غلتک‌های سطح آینه چگونه به چنین سطح براقی دست می‌یابند؟

غلطک های سطح آینه به پایان براق خود از طریق a فرآیند تولید چند مرحله ای دقیق کنترل شده که ترکیبی از انتخاب مواد پایه، ماشینکاری خشن و ریز، چندین دور سنگ زنی و پرداخت نهایی برای رسیدن به زبری سطح (Ra) 0.01 تا 0.05 میکرومتر است. - آنقدر صاف که نور را مانند آینه منعکس کند. در این سطح از پالایش سطح، غلتک می تواند پوشش خود را مستقیماً بر روی فیلم ها، فویل ها، پوشش ها و لمینت ها در طول پردازش صنعتی اعمال کند و کیفیت سطح غلتک را به تنها عامل مهم در کیفیت محصول نهایی تبدیل کند.

نقش Ra Value: چگونه زبری سطح کیفیت آینه را تعریف می کند

زبری سطح با اندازه گیری می شود مقدار Ra (زبری میانگین حسابی) - میانگین انحراف قله‌ها و دره‌های سطحی از یک خط میانگین، برحسب میکرومتر (µm) بیان می‌شود. هرچه مقدار Ra کمتر باشد، سطح صاف تر و بازتابش بیشتری دارد.

برای قرار دادن مقدار Ra سطح آینه در پرسپکتیو: قطر موی انسان تقریباً 70 میکرومتر است - یک غلتک سطح آینه در Ra 0.01 میکرومتر است 7000 برابر نرم تر از عرض یک تار مو

مرحله 1: انتخاب مواد پایه

دستیابی به یک روکش آینه ای مدت ها قبل از انجام هرگونه پرداخت آغاز می شود. انتخاب ماده پایه به طور مستقیم تعیین می کند که در نهایت تا چه حد می توان به یک پایان خوب دست یافت - و این پایان تا چه مدت در شرایط تولید باقی می ماند.

متداول ترین مواد پایه مورد استفاده برای غلتک های سطح آینه عبارتند از:

• فولاد آلیاژی (به عنوان مثال، 42CrMo، 9Cr2Mo): پرکاربردترین مواد هسته - سختی بالایی را پس از عملیات حرارتی ارائه می دهد (معمولا HRC 58-62 )، ثبات ابعادی عالی و ساختار دانه ریز که از پرداخت فوق العاده صاف پشتیبانی می کند. غلتک های فولادی سخت شده می توانند پوشش آینه ای را تحت فشار تماس پایدار نگه دارند
• فولاد ضد زنگ (316L، 304): انتخاب شده برای کاربردهایی که شامل محیط‌های خورنده، تماس با مواد غذایی یا محیط‌های با رطوبت بالا هستند - سختی کمی کمتر از فولاد آلیاژی اما مقاومت در برابر خوردگی عالی
• چدن با روکش کروم: یک گزینه مقرون به صرفه که در آن غلتک پایه چدن خاکستری یا انعطاف پذیر و یک لایه کروم سخت است. 0.05 تا 0.15 میلی متر قبل از پرداخت استفاده می شود - لایه کروم سختی و سطح پذیرای پولیش را فراهم می کند که چدن به تنهایی نمی تواند به آن برسد.
• فولاد با روکش کاربید تنگستن: مورد استفاده در پرمصرف ترین کاربردهای با سایش بالا - پوشش های کاربید تنگستن اعمال شده توسط اسپری حرارتی به مقادیر سختی می رسد. HV 1200 تا 1500 ، بسیار فراتر از کروم است و می توان آن را تا مقادیر Ra زیر 0.05 میکرومتر جلا داد

مرحله 2: ماشینکاری دقیق و عملیات حرارتی

هنگامی که ماده پایه انتخاب شد، رولر خالی بر روی یک تراش CNC به داخل چرخانده می شود. 0.3 تا 0.5 میلی متر قطر نهایی . این مقدار مواد به عمد رها می شود تا سنگ زنی و تکمیل بعدی را بدون خطر برش ابعادی انجام دهد.

برای غلتک های فولادی، عملیات حرارتی به دنبال ماشینکاری خشن است و برای عملکرد پایان آینه بسیار مهم است:

• از طریق سخت شدن یا سخت شدن القایی سختی سطح را به HRC 58-65 افزایش می دهد - سطوح سخت تر در برابر خراش های کوچک که براقیت را در حین کار از بین می برد مقاومت می کنند.
• بازپخت تسکین استرس پس از سخت شدن برای کاهش تنش های داخلی انجام می شود که می تواند باعث ایجاد اعوجاج در طول سنگ زنی بعدی شود - پایداری ابعادی در طول تمام غلتک برای فشار نیپ ثابت در خطوط فیلم و لمینیت ضروری است.
• تحمل صافی پس از عملیات حرارتی باید در محدوده باشد 0.02 تا 0.05 میلی متر در هر متر طول غلتک قبل از شروع سنگ زنی

مرحله 3: سنگ زنی استوانه ای چند پاس

سنگ زنی جایی است که سطح غلتک تبدیل خود را از یک صفحه ماشینی ناهموار به یک سیلندر دقیق آغاز می کند. سنگ زنی غلتکی سطح آینه در انجام می شود عبور های متعدد با چرخ های ساینده به تدریج ظریف تر ، هر پاس مقدار کمتری از مواد را از بین می برد و سطح به تدریج صاف تر می شود.

یک توالی سنگ زنی معمولی برای غلتک سطح آینه:

1. سنگ زنی خشن: چرخ اکسید آلومینیوم یا CBN (نیترید بور مکعبی)، شن 46-60 - مقیاس عملیات حرارتی را حذف می کند و غلتک را به قطر نهایی 0.05-0.10 میلی متر می رساند. Ra به 0.8-1.6 میکرومتر می رسد
2. آسیاب نیمه تمام: CBN ریزتر یا چرخ منجمد شده، شن 80-120 - علائم سنگ زنی خشن را از بین می برد و استوانه ای را بهبود می بخشد. Ra 0.2-0.4 میکرومتر را به دست می آورد
3. پایان سنگ زنی: CBN دانه ریز یا چرخ الماس، شن 180-320 - سطح را به Ra 0.05-0.1 میکرومتر و قطر نهایی را در محدوده تحمل می رساند. 0.005 ± میلی متر
4. پاس های جرقه ای: چرخ سنگ زنی غلتک را بدون تغذیه بیشتر طی می کند - تنش باقیمانده سنگ زنی را از بین می برد و قوام سطح را بدون حذف مواد قابل اندازه گیری بهبود می بخشد.

در طول سنگ زنی، سرعت جریان مایع خنک کننده، سرعت چرخ، سرعت چرخش قطعه کار، و سرعت تراورس همه دقیقاً کنترل می شوند - انحرافات باعث آسیب حرارتی، علائم پچ پچ، یا سوختگی آسیاب می شوند که بدون شروع مجدد توالی سنگ زنی قابل بهبود نیستند.

مرحله 4: کاربرد پوشش سطح

برای بسیاری از غلتک های سطح آینه، a پوشش سطح سخت پس از پایان سنگ زنی اعمال می شود برای ارائه ترکیبی از سختی، مقاومت در برابر خوردگی، و کیفیت سطح پذیرنده پولیش که مواد پایه به تنهایی قادر به ارائه آن نیستند. سه تکنولوژی رایج پوشش عبارتند از:

آبکاری کروم سخت

روکش سنتی و پرکاربرد برای غلتک های سطح آینه. کروم سخت آبکاری شده به سختی می رسد HV 850–1050 و می توان تا مقادیر Ra زیر 0.02 میکرومتر پولیش داد. لایه های کروم از ضخامت 0.05 تا 0.2 میلی متر استاندارد برای غلتک های صنعتی هستند. شبکه ریز ترک ذاتی در آبکاری کروم مقداری روان کننده را حفظ می کند که به محافظت از سطح در هنگام تماس با فیلم کمک می کند. با این حال، به دلیل قوانین محیطی پیرامون کروم شش ظرفیتی (Cr VI)، پوشش‌های جایگزین به طور فزاینده‌ای مشخص می‌شوند.

اسپری حرارتی کاربید تنگستن (HVOF)

پاشش سوخت اکسیژن با سرعت بالا (HVOF) یک پوشش متراکم کاربید تنگستن-کبالت (WC-Co) را در مقادیر سختی رسوب می کند. HV 1200–1500 - به طور قابل توجهی سخت تر از کروم. پوشش‌های HVOF تقریباً بدون تخلخل هستند، در برابر سایش و خوردگی بسیار مقاوم هستند و می‌توان آن‌ها را با مقادیر Ra جلا داد. 0.02-0.05 میکرومتر . آنها در کاربردهایی که کروم ممنوع است یا در جایی که عمر غلتک در شرایط سایشی حیاتی است، انتخاب ارجح هستند.

پوشش های سرامیکی (اکسید آلومینیوم / اکسید کروم)

پوشش های سرامیکی اعمال شده توسط اسپری پلاسما سختی بسیار خوبی را ارائه می دهند. HV 1000–1400 ) و مقاومت شیمیایی برجسته. سرامیک اکسید کروم (Cr2O3) به طور خاص می تواند به کیفیت آینه ای صیقل داده شود و به طور گسترده در چاپ، پوشش و غلتک های پردازش شیمیایی استفاده می شود که تماس با رسانه تهاجمی اجتناب ناپذیر است.

مرحله 5: پرداخت آینه - آخرین و حیاتی ترین مرحله

پولیش کاری است که یک غلتک با آسیاب دقیق یا روکش شده را به یک سطح آینه واقعی تبدیل می کند. این مرحله فشرده ترین و وابسته به مهارت در کل فرآیند تولید است و بیشترین مسئولیت را برای مقدار نهایی Ra به دست آمده است.

پرداخت آینه ای غلتک های صنعتی در مراحل متوالی با استفاده از ساینده های ریزتر انجام می شود:

• پرداخت درشت (لاپینگ): فیلم ساینده کاربید سیلیکون یا اکسید آلومینیوم، شن 400-600، اعمال شده با یک ابزار لبه سفت - علائم سنگ زنی را از بین می برد و سطح را به Ra 0.1-0.2 میکرومتر می رساند.
• پولیش متوسط: فیلم یا خمیر ساینده الماس، شن 800-1200 - خراش های درشت پولیش را از بین می برد. Ra 0.05-0.1 میکرومتر را به دست می آورد. سطح در این مرحله شروع به نشان دادن بازتاب می کند
• پولیش ریز: خمیر یا فیلم الماس، شن 1500-3000 - به Ra 0.02-0.05 میکرومتر می رسد. انعکاس آینه قوی در سراسر سطح غلتک قابل مشاهده است
• سوپر فینیشینگ (سوختن): اکسید سریم یا دوغاب سیلیس کلوئیدی روی یک نمد نرم یا لپ چرمی - Ra را زیر 0.01 میکرومتر برای درجه‌های فوق آینه به دست می‌آورد. برای فیلم نوری و غلتک های صفحه نمایش که در آن کمال سطح بسیار مهم است استفاده می شود

هر مرحله پولیش باید با ابزار تمیز و محیطی بدون آلودگی - یک ذره ساینده منفرد از یک مرحله درشت تر که روی سطح غلتک باقی مانده است، خراش ایجاد می کند که در تمام مراحل پرداخت ریزتر بعدی نفوذ می کند و نیاز به شروع مجدد کل توالی از نقطه آلودگی دارد.

مرحله 6: اندازه گیری و تایید کیفیت

پس از پرداخت، هر غلتک سطح آینه قبل از اینکه برای استفاده آزاد شود، تحت یک پروتکل بازرسی کیفیت دقیق قرار می گیرد. اندازه گیری های کلیدی عبارتند از:

• زبری سطح (Ra): اندازه‌گیری با استفاده از پروفایل‌سنج تماسی در چندین نقطه در طول غلتک - خوانش‌ها باید در محدوده Ra مشخص شده در هر نقطه اندازه‌گیری قرار گیرند، نه فقط میانگین
• استوانه ای و روانی: اندازه گیری شده بر روی یک تستر گردی دقیق - خروجی کل نشان داده شده (TIR) برای غلتک های سطح آینه معمولاً در 0.002 تا 0.005 میلی متر
• بازرسی عیوب سطحی: غلتک تحت نور شدید و با بزرگنمایی اپتیکال از نظر خراشیدگی، حفره‌ها، عیوب کرومی (سوراخ‌ها) یا چرخش‌های صیقل‌کاری بررسی می‌شود - هر گونه نقص قابل مشاهده در این مرحله نیاز به کار مجدد دارد.
• تایید سختی: تست سختی راکول یا ویکرز تأیید می کند که عملیات حرارتی و سختی پوشش مطابق با مشخصات سطح غلتک است.
• تعادل پویا: برای غلتک هایی که با سرعت بالا کار می کنند، تعادل پویا به ISO 1940 درجه G1.0 یا بهتر برای از بین بردن ارتعاشاتی انجام می شود که در غیر این صورت ماده پردازش شده را نشان می دهد

خلاصه فرآیند تولید

غلتک سطح آینه به طور تصادفی یا از طریق یک فرآیند به براقیت بالا نمی رسد - این نتیجه شش مرحله ساخت با توالی دقیق، هر ساختمان در آخرین مرحله از انتخاب مواد پایه و عملیات حرارتی از طریق سنگ زنی چند گذری، پوشش سطح و پرداخت نهایی آینه. مقدار Ra به دست آمده در هر مرحله سقف کاری را که مرحله بعدی می تواند انجام دهد تعیین می کند، به همین دلیل است که هیچ مرحله ای را نمی توان نادیده گرفت یا عجله کرد. مقدار Ra نهایی 0.01 تا 0.05 میکرومتر است که یک غلتک سطح آینه واقعی را تعریف می کند، یکی از بالاترین سطوح پرداخت سطح قابل دستیابی در تولید صنعتی را نشان می دهد - و مستقیماً براقیت، شفافیت و کیفیت هر محصولی را که غلتک لمس می کند تعیین می کند.