Как полировать сталь: промышленные и бытовые методы обработки

Требования к полировке стали

Качество обработки металлических заготовок при помощи полировки регламентируется ГОСТ 9.301-86. Блеск поверхности, подвергшейся шлифовке, не нормируется, другое дело – полировочные работы. Наружная сторона обработанной детали не должна иметь дефектов, борозд, царапин, заусенцев, пятен ржавчины и т. п.

Проще говоря, после полировки готовые изделия блестят и обретают требуемые эксплуатационные характеристики.

В металлообработке принято разделение полировки на классы, для определения которых поверхность исследуют с помощью специальных приборов – микроскопов и профилографов, имеющих точность до 1 мкм или 0,001 мм. При шлифовке в условиях домашней мастерской глубину имеющихся дефектов и царапин определяют на глаз.

Различают 14 классов шероховатости, которые указываются в чертежах в соответствии с ГОСТ 2789-59.

Приведенная ниже таблица приводит классы шероховатости и способы обработки:

Механический способ полировки стали

Шлифмашинка с полировочным кругом – эффективный способ обработки, позволяющий отполировать поверхность изделия.

Шлифовальная машинка незаменима, если требуется сделать металлическую поверхность блестящей, как зеркало. Для обработки используются специальные абразивные круги с мелкой зернистостью. Последняя выбирается в зависимости от того, какой требуется класс обработки и из какого материала выполнена обрабатываемая деталь.

Как полировать сталь при помощи шлифовальной машинки с полировочными кругами:

1. Обрабатываемую поверхность и абразивный круг нужно смочить водой. В ходе полировки частота вращения диска может достигать 1 400 об/м, поэтому важно использовать средства индивидуальной защиты (маску, очки, рабочую куртку и штаны), чтобы предотвратить попадание разлетающихся на большой скорости брызг в глаза, на лицо и одежду.
2. В ходе обработки трение приводит к нагреванию металла и испарению воды. Удаленные с поверхности обрабатываемой детали частицы металла засоряют диск, снижая эффективность обработки. С него необходимо периодически удалять загрязнения, выключая на время очистки машинку. Очищать необходимо также поверхность заготовки.
3. До зеркального блеска поверхность доводят, используя специальные войлочные круги, которые надеваются на насадку таким образом, чтобы войлок выступал на 10–15 мм. Для финишной полировки металлического изделия необходимо использовать воду, смачивая обрабатываемую поверхность и полировочную насадку.

Для наведения зеркального блеска пользуются полиролями. Поверхность изделий из стальных сплавов и камня хорошо полируется алмазными пастами, которые позволяют придать материалу безупречную гладкость. Полировочный состав наносят на специальную ткань и тщательно обрабатывают все необходимые стороны детали.

Химический и электрохимический методы полировки стали

Химическая полировка стальных изделий

К этому способу чаще всего прибегают для обработки элементов декора. Сущность этой технологии заключается в восстановлении обрабатываемой поверхности растворами кислот и прочих реагентов.

Детали погружают ненадолго в нагретый до определенной температуры рабочий раствор. Время обработки обычно не превышает нескольких минут. Температуру жидкости выбирают, исходя из химико-физических свойств материала заготовки. В результате взаимодействия реагентов с металлической поверхностью выравниваются мелкие дефекты (царапины, вмятины и т. д.).

К недостаткам следует отнести то, что используемые растворы могут быть опасны для здоровья мастера. Кроме того, полученная поверхность нуждается в дополнительной обработке из-за ее матовости.

Электрохимическая полировка стальных деталей

Этот метод схож с химической полировкой – изделия также помещаются в емкость с рабочим раствором. Однако в этом случае в процессе участвует электрический ток, который пропускается через обрабатываемые заготовки.

Под действием электрического тока следы ржавчины и оксидная пленка удаляются даже из микротрещин. В результате обработки поверхность изделий приобретает идеальную гладкость и зеркальный блеск.

Среди минусов электрохимического способа полировки следует назвать высокую стоимость и необходимость регулярной полной замены раствора в емкости на новый.

Недостатки традиционных методов полировки стали

Пользуясь для полировки металлических поверхностей традиционными технологиями с использованием абразивов и химических реагентов, мастера сталкиваются с рядом ограничений. Среди них:

• Невозможность полностью автоматизировать обработку изделий. При полировке деталей в промышленных масштабах перед предприятиями встает необходимость внедрения автоматических линий, позволяющих резко повысить производительность и экономическую продуктивность. Их применение неэффективно с точки зрения экономики, так как нет возможности задействовать оборудование с ЧПУ.
• Отсутствие возможности добиться качества полировки, которое требуется для высокотехнологичных деталей.

Из-за описанных проблем нередко мастера выполняют полировку специальными пастами вручную или с использованием ручного электрического инструмента. Такая механическая обработка существенно снижает производительность труда. Линии, на которых применяются подобные устаревающие технологии, часто выстроены в виде конвейера, что отрицательно сказывается на конкурентоспособности предприятия, повышая себестоимость изделий.

Полировка стали пастой ГОИ

Альтернативой предварительной шлифовке обрабатываемых поверхностей служит обработка при помощи личных и бархатных напильников, натертых мелом.

Начинают обработку с движений в перпендикулярном имеющимся царапинам направлении. Когда поперечных штрихов остается примерно столько же, сколько и продольных, направление обработки меняется на 90°. Процедуру повторяют до достижения требуемой гладкости.

Далее поверхность обрабатывают, используя специальные полировочные составы, – так же, как это делается после шлифовки машинкой или наждачной бумагой.

В продаже можно найти полировочную пасту Государственного Оптического Института (или ГОИ), в состав которой входят мелкозернистые абразивные материалы (оксид хрома, оксид железа и т. д.) и мягкая пластичная основа, включающая в себя воск, стеарин, керосин и ряд других компонентов.

Линейка паст ГОИ состоит из грубых (почти черного цвета), средних (темно-зеленых) и тонких (светло-зеленых). После полировки посредством грубой пасты поверхность становится матовой. Перед финишной обработкой тонкой пастой, которая придает зеркальный блеск, деталь обрабатывают пастой средней зернистости.

Полировочный состав для обработки деталей из стали можно приготовить самостоятельно. Такая паста (в весовых частях) состоит из:

• стеарина – 32;
• пчелиного воска – 6;
• технического сала – 5;
• оксида свинца – 3;
• оксида хрома – 80.

Полировка стали электроплазменным методом

Растущей популярностью на современных производствах пользуется электролитно-плазменная технология полировки металлических поверхностей.

Воздействие на деталь зарядом осуществляется при помощи оборудования, которое чаще всего недоступно для использования в условиях домашней мастерской. Особенности метода:

• функцию анода выполняет обрабатываемая деталь;
• для подачи положительного заряда на анод используется мощный источник электричества;
• катодом служит ванна с электролитным раствором.

Как нержавеющую сталь, так и медные сплавы можно полировать, используя растворенные в концентрации около 5 % сульфат аммония и хлористый аммоний. Если обработке подвергается заготовка из другого металла, концентрация указанных реагентов может достигать 10 %. Для снятия заусенцев при помощи подобной технологии потребуется около 20 секунд, а на полировку металлических поверхностей уходит от 2 до 5 мин. Благодаря таким показателям метод относят к высокопроизводительным.

Этапы полировки стали в домашних условиях

Полировка металла включает:

1. Очистку поверхности от продуктов коррозии, оксидной пленки и иных видов загрязнения.
2. Черновую механическую обработку.
3. Получистовую механическую шлифовку.
4. Полировку.

Как видно из сказанного выше, поверхность обрабатываемого изделия нуждается в предварительной подготовке, на которую уходит до 70 % всех затраченных усилий и времени. Процесс самой полировки – задача менее трудоемкая и затратная по времени.

Этап 1. Первичная подготовка

Данный процесс необходим для устранения оксидных пленок, следов ржавчины и других загрязнений. Обычно эти процедуры производят, используя специальные химические составы для очистки.

Можно воспользоваться универсальными жидкостями для очистки кухонных поверхностей или санфаянса, которые содержат агрессивные химические компоненты, без труда разъедающие пятна ржавчины, старой краски и оксидов.

Альтернативой подобным средствам может стать металлическая щетка или углошлифовальная машинка (болгарка) со специальными шлифовочными кругами.

Этап 2. Грубая механическая обработка

В этот момент восстанавливают правильную геометрию плоскостей и контактных поверхностей.

Обычно эту работу выполняют, используя напильники по металлу или заменяя их углошлифовальной машинкой со специальными грубыми шлифовальными кругами.

Этап 3. Получистовая механическая обработка

На этом этапе, который предваряет финишную полировку, с поверхности сошлифовывается большинство царапин и вмятин.

Для обработки пользуются наждачной бумагой. Чистота подготовки зависит от зернистости абразива. Грубую шлифовку проводят наждачкой с зернистостью от P100 до P200, а получистовую –  бумагой от P400 до P600.

Чистовую шлифовку, частично переходящую в полировку, производят при помощи наждачной бумаги от P1000 до P1200.

Класс наждачной бумаги определяется размером зерен абразива. Грубой принято считать наждачку P100, которая имеет зернистость от 125 до 160 мкм. Более чистую обработку производят бумагой P400 с зернистостью от 28 до 40 мкм.

Тонкая наждачная бумага P1000 имеет средний размер зерен от 14 до 20 мкм.

Этап 4. Тонкая финишная полировка

На заключительном этапе обработки наружной стороны металлической детали поверхностный слой выравнивают абразивом с зернистостью от 1 до 0,01 мкм. Полировальную пасту наносят на специальный круг для полировки из войлока, шерсти или вспененного ПВХ.

В специализированных магазинах можно приобрести наборы полировальных кругов, уже пропитанных мелкоабразивным составом.

Для придания зеркального блеска металлическим поверхностям оптимально подходит специальный ручной электрический инструмент. Однако если мастер постоянно выполняет полировку, то лучше подумать о приобретении полировального станка, который внешне напоминает оборудование для заточки инструмента. Такие стационарные механизмы оснащаются специальными кругами.

Полировку производят на высоких оборотах шпинделя – от 800 до 1 000 об/мин.

Финишная полировка заставляет поверхность изделия блестеть, как зеркало.