在过去的五年中,供应商已经找到了一种方法,可以将木屑大小、随机干燥的有机颗粒材料制成各种形状,使介质具有更大的体积和质量,类似于木材的形状。新的干燥有机介质的额外重量使其基本与陶瓷或塑料相同,除了不需要水或化学品。



在过去,当表面去毛刺或抛光时,人们通常认为只用滚筒进行湿法加工。机械桶系统从古代就存在了,用于坚硬的、几乎无研磨性的材料和大量的水,在经过长时间的翻滚后,在金属零件上实现相对清洁、明亮和光滑的表面处理。这一过程类似于河流在很长一段时间内打磨岩石的自然作用。

多年来,大量精加工设备的大量改进,加快了加工零件的加工和精加工。然而,尽管设备进步了,但磨料的选择——也就是所谓的“介质”——直到最近都没有什么变化。大规模整理介质的基本前提仍然是:粒度和重量越大,磨料越硬,对去毛刺或去除材料越好、越快。

有了今天的合金和现代切割机械的速度,水和岩石已经不够了。许多制造设施现在使用特殊的化学切削液,这改进了所有类型的加工操作。此外,现在的介质具有统一的几何尺寸和形状,由不同的磨粒和复杂的粘结剂组成。这些先进的磨料和非磨料材料在去除材料能力方面比自然材料有了显著的改进。它们也以可预测的方式运行,使大规模整理系统成为可靠的二次操作。

不幸的是,在切割和精加工过程中使用化学品带来了一些新的挑战,这使得许多精加工专业人士寻找湿式精加工系统的替代品。

湿法加工通常使用塑料介质,其重量约为50 - 85磅/立方英尺。图片由Dave Davidson提供,制造工程师协会(SME)去毛刺/表面整理技术小组。

湿法处理的缺点

化学品的配方是为了执行特定的任务,如提取热量或清除材料碎片,油或其他碎片。结果,它们与固体和液体都发生反应。它们干燥时也会在零件上留下残留物。由于批量精加工是一种次要操作,通常在与初级切削操作分离的区域进行,因此切削液的成分可能是未知的。如果在加工操作之前进行多次加工操作,不同的化学流体可以结合或相互反应生成另一种未知的化合物。

所有这些未知因素都会对整理作业产生负面影响。此外,如果去毛刺操作中使用的化学品没有正确地清洁材料,表面整理过程将花费更多的时间,仍然可能无法达到预期的最终外观。

安全和环境因素也必须考虑在内。即使在机械加工和精加工过程中使用的所有化学品都得到了严格的控制,废水仍然必须得到适当的处理。目前使用的大多数化学添加剂都是水基的、可生物降解的,但某些金属或物质污染物会进入溶液中,不易清除。例如,在不锈钢零件的大规模加工中,环境保护署(EPA)担心这种材料中的铬——一种致癌物——会进入溶液中。如果发生这种情况,即使昂贵的过滤系统也可能无法去除足够多的这些分子,从而使废水“安全”。

底线是有很多隐藏的成本和操作与湿件加工或表面处理相关。化学品和/或其处理的成本从何而来?在处理这些化学品和副产品时需要什么设备或辅助用品?是否需要防护服或安全设备?维持这些运作所需的所有供应品和间接劳动力的成本是多少?此外,干燥或处理零件抗氧化的成本是多少?在评估作业的总成本时,必须考虑到所有这些因素。

干法加工使用干燥的有机材料,通常与木片或形状相结合,以加快循环时间。图片由中小企业戴夫·戴维森提供。

干燥的替代品

干式加工介质在大规模精加工工业中用于干燥或抛光零件已有一段时间了。在有机材料中加入无机浮石可以形成有效的去毛刺介质。然而,干式去毛刺工艺比湿式去毛刺工艺更耗时,而且不被认为是大批量生产的重要选择。

造成干湿工艺之间时间差的主要原因是所使用的磨料介质类型不同。磨料越重,零件承受的压力越大,加工时间越短。湿法加工使用陶瓷陶瓷去毛刺介质,通常重约80至110磅/立方英尺,或塑料介质,重约50至85磅/立方英尺。相反,干式去毛刺系统中使用的干式有机材料的重量通常在20到35磅/立方英尺之间。与陶瓷或塑料材料相比,在使用相同设备的颗粒状木屑形式中,干燥材料通常需要至少2到5倍的时间才能实现去毛刺。

加工时间差异的另一个原因是,干燥的有机材料以前只能作为小的、颗粒状的、松散的颗粒获得。这些小的、易碎的颗粒对零件施加的能量、压力和质量比磨料预成型介质形状更小。对松散的、干燥的有机材料的处理时间可以在任何地方,从2到5天的桶式倒杯机,到24小时的振动机系统和1到4小时的高能离心质量整理机。

为了加快使用干有机材料的循环时间,通常的做法是在小颗粒有机材料上添加木片或形状。事实上,推荐的混合是五份木材形状和一份木屑大小的颗粒。陶瓷或非磨料陶瓷,在较小程度上,塑料材料也可以添加到松散的颗粒中,以获得比木材更大的重量和/或加工。预成型形状的数量和尺寸越大,材料去除或加工过程越快。然而,颗粒越松散,表面光洁度越好。

无机材料可以单独用于干燥去毛刺零件,但这些材料使零件表面光洁度极其粗糙,而且介质本身的寿命非常短,可能相当于喷砂系统的寿命。无机材料与松散、干燥的有机材料混合,可大大提高介质的表面光洁度和使用寿命。通常情况下,将浮石添加到干燥的有机材料中,同时添加粘性粘合剂将两者粘结在一起。其他无机材料如氧化铝或锆也可以使用。也可以添加抛光添加剂或胭脂来创造一个更好看的部分。经过预处理的干有机材料很容易获得。

近年来,干有机介质有了一些新的发展。在过去的五年中,供应商已经找到了一种方法,可以将木屑大小、随机干燥的有机颗粒材料制成各种形状,使介质具有更大的体积和质量,类似于木材的形状。当无机材料与有机材料通过专利树脂结合工艺混合形成预成型形状时,其重量增加到约65 ~ 85磅/英尺3。额外的重量使干有机介质的性能基本与陶瓷或塑料相同,除了不需要水或化学品。此外,有机材料的灵活性扩大了介质本身的寿命,多达5到20倍的标准陶瓷介质在湿整理过程中。

在过去的五年中,供应商已经找到了一种方法,可以将木屑大小的随机干燥有机颗粒材料制成各种形状,使介质具有更大的体积和质量,类似于木材的形状。这些形状有机介质的附加重量使它们在性能方面与陶瓷材料相当。图片由Mark Cantwell,整理公司提供。

注意事项

新型有机介质是一种优良的替代去毛刺工艺;然而,由于无机添加剂的存在,它无法与松散的预处理有机材料的光滑、抛光表面相匹配。要达到近乎抛光、光滑、抛光的表面,仍然需要使用有机材料和添加剂,最好是在闭环系统中产生额外的热量。

新的有机介质形状的另一个缺点是成本——目前约为12美元/磅。但是,由于新介质的磨损率是陶瓷或塑料的5到20倍,因此需要更换的介质更少,这也大大节省了运费。此外,使用干式系统的整体好处可能很容易超过较高的介质价格。例如,干式工艺不需要水、废水处理或化学品,维护加工设备和一般人工的成本更低。没有水,没有立即生锈的问题,没有粘在一起的扁平或轻的部件。零件从整理过程中出现清洁,干燥和准备下一个操作。在某种程度上,干燥过程也减少了表面加工硬化。

还必须考虑到另一个缺点。由于有机材料重量轻且易碎,干法加工会产生灰尘和空气中的颗粒。建议采用闭环加工室,这确实增加了大量整理系统的一些额外费用。虽然桶式机器是完全封闭的,但振动系统将需要某种形式的盖子,盘式机器或气流收集系统也是如此。

权衡选择

湿法和干法各有优缺点。然而,干式系统,就其本质而言,比湿式系统更清洁,更容易控制。随着越来越多的规则和法规被强加在化学品的使用上,随着更多的进步在干法加工介质中,干质量整理系统的使用可能会在未来变得越来越流行。

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