 0,25 до 0,3 мм. Выпускается "микронная шкурка с величиной зерен 5, 10, 28, 40 мкм. Применяется наждачная бумага для обработки узких пазов в изделиях.

Шлифование с применением бормашинок (рис. 8.2, в) и шерстяных, войлочных, фетровых кругов (малых размеров), а также щеток (круглых, конусных, в виде кисти) дает хорошие результаты при обработке практически всех видов ювелирных украшений.

Шлифование пальцами и ладонью руки с нанесенными на них шлифующими настами имеет ограниченное применение, так как этим способом невозможно равномерно обрабатывать все части изделия.

Полирование. Процесс полирования относится к одной из отделочных операций, цель ее - получение зеркально-гладкой поверхности. Полирование в отличие от шлифования, исключает применение жестких абразивных материалов.

Деревянные полировальные палочки (рис. 8.2, г), натянутые нити (рис. 8.2, д) и нитяные щетки применяются для полирования мелких отверстий и звеньев цепочек и браслетов, а также изделий сложной конфигурации. Процесс осуществляют, предварительно нанеся на инструмент полировальные пасты. В отдельных случаях, когда нужно отполировать ровные плоскости, применяют полировник, одна сторона которого обтянута мягкой кожей с нанесенной полировальной пастой.

Полирование вручную может производиться полировником и без нанесенных на него абразивных паст. Процесс такого полирования состоит в медленном выглаживании поверхности изделий полировником, что дает высокий блеск, повышает износостойкость изделия, но требует обязательно высокого уровня квалификации исполнителя.

Полирование, как и шлифование, можно вести также бормашинкой с набором полировальных кругов, щеток (матерчатых, шерстяных, кожацых, фетровых) и паст.

Таблица 8.1

Полировальные пасты состоят из тонких абразивных порошков (окисей хрома, железа-крокуса, кремния, жировых связок (стеарина, парафина, добавок) двууглекислой соды, олеиновой кислоты, скипидара, керосина). Пасты на основе окиси хрома называются пастами ГОН, на основе окиси железа - крокусными, а на основе кремния - крокусно-кремниевыми. Пасты ГОИ применяют для предварительного полирования, а фокусные - для окончательного. Составы паст приведены в табл. 8.1 - 8.3.

Таблица 8.2

Очистка изделий после шлифования и полирования (удаление остатков шлифовальных и полировальных паст) осуществляется промыванием в растворах бензина,спирта,трихлорэтилена (C₂HCl₃) и перхлорэтилена (C₂Cl₄), а также с помощью гидроокиси калия (КОН), натрия (NaOH), нашатырного спирта (NH₄OH), цианистого калия (KCN) и цианистого натрия (NaCN), соды (Na₂CО₃) и поташа (К₂СО₃).

Таблица 8.3