CN106826535A - 一种铝合金镜面加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铝合金加工技术领域，尤其涉及一种铝合金镜面加工方法，包括以下步骤：a粗磨：将待研磨的铝合金工件放置于研磨抛光盘，使用白刚玉进行粗磨；b粗抛：将铝合金工件使用第一研磨膏进行粗抛研磨；c第一次精抛：将铝合金工件使用第二研磨膏进行第一次精抛；d第二次精抛：将铝合金工件第三研磨膏进行第二次精抛；e超声波清洗；f烘干。本发明铝合金工件依次进行粗磨、粗抛、第一次精抛以及第二次精抛处理，并在不同的阶段选择不同的研磨膏，逐步降低铝合金表面的粗糙度，最终使铝合金表面粗糙度Ra≤0.025μm，满足工件表面的超精密镜面加工要求；工艺简单，效率高，操作方便，对环境污染小，产品质量稳定。

Description

一种铝合金镜面加工方法
技术领域
本发明涉及铝合金加工技术领域，尤其涉及一种铝合金镜面加工方法。
背景技术
目前铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。铝合金的广泛应用促进了铝合金的各种加工技术的不断发展，如车削、铣削，磨削，研磨等，同时各种技术的发展又拓展了铝合金的应用领域。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，人们对铝合金的质量和性能的要求也日益提高。铝合金在超精密镜面加工方面的研究也随之深人。但现有的技术中，铝合金会出现研磨抛光面厚度不均匀，研磨抛光面易出现划痕、颗粒等缺陷，达不到超精密镜面加工，影响了表面加工质量，且加工效率不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种铝合金镜面加工方法，实现对铝合金工件的超精密镜面加工，获得铝合金表面粗糙度Ra≤0.025μm的加工表面，该方法工艺简单，效率高，加工效果好。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。
一种铝合金镜面加工方法，包括以下步骤：
a粗磨：将待研磨的铝合金工件放置于研磨抛光盘，使用白刚玉进行粗磨，粗磨时间为1-2min，转速为250-350r/min；
b粗抛：将经过粗磨的铝合金工件放置于研磨抛光盘，使用第一研磨膏进行粗抛研磨，研磨时间为8-12min，转速为400-600r/min；
c第一次精抛：将经过粗抛的铝合金工件放置于研磨抛光盘，使用第二研磨膏进行第一次精抛，研磨时间为7-9min，转速为400-600r/min；
d第二次精抛：将经过第一次精抛的铝合金工件放置于研磨抛光盘，使用第三研磨膏进行第二次精抛，研磨时间为16-20min，转速为450-550r/min；
e超声波清洗：将经过第二次精抛的铝合金工件进行超声波清洗，清洗水温为45-55℃，清洗时间为16-24min；
f烘干：将超声波清洗过的铝合金工件进行烘烤，烘烤温度为75-85℃,烘烤时间为30-40min。
本发明通在研磨抛光盘和铝合金工件之间添加研磨膏，对被加工工件表面进行镜面加工，铝合金工件依次进行粗磨、粗抛、第一次精抛以及第二次精抛，逐步降低铝合金表面的粗糙度，使铝合金表面粗糙度不大于0.25μm，来实现对工件表面的超精密镜面加工要求。
其中，所述粗磨步骤中，白刚玉的规格为F240#。白刚玉为人造研磨料的一种，三氧化二铝含量达99％以上，呈白色，不影响加工件的颜色；耐冲击好，表面干洁，易于与结合剂结合；通过对其粒径的选择，使白刚玉能快速去除工件表面的磨痕，去除毛坯的大部分余量，最后所达到的效果要保持到大致的几何形状与粗糙度，减少后续研磨工作量，提高效率。
其中，所述第一研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉34-38份，碳化硅8-12份，高锰酸钾4-6份，碳酸钠8-12份，石蜡10-14份，水25-29份。进一步地，所述第一研磨膏的规格为W20。第一研磨膏具有较强的切削力，能进一步除去粗磨工序后铝合金表面的磨痕，作业后增加工件表面的平滑度。
其中，所述第二研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉30-34份，碳化硅10-14份，高锰酸钾5-7份，碳酸钠9-13份，石蜡7-9份，水29-33份。进一步地，所述第二研磨膏的规格为W14。经过使用第二研磨膏进行第一次精抛，使工件表面能够保持精确的几何形状以及精细的裂纹深度。
其中，所述第三研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉26-30份，高锰酸钾14-18份，碳酸钠12-16份，石蜡8-10份，水31-35份。进一步地，所述第三研磨膏的规格为W0.5。第三研磨膏无污染，使用高效、方便，进行精抛处理时不腐蚀工件，粒径小，尽量去除粗抛与第一次精抛所留下的破环层，在保持高切削率的同时，表面状态达到无轮花及细微划痕，表面均匀一致，满足铝合金超精密镜面加工要求。
本发明的第一研磨膏、第二研磨膏以及第三研磨膏化学性能稳定、各组分成分均匀配比，具有良好的相容性；且耐磨性能好，具有高效杀灭真菌的作用，便于清洁，对环境污染小，通过在不同的工序中使用不同的研磨膏，提高了研抛效率，实现研磨精抛面理想镜面效果，不易损伤工件。
其中，所述步骤a-f中，所述铝合金工件的研磨压力为2-4kPa，研磨偏心距为30-40mm，铝合金工件的下方垫设有研抛垫。本发明通过对研磨膏及其磨粒规格大小的选择，研抛垫以及研磨压力、研磨偏心距，转速等参数的选择对铝合金进行机械研抛，获得表面粗糙度Ra不大于0.025μm的加工表面。进一步地，所述研抛垫为丝绸。研磨时镜面研磨面的划痕、颗粒等缺陷少，可改善在使用现有研磨垫时产生的刮伤问题，且研磨速率和研磨均匀性好。
本发明还提供一种铝合金手机外壳，所述铝合金手机外壳采用铝合金镜面加工方法进行镜面加工而成。铝合金材料经镜面加工后，获得铝合金手机外壳表面粗糙度Ra≤0.025μm的加工表面。
本发明的有益效果在于：本发明通过在研磨抛光盘和被加工铝合金工件之间添加研磨膏，依靠研磨膏微细磨粒的机械作用，对铝合金工件表面进行微量去除，铝合金工件依次进行粗磨、粗抛、第一次精抛以及第二次精抛，并在不同的阶段选择不同的研磨膏，逐步降低铝合金表面的粗糙度，铝合金表面不易被划伤，最终使铝合金表面粗糙度Ra≤0.025μm，可满足工件表面的超精密镜面加工要求；加工工艺简单，效率高，操作方便，对环境污染小，加工得到的产品质量稳定，适宜工业化大生产。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是铝合金工件的加工状态示意图。
图2是铝合金工件经镜面加工后的效果图。
图3是铝合金工件经镜面加工后的表面形貌SEM图。
附图标记包括：
1-研磨抛光盘 2-研抛垫 3-研磨料 4-铝合金工件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，见附图1-3。
实施例1
如图1所示，一种铝合金镜面加工方法，包括以下步骤：
a粗磨：将待研磨的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用白刚玉(F240#)进行粗磨，粗磨时间为1.5min，转速为300r/min；经粗磨后表面粗糙度达到Ra0.2；
b粗抛：将经过粗磨的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用第一研磨膏进行粗抛研磨，研磨时间为10min，转速为600r/min；经粗抛后表面粗糙度达到Ra0.12；
c第一次精抛：将经过粗抛的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用第二研磨膏进行第一次精抛，研磨时间为8min，转速为600r/min；经第一次精抛后，表面粗糙度达到Ra0.05；
d第二次精抛：将经过第一次精抛的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用第三研磨膏进行第二次精抛，研磨时间为18min，转速为500r/min；经第二次精抛后，表面粗糙度达到Ra0.024；
e超声波清洗：将经过第二次精抛的铝合金工件4进行超声波清洗，清洗水温为50℃，清洗时间为20min；有助于清除铝合金表面杂质；
f烘干：将超声波清洗过的铝合金工件4进行烘烤，烘烤温度为80℃,烘烤时间为35min。
其中，所述第一研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉36份，碳化硅10份，高锰酸钾5份，碳酸钠10份，石蜡12份，水27份；所述第一研磨膏的规格为W20。
其中，所述第二研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉32份，碳化硅12份，高锰酸钾6份，碳酸钠11份，石蜡8份，水31份；所述第二研磨膏的规格为W14。
其中，所述第三研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉28份，高锰酸钾16份，碳酸钠14份，石蜡9份，水33份；所述第三研磨膏的规格为W0.5。
其中，所述步骤a-f中，所述铝合金工件4的研磨压力为3kPa，研磨偏心距为35mm，铝合金工件4的下方垫设有研抛垫2，所述研抛垫2为丝绸。进一步地，研抛垫2铺于研磨抛光盘1顶端，研磨膏置于研磨垫上表面。研磨压力施加方向竖直向下，如图1中p箭头所示；研磨偏心距如图1中d所示；图1中研磨料3在不同工序分别代表白刚玉、第一研磨膏、第二研磨膏或第三研磨膏。
本发明采用的研磨设备为变频调速五轴抛光机，表面粗糙度测量仪器为表面粗糙度测量仪TR300图像采集显微镜和松下WV-CP460。
本实施例还提供一种铝合金手机外壳，所述铝合金手机外壳采用铝合金镜面加工方法进行镜面加工而成。铝合金材料经镜面加工后，获得铝合金手机外壳表面粗糙度Ra为0.024μm的加工表面。
进一步地，所述铝合金手机外壳由以下质量百分比的组分组成：铜0.08％、硅10％、铁0.6％、钼0.55％、镁0.35％、镍0.15％、锌0.15％、铬0.15％、锡0.05％、钛0.15％、锰0.1％。铝合金的抗拉强度σb(MPa)≥240，伸长率δ5(％)≥1.5，硬度(HB)≥75，表面粗糙度Ra≤0.025μm，具有良好的力学性能，抗拉强度高，经镜面加工后满足铝合金超精密镜面加工要求。
实施例2
一种铝合金镜面加工方法，包括以下步骤：
a粗磨：将待研磨的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用白刚玉进行粗磨，粗磨时间为1min，转速为350r/min；经粗磨后表面粗糙度达到Ra0.24；
b粗抛：将经过粗磨的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用第一研磨膏进行粗抛研磨，研磨时间为8min，转速为500r/min；经粗抛后表面粗糙度达到Ra0.13；
c第一次精抛：将经过粗抛的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用第二研磨膏进行第一次精抛，研磨时间为7min，转速为500r/min；经第一次精抛后，表面粗糙度达到Ra0.054；
d第二次精抛：将经过第一次精抛的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用第三研磨膏进行第二次精抛，研磨时间为16min，转速为450r/min；经第二次精抛后，表面粗糙度达到Ra0.023；
e超声波清洗：将经过第二次精抛的铝合金工件4进行超声波清洗，清洗水温为45℃，清洗时间为24min；
f烘干：将超声波清洗过的铝合金工件4进行烘烤，烘烤温度为75℃,烘烤时间为40min。
其中，所述第一研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉34份，碳化硅12份，高锰酸钾4份，碳酸钠12份，石蜡10份，水29份；所述第一研磨膏的规格为W20。
其中，所述第二研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉30份，碳化硅14份，高锰酸钾5份，碳酸钠13份，石蜡7份，水33份；所述第二研磨膏的规格为W14。
其中，所述第三研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉26份，高锰酸钾14份，碳酸钠16份，石蜡8份，水35份；所述第三研磨膏的规格为W0.5。
其中，所述步骤a-f中，所述铝合金工件4的研磨压力为2kPa，研磨偏心距为30mm，铝合金工件4的下方垫设有研抛垫2。所述研抛垫2为丝绸。
本实施例还提供一种铝合金手机外壳，所述铝合金手机外壳采用铝合金镜面加工方法进行镜面加工而成，其表面粗糙度Ra为0.023μm。
本实施例的其余内容与实施例1相同，这里不在赘述。
实施例3
一种铝合金镜面加工方法，包括以下步骤：
a粗磨：将待研磨的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用白刚玉进行粗磨，粗磨时间为2min，转速为250r/min；经粗磨后表面粗糙度达到Ra0.18；
b粗抛：将经过粗磨的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用第一研磨膏进行粗抛研磨，研磨时间为12min，转速为400r/min；经粗抛后表面粗糙度达到Ra0.11；
c第一次精抛：将经过粗抛的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用第二研磨膏进行第一次精抛，研磨时间为9min，转速为400r/min；经第一次精抛后，表面粗糙度达到Ra0.047；
d第二次精抛：将经过第一次精抛的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用第三研磨膏进行第二次精抛，研磨时间为16min，转速为550r/min；经第二次精抛后，表面粗糙度达到Ra0.023；
e超声波清洗：将经过第二次精抛的铝合金工件4进行超声波清洗，清洗水温为55℃，清洗时间为16min；
f烘干：将超声波清洗过的铝合金工件4进行烘烤，烘烤温度为85℃,烘烤时间为30min。
其中，所述第一研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉38份，碳化硅8份，高锰酸钾6份，碳酸钠8份，石蜡14份，水25份；所述第一研磨膏的规格为W20。
其中，所述第二研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉34份，碳化硅10份，高锰酸钾7份，碳酸钠9份，石蜡9份，水29份；所述第二研磨膏的规格为W14。
其中，所述第三研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉30份，高锰酸钾18份，碳酸钠12份，石蜡10份，水31份；所述第三研磨膏的规格为W0.5。
其中，所述步骤a-f中，所述铝合金工件4的研磨压力为4kPa，研磨偏心距为40mm，铝合金工件4的下方垫设有研抛垫2。所述研抛垫2为丝绸。
本发明还提供一种铝合金手机外壳，所述铝合金手机外壳采用铝合金镜面加工方法进行镜面加工而成，其表面粗糙度Ra为0.023μm。
进一步地，所述铝合金手机外壳由以下质量百分比的组分组成：铜0.1％、硅9.0％、铁0.9％、钼0.5％、镁0.5％、镍0.1％、锌0.2％、铬0.1％、锡0.07％、钛0.1％、锰0.12％、余量为铝。铝合金的抗拉强度σb(MPa)≥240，伸长率δ5(％)≥1.5，硬度(HB)≥75，表面粗糙度Ra≤0.025μm，具有良好的力学性能，抗拉强度高，经镜面加工后满足铝合金超精密镜面加工要求。
实施例4
一种铝合金镜面加工方法，包括以下步骤：
a粗磨：将待研磨的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用白刚玉进行粗磨，粗磨时间为1.5min，转速为350r/min；经粗磨后表面粗糙度达到Ra0.21；
b粗抛：将经过粗磨的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用第一研磨膏进行粗抛研磨，研磨时间为9min，转速为500r/min；经粗抛后表面粗糙度达到Ra0.14；
c第一次精抛：将经过粗抛的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用第二研磨膏进行第一次精抛，研磨时间为7min，转速为400r/min；经第一次精抛后，表面粗糙度达到Ra0.04；
d第二次精抛：将经过第一次精抛的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用第三研磨膏进行第二次精抛，研磨时间为16min，转速为450r/min；经第二次精抛后，表面粗糙度达到Ra0.024；
e超声波清洗：将经过第二次精抛的铝合金工件4进行超声波清洗，清洗水温为48℃，清洗时间为22min；
f烘干：将超声波清洗过的铝合金工件4进行烘烤，烘烤温度为78℃,烘烤时间为36min。
其中，所述第一研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉35份，碳化硅9份，高锰酸钾6份，碳酸钠9份，石蜡10份，水28份；所述第一研磨膏的规格为W20。
其中，所述第二研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉31份，碳化硅11份，高锰酸钾6份，碳酸钠10份，石蜡7份，水30份；所述第二研磨膏的规格为W14。
其中，所述第三研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉27份，高锰酸钾15份，碳酸钠13份，石蜡9份，水32份。所述第三研磨膏的规格为W0.5。
其中，所述步骤a-f中，所述铝合金工件4的研磨压力为2.5kPa，研磨偏心距为32mm。
本发明还提供一种铝合金手机外壳，所述铝合金手机外壳采用铝合金镜面加工方法进行镜面加工而成，其表面粗糙度Ra为0.024μm的加工表面。
进一步地，所述铝合金手机外壳由以下质量百分比的组分组成：铜0.06％、硅11.0％、铁0.45％、钼0.6％、镁0.2％、镍0.2％、锌0.1％、铬0.2％、锡0.03％、钛0.2％、锰0.08％、余量为铝。铝合金的抗拉强度σb(MPa)≥240，伸长率δ5(％)≥1.5，硬度(HB)≥75，具有良好的力学性能，抗拉强度高，满足铝合金超精密镜面加工要求。
实施例5
一种铝合金镜面加工方法，包括以下步骤：
a粗磨：将待研磨的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用白刚玉进行粗磨，粗磨时间为2min，转速为350r/min；经粗磨后表面粗糙度达到Ra0.22；
b粗抛：将经过粗磨的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用第一研磨膏进行粗抛研磨，研磨时间为11min，转速为600r/min；经粗抛后表面粗糙度达到Ra0.14；
c第一次精抛：将经过粗抛的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用第二研磨膏进行第一次精抛，研磨时间为8min，转速为450r/min；经第一次精抛后，表面粗糙度达到Ra0.06；
d第二次精抛：将经过第一次精抛的铝合金工件4放置于研磨抛光盘1，使用第三研磨膏进行第二次精抛，研磨时间为19min，转速为520r/min；经第二次精抛后，表面粗糙度达到Ra0.025；
e超声波清洗：将经过第二次精抛的铝合金工件4进行超声波清洗，清洗水温为50℃，清洗时间为22min；
f烘干：将超声波清洗过的铝合金工件4进行烘烤，烘烤温度为82℃,烘烤时间为32min。
其中，所述第一研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉37份，碳化硅11份，高锰酸钾4份，碳酸钠8份，石蜡13份，水26份；所述第一研磨膏的规格为W20。
其中，所述第二研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉33份，碳化硅13份，高锰酸钾5份，碳酸钠12份，石蜡9份，水32份；所述第二研磨膏的规格为W14。
其中，所述第三研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉27份，高锰酸钾16份，碳酸钠13份，石蜡10份，水33份；所述第三研磨膏的规格为W0.5。
本实施例还提供一种铝合金手机外壳，所述铝合金手机外壳采用铝合金镜面加工方法进行镜面加工而成，其表面粗糙度Ra为0.025μm的加工表面。
进一步地，所述铝合金手机外壳由以下质量百分比的组分组成：铜0.1％、硅0.4％、铁0.35％、镁0.6％、锌0.1％、铬0.1％、钛0.1％、锰0.1％、余量为铝。
本实施例的其余内容与实施例相同，这里不再赘述。
本发明的铝合金铝合金经镜面加工后的效果图。以及表面形貌SEM图。
分别如图2、图3所示。由图2和图3可看出，铝合金表面具有理想的镜面效果，可清晰映出纸质材料上的字体。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种铝合金镜面加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
a粗磨：将待研磨的铝合金工件放置于研磨抛光盘，使用白刚玉进行粗磨，粗磨时间为1-2min，转速为250-350r/min；
b粗抛：将经过粗磨的铝合金工件放置于研磨抛光盘，使用第一研磨膏进行粗抛研磨，研磨时间为8-12min，转速为400-600r/min；
c第一次精抛：将经过粗抛的铝合金工件放置于研磨抛光盘，使用第二研磨膏进行第一次精抛，研磨时间为7-9min，转速为400-600r/min；
d第二次精抛：将经过第一次精抛的铝合金工件放置于研磨抛光盘，使用第三研磨膏进行第二次精抛，研磨时间为16-20min，转速为450-550r/min；
e超声波清洗：将经过第二次精抛的铝合金工件进行超声波清洗，清洗水温为45-55℃，清洗时间为16-24min；
f烘干：将超声波清洗过的铝合金工件进行烘烤，烘烤温度为75-85℃,烘烤时间为30-40min。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金镜面加工方法，其特征在于：所述粗磨步骤中，白刚玉的规格为F240#。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金镜面加工方法，其特征在于：所述第一研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉34-38份，碳化硅8-12份，高锰酸钾4-6份，碳酸钠8-12份，石蜡10-14份，水25-29份。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金镜面加工方法，其特征在于：所述第一研磨膏的规格为W20。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金镜面加工方法，其特征在于：所述第二研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉30-34份，碳化硅10-14份，高锰酸钾5-7份，碳酸钠9-13份，石蜡7-9份，水29-33份。
6.根据权利要求1所述的一种铝合金镜面加工方法，其特征在于：所述第二研磨膏的规格为W14。
7.根据权利要求1所述的一种铝合金镜面加工方法，其特征在于：所述第三研磨膏由以下重量份的组分组成：白刚玉26-30份，高锰酸钾14-18份，碳酸钠12-16份，石蜡8-10份，水31-35份；所述第三研磨膏的规格为W0.5。
8.根据权利要求1所述的一种铝合金镜面加工方法，其特征在于：所述第三研磨膏的规格为W0.5。
9.根据权利要求1所述的一种铝合金镜面加工方法，其特征在于：所述步骤a-f中，所述铝合金工件的研磨压力为2-4kPa，研磨偏心距为30-40mm，铝合金工件的下方垫设有研抛垫，所述研抛垫为丝绸。
10.一种铝合金手机外壳，其特征在于：所述铝合金手机外壳采用权利要求1-9任一所述的铝合金镜面加工方法进行镜面加工而成。
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