|
Производительность полировки и
качество Ноли рои а и ной поверхности прежде всего занисят от тон-кости и равномерности
шлифованной поверхности стекла. Так как при полировке снимается не только
шлифованная поверхность, но и трещиноватый слой, продолжительность полировки
в основном зависит от шероховатости рельефного слоя. Чем более шероховата
поверхность, тем глубже заколы и тем продолжительнее процесс полировки. На
практике полируются изделия с максимальной глубиной неровностей от 4 до 2 мк.
Поверхности, шлифо- ванные природным песчаником, еще тоньше, и их
шероховатость составляет Rm„x<2 мк. Диапазон съема стекла с трещиноватого
слоя зависит от требуемого качества полировки. При полировке оптического
стекла снимается спой, в 4—5 раз превышающий максимальные неровности
шлифованной поверхности. При изготовлении зеркального и автомобильного стекла
устраЕгнется только s/2 рельефного слоя; полировка связанным полировальным
веществом чаще всего происходит в пределах трещиноватого слоя. Скорости
полировки повышаются при равномерной шероховатости шлифованной поверхности.
Если на шлифованной поверхности обнаруживаются отдельные особенно глубокие
заколы пли ямки, то они устраняются при полировке и это увеличивает ее
продолжительность.
Из остальных технологических параметров на
производительность процесса полировки оказывают влияние; рабочее давление
обрабатывающего инструмента и скорость его, плотность полирующей суспензии и
ее расход, материал полировальника и свойства жидкой фазы.
Рабочее давление и скорость вращения. Эффективность
полировки, выраженная количеством снятого стекла за единицу времени, прямо
пропорциональна удельному давлению на отекло и скорости вращении
полировальника. Это экспериментально установленное положение совпадает с
ранее приведенными теоретическими соображениям и. Большое давление приводит к
большей деформации полировальника, который, таким образом, приспосабливается
к форме
обрабатываемого изделии. Тем самым повышается количество
полирующих частиц, действующих на обрабатываемое стекло, и одновременно,
вследствие их более интенсивного дробления, увеличивается количество активных
плоскостей излома полирующих частиц. Увеличение поверхности соприкасания
полирующих частиц со стеклом ведет к повышению трения и в свою очередь к
повышению температуры поверхности стекла. Повышение скорости вращения
полировальника также даст более частое соприкасание полировочных веществ с
полируемым стеклом, что ускоряет процесс полировки.
При определении оптимального рабочего давления и скорости
полировальника исходят из возможностей данного оборудования; эти параметры
меняются тз зависимости от вида обрабатываемых изделий и требований,
предъявляемых к качеству полированной -поверхности. Оптические детали
полируются смоляным полировальником в большинстве случаев при очень низком
давлении и при относительно малой скорости полировальника, тогда как
"при обработке листового стекла работают с высокими давлениями,
достигающими 200 Г}см2 и с более высокой скоростью вращения обрабатываемого
инструмента. Исключи- тельно высокого значения достигает давление три
полировке ювелирных камней, обрабатываемых связанным полировальником. Если
повышается давление и скорость полировки, нужно увеличивать и количество
подаваемой полирующей суспензии, иначе «повышение эффективности будет
незначительным. Особо важное значение это имеет при полировке листового
стекла, где обрабатывается большая поверхность, и повышение или снижение
эффективности заметно отражается па продолжитель- ности (полировки.
Повышение температуры поверхности стекла ускоряет его
гидролиз и образование поверхностной пленки, а также и ход физико-химических
процессов полировки.
Концентрация и расход полирующей суспензии.
Это соотношение при приготовлении суспензии подсчиты-
ваетсн по весу воды и полировочного порошка; для суспензии неизвестной
плотности оно определяется по сухому остатку данного весового количества
суспензии.
Концентрация полирующей суспензии сказывается на
эффективности полировки и До известной степени на качестве полированного
стекла. На 18 приведена зависимость эффективности водной суспензии
крокуса от соотношения К: Т. По кривой зависимости можно видеть, что наибольшая
эффективность достигается при К: 'Г между 4 и 8. Применение очень разжиженных
суспензий ^ >8j приводит к резкому снижению эффективности. Если К-Т
суспензии меньше трех, нормальный про- [юге полировки нарушается: происходит
перегрев стекла. При избытке воды вымывается полировочное вещество, и
температура поверхности стекла снижается. Из практики работ установлено, что
в производственных условиях целесообразно применять суспензии в соотношении —
- 7 ^8, тогда как в лабораторных условиях можно работать с более
концентрированной суспензией = 4 5j .
Для каждого значения концентрации существует определенный
оптимальный расход полирующего иещества.
Оптимальный расход полировочной суспензии зависит от
конкретных технологических параметров, в частности от размеров и скорости
вращения полировальника, его материала, удельного давления при полировке и от
сорта и свойства полировочного порошка. Поэтому оптимальный расход
полировочной суспензии 71 ее наиболее выгодную концентрацию определяют для
каждого типа полировального оборудования. Так, например, при конвейерной
обработке л и стоп ого стекла на первых столах при шлифовке поверхности
применяется большее количество суспензии плотностью 1,1 --1,2 г/см3; на
дальнейших стадиях полировки расход суспензии снижается и в конечной фазе
работа производится уже с небольшим количеством суспензии небольшой плотности
(1,02 -1,05 г!смл).
Материал полировальника. При полировке поверхность стекла
обрабатывается полировальником с налипшими на пего кристаллическими частицами
полирующего порошка. В техно- логин полировки листового стекла и при
обработке некоторых сортов хозяйственного стекла применяются войлочные
полировальники; оптические детали обрабатываются или па смоле или на
полировальниках из пропитанного, войлока. Полировочные пасты, Применяемые для
полировки ювелирных изделий, наносятся на резиновые полировальники. В
некоторых случаях по- лировка производится оловянным полировальником,
тополевым деревом или -пробкой.
Каждый полировальный инструмент из любого материала должен
идеально закреплять на себе отдельные полировальные частицы и распределять их
равномерно по всей своей поверхности. Так создается рабочая поверхность
инструмента, которая в особенности для войлочных и смоляных (полировальников
характеризуется так называемой полировальной коркой. Она создается
постепенным насыщением свежего полировальника полирующими частицами порошка;
ери этом поверхность инструмента теряет свой первоначальный вид и покрывается
сплошным слоем поли ров очного вещества. Приработанный полировальник с:
хорошо сформировавшейся полирующей коркой имеет более высокую эффективность,
чем свсжий инструмент.
Очень многое зависит от упругости инструмента: чем больше
упругость, тем больше рабочая поверхность. Упругий войлочный или суконный
полировальник охватывает одновременно и вершины и ямки обрабатываемого
рельефа и «поэтому снимает больше стекла, чем менее упругий смоляной диск,
который соприкасается только с самыми выступающими вершинками рельефного
слоя. Разнородный характер воздействия войлока и смолы на шероховатую
«поверхность стскла оказывает влияние и на качество полируемой поверхности.
Как показали работы советских специалистов, неровности па стекле,
отполированном смоляным полировальником, меньше, чем на стекле, отполи-
ронянном войлоком.
Для пол и рол к и листового стекла три меняются грубые или
полугрубые сорта войлока с объемным весом около 0,36— 0,38 г/см3; при
полировке со ртов ого стекла применяется более тонкий войлок.
Недостатком войлочных полировальников является их большой
износ. Более 'плотные войлоки лучше сопротивляются истиранию, однако они не
так упруги. Прибавлением к войлок) капронового волокна удалось снизить его
истираемость и повысить эффективность полировки. По данным Песелева и
Нифонтовой, войлочный полировальник с прибавлением 40% капронового волокна
даст эффективность на 12% выше и его сопротивляемость истиранию увеличивается
в два раза по сравнению с обычным войлочным полировальником.
Срок службы пойлочных полировальников можно увеличить
также пропиткой. Войлок насыщается расплавленной смесью парафина, монтанного
поска и ^пчелиного или рагтпором синтетических смол. На таком пропитанном
'полировальнике обрабатываются некоторые оптические детали; войлочные шайбы,
пропитанные бути л мета к рил а том, смесью метил мета крилата и бутил мета
крилата или бакелитовым лаком, дают хорошие результаты при полировке
листового стекла. Мипаг и ПгЬек рекомендуют пропитывать войлок или сукно
раствором полиэфира акриловой кислоты, раствором полимеров или кополимеров
эфира метакриловой кислоты, раствором поливинилбутирала и
р-толуолсульфоамидоальдегидной смолы или смесью растворов этих смол.
Опытами было установлено, что при полировке линз
зеркального стекла окисью церия па таком пропитанном войлоке
продолжительность "полировки, по сравнению со смоляными
полировальниками, можно сократить на две трети. Б каждом случае нужно
пропитывать так, чтобы войлочная шайба оставалась максимально упругой, так
как упругий инструмент обеспечивает хорошее качество полированной
поверхности. При поли- ровке на недостаточно упругом пол провалы гике
проявляется резкое воздействие твердых частиц, содержащихся в полирующем
веществе и вызывающих образование волосяных царапин или грубых бороздок [га
поверхности стекла.
В последнее время, кроме войлока или смолы, начинают
применять 'полировальники из резины или синтетических полимеров, Лабораторные
испытания показали, что резина с модулем упругости около 40 кПсм2 обладает на
20—25% большей эффективностью, чем наиболее эффективный шерстяной материал;
хорошие результаты дали также и некоторые пластмассы на основе
бутнлметакрилата, пластифицированного дибутилфталатом. Американская фирма
Pellon Corp. разработала новый тип полировальника, так называемую
полировальную подушку, которая изготовлена из очень плотною синтетического
текстильного материала с высокой сопротивляемостью истиранию. Материал имеет
микропористую структуру, и поэтому поверхность полировальника задерживает
гораздо больше полировочного вещества, чем войлочный или смоляной
"полировальник. Эти подушки наклеиваются на основание подобно
лейкопласту: сначала с клеящей стороны снимается защитная бумага. В последнее
нремя подушки 'применяются при полировке оптического стекла, однако новые
типы их могут быть использованы и для полировки листового стекла.
Характер полирующей жидкости. Опыты, проводимые с
различными сортами стекла, показали, что наиболее выгодной жидкостью для
приготовлении полировочной суспензии является вода. В одном из оптических
институтов СССР измерялась эффективность полировки двух видов етекла в различных
полировочных жидкостях; результаты этих опытов ■суммированы в табл. 10,
где показано, что в этиловом спирте, ацетоне, амилацетате, керосине и
скипидаре эффективность одного и того же полировочного порошка значительно
ниже, чем в воде. Это подтверждает ранее высказанные теоретические
предположения о роли воды в процессе полировки стекла.
В пределах рН^З :-9 полирующая эффективность не зависит от
реакции суспензии. Эти данные были получены Качаловым, Воано и КарелОБОЙ. При
полировка зеркального стекла вертикального пытягивания и различного
оптического стекла на войлочном полировальнике замечено очень быстрое
снижение полирующей эффективности при рП = 2-: 3 и несколько меньшее снижение
в пределах рН^9--20 ( 2П).
Полученная зависимость ири переходе к другому типу
полировочного вещества или другому сорту стекла по существу не меняется; но
при замене войлочного полировальника резиновым этого явления не наблюдается
Следовательно, снижение эффективности полировки войлоком при рН = 9-Н4
вызывается изменением свойств войлочного полировальника и снижением прочности
шерстяного волокна под воздействием Щелочи.
Снижение эффективности при рF-I = 30 имеет общий характер
и наблюдается в разных типах стекла, при использовании различных полировочных
порошков и разных полировальников. Кроме снижения съема стекла па 1/ю
первоначальной величины, наблюдается также разрушение полированной
поверхности — появление на иен в большом количестве коррозионных ямок,
имеющих общее название «апельсиновой корки».
Причиной снижения съема стекла и появления коррозии я в
ляется -изменение условий полировки при рН в пределах от ямки на стекле
В результате замедленной скорости образования
поверхностного геля съем стекла прекращается и в местах обнажения глубин-
лого стекла образуются коррозионные ямки как след механического разрушения.
Диаметр этих ямок колеблется
3 до 0, Гребенщиковым было установлено, что в сильно
кислых растворах образование поверхностной пленки замедляется и полирующие
частицы действуют также и на глубинное стекло.
Степень эффективности этого процесса обусловливается
природой соли, ее концентрацией и химическим составом стекла, 11а рис, 23 и
24 показана зависимость -полирующей эффективности от концентрации соли в
крокусной суспензии. Согласно
приведенным кривим при полировке листового стекла
суспензией крокуса сульфат железа (FeS04) и сульфат цинка (ZnS04) действуют в
качестве ускорителей, тогда как ацетат свинца РЬ(СН3СОО)2 и хлористый
алюминий (A1CU) снижают эффективность и, таким образом, действуют как
замедлители. Небольшие количества сульфата железа Fe (S04)3 и треххлористого
желсла (FeCl3) ускоряют полировку стекла, но при высоких концентрациях этих
солей в суспензии полирующая эффективность снижается. Соли других металлов, в
частности меди, кадмия, магния, марганца, никеля и тории, могут действовать и
как ускорители н как замедлители полировки. Это действие распространено и на
другие порошки: сульфат марганца п хлорид железа снижают эффективность
цериевых полировочных порошков.
Ускорители или замедлители полировки оказывают воздействие
fra физико-химические процессы, протекающие при полировке стекла. Этому
воздействию подвергается прежде всего структура и состав поверхностной
шлепки, изменяются гс свойства. Присутствие электролитов отражается па
коллоидных свойствах самой суспензии, is особенности па ее
электрокинетическом потенциале; меняется и дробимость полирующих частиц.
Большие -концентрации сульфатов или хлоридов железа -повышают кислотность рН
суспензии до 2 и вызывают образование коррозионных ямок. В результате всех
этих воздействий происходит изменение полирующей эффективности — ускорение
или замедление процесса.
Ускорители применяются в промышленном масштабе. Для
повышения производительности полировки можно использовать, п 'частности, и
соли, ускоряющее действие которых очень мало зависит от концентрации. При
полировке войлочными полировальниками инструмент постепенно насыщается
раствором электролита; через определенный промежуток времени его концепт-
рация может превысить оптимальное значение и ускоритель начнет действовать
как замедлитель. С этой точки зрении выгодно применять сульфат железа,
который в промышленных условиях действует как ускоритель в концентрапии 0,1
—14 г!л. При этом следует, конечно, предотвращать окисление сернокислой
закиси железа и переход в сернокислую окись железа, которая при высоких
концентрациях снижает эффективность полировки.
Во Франции имеется патент на способ изготовления
полирующей смеси, состоящей из полировочного порошка, например СеО? или
РсгОд, и желатинирующей гидроокиси церия. Согласно патенту полировальный
порошок, вода, растворимая соль церия ii едкая щелочь или углекислая соль
смешиваются в определенных соотношениях: полученная смесь должна обладать на
80% более высокой полирующей . эффективностью, чем суспензия, приготовленная
из такого же количества полировального порошки и воды, без желатинирующих
реагентов.
Особенности работы со связанным полировочным веществом.
Полировка связанными полирующими веществами значительно отличается от
полировки суспензиями. Прежде всего на связанный полировальник подается не
суспензия полировочного порошка, а только вода. Такие инструменты иногда
называются ссамопо пирующим и»; при полировке ими протекают в основном
тсрмомеханические процессы заглаживания и одновременно съема стекла,
происходящие при трении поверхности стекла о поверхность инструмента.
Полировка производится иод давлением 10 кГ/см2 и при скорости вращения
полировальника несколько метров п секунду. При этих условиях температура,
возникающая при трении на обеих соприкасающихся поверхностях, становится
настолько высокой, что происходит термическое течение поверхностного слоя
стекла. Съем стекла при этом имеет второстепенное значение: потеря в весе
стекла, полированного по этому способу, составляет незначительную величину но
сравнению с потерями при полировке свободным полировочным порошком.
Преимуществом этой технологии является сравнительно
быстрая полировка. При соответствующих параметрах можно получить качество
поверхности без видимых дефектов.
|