铝表面机械法精饰

铝表面机械法精饰用机械的方法对铝材表面进行精饰，实际上就是以物理的方法使铝材所具有的某些物理特性得以充分表现，以达到精饰外表的目的。通常这种工艺手段是用于对铝材的粗处理，以便为获得精细的修饰创造条件。但是，一些特定的操作工艺，不仅可以独立运用，甚至具有其他加工手段所无法获得的装饰效果。一、抛光机械抛光的目的，是为了清除铝才表面的粗糙部分或去除原有的划痕。它一方面是借助于磨料的切削作用，磨去了金属表面微观的凸起部分；另一方面在磨削的作用力下产生金属的滑移（引起铝材表面结构的变化，使表面形成一层很薄的非晶体），从而降低铝材表面的粗糙程度。随着纤维状研磨新材料的发展，在国内已开始运用“纱筋轮”和“孕砂毡轮”等新型的抛磨制品代替传统的布抛轮。纤维状研磨材料及其制品，是在无纺纤维（如涤纶、晴纶）上孕蓄和黏结上一定粒度和一定硬度的磨料，制成柔软与坚硬程度各异的抛磨工具。它具有噪音小、污染少、效率高的特点，不仅改善了操作条件，同时也改善了被加工材料的表面状态。抛光是铝材精饰的基本工序。一般它应用在对基本材料的前极处理，为铝材造就平整、光亮的表面。为了达到某种目的，有时也得穿插在工序间进行。抛光设备，长期以来都未见有大的改进。通常的抛光机是将铝板平放在垫板上，靠向磨轮抛磨，一不小心铝板端部就会被抛光轮掀起，甚至产生伤害；对大尺寸的铝板需掉头抛，中间往往出现接头痕迹。图5-1为改进的台式抛光机。图5-1为改进的台式抛光机（详见《中国标识》０５年３期）其工作台共为三层结构：上层为放置铝板的平台，两侧装有滚轮，能做前后运动；中层为过度框架，可做左右滚动，促使工作平台能做横向、竖向任意移动；底层为一端可翘起的平台。由脚踏控制底层台板，使整个工作台呈一定角度与抛轮接触，手执工作平台把手，控制工作台的进给量。此设备较好地改善了铝板的抛光作业。二、刷光与缎面1.刷光刷光能造就铝板柔和的哑光型色调，适用于不需要十分光亮的铭牌底层。刷光工艺较简单，主要是借助“老粉”（即碳酸钙）作磨料，用尼龙或鬃毛平板刷按照铝板压延的平行方向，往复摩擦，使铝材基体显得柔和而光洁。刷光在铭牌工艺中占有很大的比例，劳动强度大，很多厂家虽然自制刷光设备，但效果不一。专用的刷光设备，一般均具有刷光冲洗、烘干等联动功能。常见的有H78610/2K型刷光刷与Yes-A·B型刷板机。采用刷板机进铝板的刷光，一般都是密封操作、半自动机械作业，从而改善了劳动条件，提高了工作效率。刷光机性能主要参数如下：加工工件尺寸：宽158~580mm；加工粗糙度：长152mm~任意长；加工深度：0.2~1μm；工件传送速度：0.6~1.5m/min；尼龙刷辊尺寸：外径105mm；长度：622mm；尼龙刷磨料粒度：320目尼龙辊转速：1440r/min；烘干温度：（40±5）℃；电源电压：380V耗水量：2t/h2.缎面处理缎面处理其表面的光泽既不如抛光明亮，也不像刷光那样柔和，而是如同绸缎状的质感，似暗非暗，似亮非亮，表面呈漫反射状的金属光泽。缎面处理是借助具有一定硬度和弹性的金属丝制成的抛盘（对铝表面通常采用铜丝抛盘），对铝材表面进行不规则的抛磨，使铝材压延的痕迹遭到破坏，由此使表面细小的晶粒呈现砂粒状。经铜丝轮磨后的铝材，表面细腻，色泽均匀。在抛磨时，宜在工件与抛盘间，敷以少量的“老粉”，在形成微观的粗糙表面的同时，使表面对光线的反射率降低，成为一种哑光型的呈浅灰色的外表。由于表面不那么明亮，犹有绸缎的质感，确是一种独特的处理方法。三、丝纹经丝纹处理后大铝表面，可以在某种程度上掩盖和减轻铝材表面的轻微划痕。采用不同的工艺方法，可获得不同纹理的表面，常见的有直丝纹和放射性丝纹两种。1.直纹拉丝直纹拉丝工艺，具有特殊的装饰效果，由于表面呈纤长的发丝状，又称为“发面处理”。是国内20世纪80年代的工艺，它在无线电工业产品上应用较广。无纺纤维材料“百洁布”是直纹拉丝的理想磨具。它形似蓬松、柔软、平整的“丝瓜筋”，根据所要获得的纹路粗细的不同，选择不同粘砂粒度的成品，直接夹持在平整的夹具上，施以一定的压力，对铝板材做直线运动，从而使其表面所粘接的磨料给铝板表面刻画出规则的划痕，使基体金属表面产生新的荧亮的条纹。直纹拉丝对铝板表面的轻微划痕，具有切料和理平的修饰作用，对改善铝板表面的状态是很有益的。但是，特别要指出的是铝板在压延过程中所产生的偏斜，往往在板材表面留下应变后的条状痕迹。因此，在直纹拉丝前对工件的落料应加以注意，也就是说，其加工直纹拉丝的丝纹方向应与板材原始状态的条纹痕迹一致，这样才能获得理想的效果。直纹拉丝又称擦纹，最早在20世纪70年代是采用“百洁布”或粘有磨料的尼龙块，夹持在可做直线运动的机械（如旧牛头刨床）上，对铝板表面摩擦，或者以手工方式擦纹，其劳动强度大，而且丝纹效果亦不甚理想。采用专用擦纹机，可加工出连续的直线或间断的直线，并能调节多种不同粗细的丝纹。当与脱脂机、过油机及远红外隧道式烘炉连接，就可以组成自动生产线。（1）直纹拉丝设备直纹拉丝的设备种类较多，早期我国引进的装饰工艺线的配置，多以日本“梅田”、Hoppy和香港大信公司的产品为多，我国建华机器厂（原电子部工艺专用设备厂）均有类似设备生产。直纹拉丝设备按磨具的运动形式可分为往复式与循环式丝纹机；按磨液的性质，可分为油丝纹机与水丝纹机。①油丝纹机是采用快速旋转的无接头的“百洁布”压磨带，旋转的线速度为390m/min，对传递速度为4.92~18.3m/min的传送带上的工件，进行摩擦加工。主机结构分成传送带运动与“百洁布”压磨带运动两部分。压磨带部分是机器的关键，它按“百洁布”压磨带的粒度，分前后两个压磨抛削过程，前端进料为280目，后端出料为400目，其结构为两个悬臂式龙门架，通过传动装置使“百洁布”压磨带旋转，调节压条的压力，使铝板得到不同的细微痕迹。图5-2为“百洁布”压磨装置示意。图5-2油丝纹机压磨装置示意（详见《中国标识》０５年３期）油丝纹机采用的压磨油液，系由14L煤油加4L机油混合而成，由循环泵不断供给。②水丝纹机其工件（铝板）在传送带上移动，配有18~22把不锈钢钢丝刷依次在其表面上循环。工作时将待加工的铝板放在传送器的辅助板上，随传送带带走，当经过刷体运行区域时铝板则被刷出纹路。在水丝纹机工作时，需配置研磨液，作为清除材料上的油污和在加工过程时起冷却与清洗作用。研磨液为2%的化学（ISOLATE）溶液，未公布材料配方。直纹拉丝通常是在经过初步机械抛光的光洁的面板上进行的，加工后进行适当的清洁处理（根据需要再作印字及有机成膜物的保护），所获得的外观是银白色的底层，并有闪亮的规则条纹；改变对铝材前处理工艺（例如经药白处理），后再进行拉丝，则又可获得瓷白色的底层，并有闪亮条纹的效果，这些加工工艺按照实际需要可以灵活多变。（2）工艺规范及操作注意事项①设备在开机前应调整准备。开机前首先检查设备，加大研磨材料与传送带、托板的间隙，使其处于非研磨状态；转动及传动部分不得有异物、硬器，检查电压与气压是否在正常值范围，然后开机空转1~2min，如无异常声响，即停机。将被丝纹铝板放于传送带托板上，调整间隙，其压力以不妨碍传动为宜（一般在停机状态下用手推稍有松动为宜），压力过小，丝纹则不清晰，过大则易损伤研磨材料。②将裁成指定尺寸的铝板，向连续式设备中输送，间隔不应小于10~15cm。这里应注意，不得将有弯角的铝板送入，以免损伤研磨材料。③“放入”时铝板应紧靠导向板，以保障运动方向与丝纹纹向平行，避免丝纹纹向呈倾斜状。④每处理5~10块后，必须按动减磨液喷头开关，不得空磨，以免过热损伤研磨材料。⑤经丝纹处理后的铝板应呈垂直状放在工装架上，不得平行叠放，以免划伤或灰尘造成铝板瑕疵等缺陷。⑥检查丝纹纹相，如果清晰、均一，即可转入脱脂工序。⑦如在工艺上对局部丝纹处理有要求，可先用碱溶性油墨予以保护，再进行丝纹加工，最后用稀碱溶液退除碱溶性油墨。⑧如用滚刷式丝纹处理，当不用溶剂性研磨液，而只用水时，加工两遍以上可获得与某些金属（如不锈钢、钛染色、镍染色等）相同的外观丝纹效果。（3）相关材料①研磨材料丝纹处理研磨材料，尤其是挠性研磨材料，目前国内尚无生产，仍依赖进口。进口材料有：研磨带德国产：1800mm×620mm（环状）。②研磨辊尼龙砂辊，美国3M公司。③不锈钢刷φ0.07mm，上海制刷厂可以栽刷，其使用效果可与进口媲美。丝纹处理分为光泽型和哑光型。光泽型可用上述方法，哑光型可使用进口白化剂处理剂为哑光乳白色，也可以使用含有氯化物、亚硫酸盐的碱性液处理（中强碱）。在上述条件不具备情况下罩涂消光油墨亦可达到哑光外观之效果。2.放射形丝纹此工艺适合用于圆形的工件，例如钟面、自行车链罩的圆盖板等。其加工方法需预制一块开有“V”形缺口（近似15°角）的金属薄板作掩膜体，工件的圆心与“V”形缺口的尖端对正并做缓慢的转动；掩膜体上的磨轮在缺口处按“V”形缺口的放射方向转动。磨轮通常采用长峰有弹性的铜丝盘（也有用钨丝）。工件经自转一圈后，其表面即形成放射形的丝纹，在光线照耀下具有闪亮的光栅。四、喷砂铝材的材质较软，在机械轰击力的作用下，不仅能改善铝材的表面状况，同时还能给金属表面增加压缩应力，使之硬化。喷砂工艺可获得粗糙程度不同的表面。它不仅对增进外观具有良好的作用，同时，由于粗糙表面对光线的反射率低，可用于某些防光泽性的产品上。目前，对产品大面积铮光闪亮的外表已不能引起广泛的兴趣，甚至有产生厌倦的倾向，而哑光或无光的砂面处理工艺，则应运而生，甚至成为一种流行的外观色调。因此，喷砂工艺作为获得砂面的一种机械的方法，也运用得相当普遍。喷砂过程如图5-3所示，它是由喷砂柜、空压机、喷枪及储砂斗所组成。当空压机产生的压缩空气经由喷气嘴喷气时，由于高速气流的作用，在喷枪支道上形成负气压，将砂粒吸出并弥散在喷枪口部的气流中，冲向工件，使工件表面轰击出微密的砂痕。喷砂应在密封的喷砂柜中进行。DB-1型干式喷砂机，具有一个较大的工作舱和高效率喷枪。喷枪中的气嘴可更换，并有照明装置与高效粉尘收集器。图5-3手动喷砂设备示意（详见《中国标识》０５年３期）自制的喷砂设备，应注意处理好吸尘装置，为防止砂粒对人体的侵害，当用于手工操作时，应采取相应的防护措施。空压机的气压一般为490.33~686.47kPa(5~7kgf/cm2)，喷枪与工件的距离一般约在20cm左右。当用于手工操作时，一般是以手控制喷枪，对准工件做均匀的移动。为了提高喷砂的质量，可采取两次喷射法。第二次喷射时，最好采用较细的砂粒，并让工件转动90°，工件与枪的距离可适当远一些，这样所产生的砂痕更为细密、均匀。所用的砂粒，粒度应根据工件大小选择，一般在80~120目之间。按其硬度的不同，有氧化铝、炭化硅、氧化铬之分。经喷砂后的铝材表面一般呈深灰色，当选用不同的砂材也能获得不同色泽的外表，例如炭化硅微粒能得到暗灰色；粉末状二氧化硅则呈微蓝色。喷砂对铝材的原始轻微划痕，有一定的掩盖作用，但是经喷砂后的工件必须防止碰击和相互摩擦，避免产生新的划痕。喷砂可以独立应用，作为工件的消光处理；又可以作油漆的底层，增加其附着力；也可以再辅以出光、氧化工艺，从中可得到晶莹闪亮的外表。为了达到消光的目的，也有用湿法进行冲磨的，例如用150~200目的磨粒按一定的比例与水混合，以294.20~490.33kPa(3~5kgf/cm2)压力，向工件冲射。这往往用于软金属镀层的哑光型砂面。喷砂的工艺在国外同样也被广泛得采用。据日本的工艺资料介绍，日本喷砂（犁地）工艺不采用空气压缩机，而是采用常压打砂机把直径为50~200μm的玻璃珠或铁砂，通过高速旋转的叶轮（2800~4000r/min），以离心的方式把“砂”甩撒在铝板表面形成砂面。图5-4表示了一种常压式砂面处理机的示意。图5-4常压式砂面机示意（详见《中国标识》０５年３期）由于整个处理过程是在常压下进行，没有粉尘的飞散，对设备的气密性也要求不高，经撞击后的砂粉可行分选后，通过引风管在布袋集内收集。加工后铝板表面光亮细致，不会使铝板表面产生应力而变形。采用这种离心甩