光飾工藝及其在金屬加工中的應(yīng)用

強鵬濤 于 文

（西安開米股份有限公司，陜西西安，710075）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，機械制造產(chǎn)品綠色化、精密化的要求越來越高，醫(yī)療器械、化工、石油、交通運輸?shù)戎匾I(lǐng)域?qū)α慵砻尜|(zhì)量提出了更為嚴苛的要求。零件表面質(zhì)量的優(yōu)劣不僅關(guān)系到零件使用壽命、可靠性和整體機械系統(tǒng)的運行性能，而且高質(zhì)量的產(chǎn)品可以保障企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地[1-2]。光飾技術(shù)作為金屬精加工手段之一，不僅有效降低零件表面粗糙度，美化產(chǎn)品，又可以提升產(chǎn)品質(zhì)量，增長金屬零件使用壽命[3]。

1 光飾工藝

光飾工藝是將一定比例的清洗工件、光飾介質(zhì)和飾光劑投放到光飾機中，依靠光飾機周期性振動迫使工件與光飾介質(zhì)產(chǎn)生三維空間的螺旋前進運動，達到金屬表面被拋光、氧化皮或銹蝕被除掉，去毛刺和倒圓角、圓邊，從而達到表面光飾和增亮的目的。影響光飾工藝質(zhì)量的主要因素為光飾機、光飾介質(zhì)和飾光劑。此外，加工時間、磨具的形狀、振動頻率等工藝參數(shù)也是影響因素之一[4-5]。

1.1 光飾機

光飾機可分為滾筒光飾機、振動光飾機、離心筒光飾機、離心轉(zhuǎn)盤光飾機、磁力光飾機及阻力光飾機等多種。

1.2 飾光劑

飾光劑一般分為水基和油基。油基主要有航空汽油、煤油以及各種植物油和動物油。水基主要由水、表面活性劑和防銹劑等助劑復(fù)配而成。油基潤滑性和防銹性能良好，但清洗工藝必須配有機溶劑，費用高，而且對環(huán)境有污染。水基具有良好的冷卻作用，清洗比較方便，價格低廉，對環(huán)境無污染，符合現(xiàn)代飾光劑的發(fā)展要求[6]。

飾光劑決定了金屬零件光飾工藝中的清洗、研磨、去毛刺的化學(xué)環(huán)境，其成分、使用的濃度及流速均會影響金屬加工的效果。

1.2.1 清洗

光飾工藝中產(chǎn)生碎屑粉塵會黏附在金屬表面，飾光劑可以通過表面活性劑的潤濕、乳化、增溶作用，清除黏附在金屬表面的雜質(zhì)，飾光劑泡沫量大，會在金屬表面造成污染，因此，應(yīng)選用低泡型飾光劑。另外，飾光劑可以保證磨具表面的清潔銳利，保證了磨塊較好的切削能力。

1.2.2 潤滑

飾光劑可以在磨具和被加工金屬表面建立液膜，液膜良好的潤滑性可以提高加工的效率和加工精度。

1.2.3 防銹

金屬材質(zhì)在空氣中或溶液中會發(fā)生氧化生銹的現(xiàn)象，所以要求飾光劑具有一定的防銹蝕能力，需要考慮其本身的防銹性能，一般通過在配方中選擇具有防銹性能的表面活性劑或添加防銹劑完成[7]。

飾光劑的用量對加工效果也有直接影響，如果飾光劑用量太少，則潤滑、緩沖作用較弱，金屬與磨具之間的摩擦系數(shù)增大，加工后的金屬表面可能更加粗糙、擦痕明顯等，甚至金屬表面遭到破壞。如果飾光劑過多，則潤滑、緩沖作用較強，不利于金屬與磨具之間的摩擦作用。加工過程中，磨塊與金屬表面之間進行碰撞、擠壓等作用，不僅金屬表面的毛刺、飛邊被去除，而且磨塊也可能會有一定的材料損傷，破碎的磨塊微粒將與金屬去除的雜質(zhì)混在一起。隨著加工進程的不斷遞進，雜質(zhì)量不斷增多，一部分可能附著在磨塊表面，另外會相應(yīng)地殘留在飾光助劑中，給后續(xù)加工帶來極大危害。因此需要對飾光劑進行補充更新。

飾光劑是光飾工藝中重要的因素，選擇不當(dāng)或濃度不合適，均會影響最后金屬表面的光潔度和色澤。pH過高或過低均會對金屬產(chǎn)生腐蝕性，不同金屬應(yīng)選用不同pH的飾光劑。因此，應(yīng)根據(jù)金屬表面材質(zhì)的不同以及金屬表面質(zhì)量的不同要求，比如表面粗糙度的改善和表面光亮度等因素，選擇不同配比的飾光助劑。

1.3 光飾介質(zhì)

光飾介質(zhì)分為研磨性介質(zhì)和非研磨性介質(zhì)。研磨介質(zhì)主要起分離支撐金屬零件、去毛刺、倒圓角等作用。非研磨介質(zhì)具有光飾、光亮零件的作用。磨損速度是介質(zhì)選擇的重要指標(biāo)，與介質(zhì)的種類及使用目的有關(guān)。比如，硅石對于軟質(zhì)金屬光飾效果較佳，但對于硬金屬表面作用不大。另外，介質(zhì)的尺寸決定了切削的深度，介質(zhì)越大，表面的粗糙度也將越大。選擇介質(zhì)時要綜合考慮光飾機類型、要求的表面粗糙度、介質(zhì)與部件的硬度等。表1為國外常見光飾介質(zhì)與部件的典型比例及應(yīng)用。

表1 常見光飾介質(zhì)與部件的比例及應(yīng)用

2 光飾工藝的應(yīng)用

劉大偉[8]采用振動光飾工藝對鋁合金和不銹鋼材質(zhì)進行去毛刺，結(jié)果顯示去除效果明顯，提升了生產(chǎn)現(xiàn)場的效率。張文軍[4]研究了光飾工藝在汽車行業(yè)、鐘表行業(yè)及電鍍行業(yè)的應(yīng)用，結(jié)果表明，在這些行業(yè)中均得到了理想的效果。張悅霞、張宏友等[9-10]研究了國內(nèi)軸承滾子采用光飾工藝后提高了軸承滾子表面硬度、降低表面粗糙度，改善了幾何形狀，解決了原來無法進行表面光飾的問題，提高零件表面質(zhì)量和使用壽命。光飾加工在國外已用于飛機多種零部件清洗中，包括鋁合金和鈦合金及其他材料的機身部件、渦輪部件。汪斌[11]研究了光飾工藝在航空發(fā)動機零件中的應(yīng)用，可以解決葉片、整體葉盤、盤軸等產(chǎn)品的加工技術(shù)難題，為發(fā)動機零件的高效、低成本、高性能提供了一種完整的技術(shù)解決方案。

3 結(jié)束語

目前，發(fā)達國家的光飾加工已經(jīng)成功應(yīng)用于汽車、軸承、儀器儀表、電子、五金等行業(yè)，如日本豐田公司90%的零件最終加工均經(jīng)過光飾加工；美國用于光飾加工的投資每年約20億美元[11]。我國光飾技術(shù)已有了一定的提升，但與發(fā)達國家的水平還相差甚遠。飾光劑作為光飾工藝中重要的一個助劑，技術(shù)一直被國外所把控，對國內(nèi)洗滌劑行業(yè)而言，既是挑戰(zhàn)也是機遇，國內(nèi)已有企業(yè)在該項技術(shù)上有所突破，期待更多的工業(yè)清洗劑企業(yè)參與該領(lǐng)域的研發(fā)，在該領(lǐng)域取得更多的成果。