Welche Methoden gibt es zum Polieren von Formen?

Mit der zunehmenden Verbreitung von Kunststoffprodukten, wie beispielsweise in der täglichen Chemie und Getränkeverpackungen, steigt auch die Nachfrage nach Hochglanzpolieren von Kunststoffformhohlräumen. Insbesondere bei der Herstellung optischer Linsen und Laserdiscs sind die Anforderungen an Oberflächenrauheit und Polierbarkeit extrem hoch.

Polieren verbessert nicht nur das Aussehen des Werkstücks, sondern verbessert auch die Korrosions- und Verschleißfestigkeit der Materialoberfläche. Darüber hinaus bietet es weitere Vorteile wie eine einfachere Entformung und kürzere Spritzguss-Zykluszeiten. Daher ist Polieren ein entscheidender Prozess im Kunststoffformenbau.

Gängige Poliermethoden

Mechanisches Polieren

Beim mechanischen Polieren werden Unebenheiten durch Schneiden und plastische Verformung des Materials von der Oberfläche entfernt. Typischerweise werden Werkzeuge wie Ölsteine, Wollräder und Schleifpapier verwendet, wobei die manuelle Bearbeitung die bevorzugte Methode ist. Für Spezialteile wie rotierende Oberflächen können Drehteller und andere Hilfsmittel eingesetzt werden. Für eine hohe Oberflächenqualität können ultrafeine Polierverfahren eingesetzt werden. Dabei kommen spezielle Schleifwerkzeuge und Polierflüssigkeiten mit Schleifmitteln zum Einsatz, wodurch Oberflächenrauigkeiten von bis zu Ra0,008 μm erreicht werden. Dieses Verfahren wird häufig für optische Linsenformen verwendet.

Chemisches Polieren

Beim chemischen Polieren werden Mikrovorsprünge auf der Materialoberfläche in einem chemischen Medium aufgelöst, um eine glatte Oberfläche zu erhalten. Der Hauptvorteil dieser Methode besteht darin, dass sie keine komplexe Ausrüstung erfordert und Werkstücke mit komplexen Formen und mehreren Teilen gleichzeitig polieren kann, was sie hocheffizient macht. Der Schlüssel zum chemischen Polieren liegt in der Zusammensetzung der Polierlösung, die typischerweise eine Oberflächenrauheit von mehreren zehn Mikrometern erreicht.

Elektrolytisches Polieren

Das Prinzip des elektrolytischen Polierens ähnelt dem chemischen Polieren. Dabei wird die Oberfläche durch selektives Auflösen winziger Unebenheiten geglättet. Im Vergleich zum chemischen Polieren kann der Einfluss von Kathodenreaktionen eliminiert und so bessere Ergebnisse erzielt werden. Der elektrochemische Polierprozess besteht aus zwei Schritten:

Makronivellierung: Lösungsprodukte diffundieren in den Elektrolyten und verringern die Oberflächenrauheit.

Mikronivellierung: Durch anodische Polarisation wird die Oberflächenhelligkeit verbessert und ein Ra-Wert < 1 μm erreicht.

Ultraschallpolieren

Beim Ultraschallpolieren wird das Werkstück in eine Schleifmittelsuspension eingelegt und Ultraschallschwingungen ausgesetzt, wodurch die Schleifmittel die Oberfläche polieren. Diese Methode hat nur minimale makroskopische Kräfte und verformt das Werkstück nicht, ist aber anspruchsvoll in Einrichtung und Anwendung. Die Kombination von Ultraschallbehandlung mit chemischen oder elektrochemischen Verfahren kann die Oberflächenhelligkeit weiter verbessern.

Flüssigkeitspolieren

Beim Fluidpolieren wird die Werkstückoberfläche durch Hochgeschwindigkeitsflüssigkeit mit Schleifmitteln bearbeitet. Gängige Verfahren sind Strahlbearbeitung, Flüssigkeitsstrahlbearbeitung und Fluid Dynamics Polieren. Beim Fluid Dynamics Polieren werden hydraulisch angetriebene flüssige Medien mit Schleifmitteln schnell über die Werkstückoberfläche strömen. Als Medien werden häufig spezielle Verbindungen mit guten Fließeigenschaften bei niedrigem Druck verwendet, gemischt mit Schleifmitteln wie Siliziumkarbidpulver.

Magnetisches Schleifpolieren

Beim magnetischen Polieren werden magnetische Schleifmittel unter einem Magnetfeld zu einer Bürste geformt, die das Werkstück poliert. Dieses Verfahren bietet hohe Effizienz, gute Qualität, einfache Kontrolle der Verarbeitungsbedingungen und günstige Arbeitsbedingungen. Mit geeigneten Schleifmitteln kann die Oberflächenrauheit Ra0,1 μm erreichen.

Faktoren, die die Polierqualität beeinflussen

Mehrere Faktoren beeinflussen die Qualität des Polierens:

Poliertechnik

Da mechanisches Polieren überwiegend manuell erfolgt, hat das Können des Technikers maßgeblichen Einfluss auf die Polierqualität. Darüber hinaus spielen das Material der Form, der Oberflächenzustand vor dem Polieren und der Wärmebehandlungsprozess eine Rolle. Hochwertiger Stahl ist Voraussetzung für eine gute Polierqualität.

Materialhärte

Eine höhere Materialhärte erschwert das Schleifen, verringert aber die Oberflächenrauheit nach dem Polieren. Härtere Materialien erfordern längere Polierzeiten, bergen aber ein geringeres Risiko des Überpolierens.

Oberflächenbeschaffenheit der Produkte

Die Stahloberfläche kann während der Bearbeitung durch Hitze, Spannung oder andere Faktoren beschädigt werden, was das Polierergebnis beeinträchtigt. Auch die Schneidparameter und die Präzision des EDM-Verfahrens wirken sich auf das endgültige Polierergebnis aus.

Durch die Auswahl geeigneter Poliermethoden und die Kontrolle der Einflussfaktoren kann die Qualität des Formenpolierens erheblich verbessert werden, um den Produktionsanforderungen verschiedener Kunststoffprodukte gerecht zu werden.

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