影响石材抛光的几个主要因素

石材抛光效果取决于两个方面:一是所采用的抛光技术 ,即后天认为因素;二是石材本身存在的先天的内因 。采用花岗石的可抛光光泽度可以作为评价花岗石石材可抛光性的评价指标。如果不考虑石材本身的所具有的内因, 单就抛光工艺而言, 影响石材抛光的几个主要因素是抛光剂的类型, 抛光磨具(块)和抛光工艺参数。

1 、影响石材抛光的几个主要因素

1.1 抛光剂的类型
抛光剂虽然是一种特殊的磨光材料, 但它与磨光材料的主要区别表现在加工机理上。原则上说,有一些低硬度的微粉材料也可以当作抛光剂来使用。但通常高硬度的抛光剂比低硬度的好, 且适用范围也广 。金刚石抛光粉 ,对大多数石材的抛光 ,都能取得较为满意的抛光效果。例如华侨大学化工学院的杜慷慨,林志勇对此作了研究 ,磨片在石雕工艺品等异型石材加工中广泛使用。石材磨具的制备,常使用菱苦土 、酚醛树脂 、不饱和树脂和环氧树脂作为黏结剂 。由于异型磨具必须具有一定的柔软性和
弯曲度,黏结剂的选择应考虑有一定的耐磨性和柔曲性 ,实验选择酚醛树脂作黏结剂 ,丁腈橡胶作软化剂 ,可溶或微溶性盐作气孔填充剂。同时, 研究磨具对石材的磨制和抛光性能等的影响。

实验材料:
45t油压 机, 日立手提 研磨机 。粉 末酚醛 树脂(H161), 丁腈橡胶, 乌洛托品 (固化剂 ), CaSO4·0.5H2 O∶NaCl∶NaAlF4 =1∶1∶1(填充剂 ), 100目至 W5的金刚石微粉 。

实验方法 :
(1)将酚醛树脂、软化剂、气孔填充剂 、固化剂在球磨机中充分球磨混
合均匀,再加入金刚石微粉混合均匀备用。将物料装模, 于 150℃, 10 MPa的压力下压模成形 。分别制得粗磨 (150 #, 300#)、细磨 (500 #, 1000 #)、精磨(2000#)和抛光片的异型石材磨具一套共 6 片。
(2)使用手提研磨机研磨平面和曲面的石材 , 检测异型石材磨具的磨削比(B)和抛光光泽度 (G)。

结论:
(1)以酚醛树脂作为石材异型磨具的结合剂, 选择 150℃和 80 MPa的压力为宜.
(2)制备异型石材磨具时, 树脂质量分数一般为 0.25;丁腈橡胶的质量分数为 0.25,有最高的磨削比达到 0.35时, 有最高的光泽度 。气孔填充剂质量分数达到 0.20时, 抛
光光泽度达到最大值 。精磨和细磨的气孔填充剂质量分数分别为 0.15和 0.10时最合适 .

1.2 光磨具(块)

规格平整的石材光面板, 是石材平面磨削的一种表面加工的表现形式, 多采用含有金属材料制成的硬盘作为抛光盘。软盘抛光的抛光面, 在石材受压时易屈服成一凹面, 适用于弧面型抛光。中硬盘的耐磨性 ,吸附性较好, 并具有一定的弹性, 对平面型石材的抛光的效果也比较好 。由山东大学机械工程学院刘增文教授对石材加工过程中的磨轮磨损做了实验,该实验的目的就是考察不同粒度的磨粒对石材加工效率的影响, 以及不同材质的石材对刀具磨损的影响。实验用石材选常见的济南青和齐鲁红,在意大利 CMS公司生产的石材加工中心 (型号:SPEED3)进行的 。所用刀具为菱苦土作为黏结剂,SiC为磨料但粒度不同的两个磨轮 T1 和 T2。两种花岗石的厚度都是 20 mm, 幅面尺寸均为 1 500 mm×1 000 mm, 在切削加工中 , 每次切深保持不变(0.1 mm), 每转进给保持不变(0.lmm/r), 但主轴转速从 3 000 r/min～ 10 000 r/mm发生变化 (每次变化 1 000 r/mm)。因此,其进给速度也相应地发生变化 。每次磨削之后,用千分尺测量刀具直径,把测量的结果记录下来, 留作分析之用。通过用两种不同粒度磨轮磨削不同硬度的花岗石实验, 可以得到以下结论 :磨轮的磨损主要取决于石材的硬度和石材去除量 ,石材硬度愈高, 刀具寿命愈短;去除量愈大,刀具磨损愈大。树脂型磨轮磨抛花岗石, 刀具半径每米要补偿 (0.01 ～ 0.02)mm,石材硬度愈高 ,补偿愈大。但转速超过一定值时 ,刀具磨损加快,同时光泽度下降。

1.3 磨削加工和抛光工艺参数的选择

石材磨削工艺参数包括 :工作压力 P, 磨头转速n,工作台进给速度 Vw。

粗、中磨削阶段, 主要考虑石材磨除量 (石材磨除率 )这一重要指标 ,提高磨削效率 ,降低磨具磨损,以使成本下降 ,而表面光泽度很低 ,意义不大 。选用TH36#— 70#粒度菱苦土磨块 , 通过正交试验 , 可以获得如下结论 :在该阶段 ,对指标影响最大的是磨削速度 n,其次是工作压力 P,影响最小的是进给速度Vw, 所以在选择工艺参数时, 应优先考虑采用大的Vw, 其次考虑采用大的 P,最后才根据机床刚性系统的要求选择较高的 n .

粗、中磨削大理石板材时工艺参数的选择原则:为保证能在单位时间内去除较多的工件材料,同时磨具损耗不能过快 (即要求磨削比大 ), 可选取较大的压力和较高的磨削速度 ,为提高生产效率, 应选取较大的试件速度 。但压力的选择要由磨具的硬度及板材的抗压强度来决定 , 速度的增加也由机床及磨头主轴的性能来决定 。

细、精磨削阶段 ,主要考虑的是保证板材的表面加工质量 (光泽度 ), 为抛光作准备 ,同时兼顾磨具磨损和生产效率 。选用 320#— 800#粒度菱苦土磨块,通过正交试验得出:工件进给速度 Vw和磨削速度 n对板材的光泽度影响较显著 ,而工作压力 P影响较小,由此可以得到细 、精磨削大理石板材时工艺参数的选择原则 :为了获得较高的表面光泽度,可选取较高的转速 、较慢的进给速度以及较低的压力。

抛光是石材加工中最后一道工序, 抛光方法有磨具抛光和毛毡抛光 , 大理石抛光通常采用磨具抛光。抛光加工中 ,磨具磨粒是很细的细微粉, 其加工中切除量很小, 因此 ,评价抛光质量的主要性能指标是光泽度 。抛光工艺参数对抛光质量起着重要作用。选取白刚玉为磨料, 3#P混合树脂为粘结剂, 采用单因素试验法, 可对抛光压力 P、板材进给速度Vw,抛光时间 T这三个工艺参数进行优化。

压力是影响抛光过程的重要参数之一。抛光块以一定压力作用在板材表面上 ,在抛光表面的同时自身也因磨损而丧失其抛光能力。随着压力增加,参加工作的磨粒数量增多 , 磨粒更快地丧失工作能力, 同时由于剧烈摩擦, 板面温度上升, 在磨擦点处温度上升更快 ,磨粒在高温下更易软化,粒附现象严重。因此压力过高时,板材的表面粗糙度上升,降低了抛光质量。但压力过低时 ,参加抛光的磨粒数减少, 抛光能力减弱, 也不能提高板材的光泽度选定

可见 ,抛光时间取为 2.5 min较合适 ,这样既提高了生产效率, 同时又保证了抛光质量。