Pēc CNC apstrādes plastmasas detaļām parasti ir redzamas instrumentu pēdas un plāns virsmas raupjuma slānis, kas var pasliktināt gan gaismas caurlaidību, gan caurspīdīgo komponentu vizuālo kvalitāti. Mehāniskā pulēšana ir visizplatītākā pēcapstrādes metode, taču izliektām virsmām, neregulāriem profiliem vai lielākiem ražošanas apjomiem katras detaļas manuāla pulēšana ir lēna un grūti noturēt vienmērīgu rezultātu. Liesmas pulēšana piedāvā ātru virsmas apdares alternatīvu caurspīdīgām plastmasām, piemēram, akrilam: augstas temperatūras liesma uz brīdi izkausē materiāla virsmas slāni, un virsmas spraigums izraisa izkausētā slāņa plūstamību un izlīdzināšanos, pirms tas atdziest, atstājot gludu, dzidru apdari. Tomēr rezultāts ir ļoti atkarīgs no operatora tehnikas un parametru kontroles; ja tas tiek darīts slikti, detaļa var nonākt sliktākā stāvoklī nekā tad, ja tā nekad nebūtu pulēta.
Kā darbojas liesmas pulēšana un piemēroti materiāli
Pamatprincips
Liesmas pulēšanā tiek izmantota oksūdeņraža vai propāna liesmas augstā temperatūra (parasti virs 2,000 °C), kas ātri tiek pārnesta pāri plastmasas virsmai. Virsmas slānis sasniedz savu kušanas temperatūru ārkārtīgi īsā laikā. Izkausētā slāņa biezums parasti ir no dažiem mikroniem līdz nedaudz vairāk kā desmit mikroniem — pietiekami, lai nosegtu CNC apstrādes radīto instrumentu nospiedumu virsotnes, tomēr pietiekami plāns, lai izvairītos no visas detaļas uzkaršanas līdz deformācijas punktam. Kad liesma ir izgājusi, izkausētais slānis virsmas spraiguma ietekmē pašizlīdzinās un atdziestot sacietē gandrīz optiskas kvalitātes caurspīdīgā virsmā. Šis process būtiski atšķiras no mehāniskās pulēšanas: mehāniskā pulēšana fiziski noņem materiālu, lai saplacinātu virsmu, savukārt liesmas pulēšana rekonstruē virsmu, to kausējot un izlīdzinot. Tā rezultātā liesmas pulēšana nerada slīpēšanas putekļus un vieglāk apstrādā sarežģītas izliektas virsmas nekā manuāla slīpēšana.
Piemēroti materiāli un to ierobežojumi
Liesmas pulēšana nav efektīva uz visām plastmasām. Materiāla izvēle bieži vien ir izšķirošais faktors starp panākumiem un neveiksmi.
Akrils (PMMA) — materiāls, kas vislabāk pakļaujas liesmas pulēšanai. Akrilam ir vidēja kušanas temperatūra, laba kušanas plūsma un augsta pēcdzesēšanas caurspīdība, padarot to par galveno kandidātu liesmas pulēšanai. Lietais akrils dod labākus rezultātus nekā ekstrudētais akrils, jo lietajai loksnei ir mazāks iekšējais spriegums un tā ir mazāk pakļauta mikroplaisām karstuma ietekmē.
PC (polikarbonāts) — teorētiski to var pulēt ar liesmu, taču praksē rezultāti ir nekonsekventi. PC ir karstumjutīgs; liesmas caurplūde var viegli radīt burbuļus, un pēc atdzesēšanas var parādīties sprieguma plaisas vai virsmas apduļķošanās. PC detaļu liesmas pulēšana parasti nav ieteicama.
Citas inženiertehniskās plastmasas, piemēram, POM, neilons un ABS, nav piemērotas liesmas pulēšanai. Šie materiāli augstā temperatūrā mēdz oksidēties un mainīt krāsu, sadalīties vai nekontrolējami kust un plūst. Liesmas pulēšana nevar radīt uz tiem pieņemami caurspīdīgu virsmu. Mehāniskā vai ķīmiskā pulēšana ir piemērotākas alternatīvas šiem materiāliem.
Sagatavošana pirms liesmas pulēšanas
Nepieciešamais virsmas stāvoklis
Ja CNC apstrādes atstātās instrumentu pēdas ir pārāk dziļas (virsmas raupjums Ra pārsniedz 3.2 µm), izkausētā slāņa biezums nebūs pietiekami liels, lai aizpildītu instrumentu pēdu ieplakas, un pēdas paliks redzamas arī pēc pulēšanas — tikai apraktas zem caurspīdīgas virsmas. Tāpēc pirms liesmas pulēšanas detaļas virsma ir jāuzlabo līdz pēc iespējas smalkākam raupjumam, izmantojot atbilstošus CNC parametrus; saprātīgs mērķis pēc apdares ir Ra 1.6 µm vai labāks. Apstrādātā detaļa ir rūpīgi jānotīra, lai noņemtu šķembas, eļļu un pirkstu nospiedumus. Jebkurš virsmas piesārņotājs liesmas augstās temperatūras ietekmē var apkarbonizēties vai iestrādāties izkausētajā slānī, atstājot paliekošus melnus plankumus. Pirms liesmas pulēšanas ieteicams noslaucīt ar izopropilspirtu vai speciālu plastmasas tīrīšanas līdzekli un pēc tam nosusināt gaisā.
Iekārtu un gāzes izvēle
Liesmas pulēšanai parasti izmanto divu veidu siltuma avotus: oksihidrogēna ģeneratorus un butāna/propāna rokas degļus.
Skābekļa-ūdeņraža ģeneratori — ar ūdens elektrolīzes palīdzību ražo ūdeņraža un skābekļa gāzes maisījumu. Sadegšanas blakusprodukts ir tikai ūdens tvaiki, tāpēc uz detaļas virsmas nenogulsnējas kvēpi vai nogulsnes. Liesma ir karsta un koncentrēta, padarot to labi piemērotu augstas precizitātes pulēšanai. Sākotnējās aprīkojuma izmaksas ir augstākas, bet ilgtermiņa ekspluatācijas izmaksas ir zemas, un šī ir galvenā izvēle profesionālai akrila pulēšanai.
Butāna vai propāna rokas degļi — lēti un pārnēsājami, piemēroti nelielām partijām vai neregulārai lietošanai. Tomēr ogļūdeņraža sadegšana var radīt kvēpu pēdas; ja liesma nav pareizi noregulēta (dzeltens liesmas gals norāda uz nepietiekamu skābekļa daudzumu), oglekļa daļiņas nosēsies uz izkusušās virsmas un izraisīs piesārņojumu. Liesmas lietošanas laikā tā jānoregulē uz tīru, zilu, neitrālu liesmu.
Liesmas pulēšanas darbības metodes
Liesmas attālums un kustības ātrums
Attālums no liesmas sprauslas līdz detaļas virsmai un šķērsvirziena ātrums ir divi galvenie mainīgie, kas nosaka pulēšanas kvalitāti, un abi ir jāpielāgo kopā.
Sprauslas attālums — parasti iestatīts no 30 līdz 80 mm. Pārāk tuvu, un virsmas temperatūra kļūst pārmērīga, izraisot burbuļošanu vai pat apdegumus. Pārāk tālu, un virsma nekad nesasniedz kušanas temperatūru, padarot pulēšanas līdzekli neefektīvu. Sākumā sāciet testēšanu no lielāka attāluma (60 līdz 80 mm), novērojiet virsmas reakciju un pakāpeniski tuvojieties.
Šķērsvirziena ātrums — liesmai jāpārvietojas pāri detaļas virsmai ar ātrumu aptuveni 30–80 mm sekundē. Pārāk lēna kustība dod materiālam pārāk ilgu lokālu uzsilšanas laiku, kā rezultātā rodas burbuļi vai deformācija. Pārāk ātra kustība neļauj virsmai pietiekami izkust, lai iegūtu spīdīgu apdari. Svarīgākais noteikums ir uzturēt nemainīgu ātrumu un nekad neapstāties — pat pussekundes pauze var atstāt apdeguma pēdu uz akrila virsmas.
Liesmas skenēšanas modelis
Skenēšanas ceļš ietekmē pulēšanas vienmērīgumu. Plakanām detaļām tipiska ir paralēla virzuļveida skenēšana, katrai reizei pārklājoties ar iepriekšējo par aptuveni 30 līdz 50 procentiem, lai nodrošinātu, ka nepaliek neapstrādātas svītras. Izliektām virsmām liesmas sprausla jātur pēc iespējas perpendikulāri virsmai, ar leņķisko novirzi ne vairāk kā 30 grādiem; pretējā gadījumā nevienmērīga karsēšana novedīs pie lokālas pārpulēšanas vai nepietiekamas pulēšanas. Detaļas ar sarežģītām kontūrām jāapstrādā zona pa zonai: vispirms lielas plakanas virsmas, pēc tam stūri un mazas izliektas virsmas. Stūriem un malām ir mazāka virsmas platība siltuma izkliedei un sliktāki dzesēšanas apstākļi; liesma šajās vietās jāpārvieto ātrāk vai jātur lielākā attālumā, lai novērstu pārkaršanu.
Izvēle starp vairākiem viegliem metieniem un vienu smagu metienu
Bieži pieļauta iesācēju kļūda ir mēģinājums panākt apdari vienā piegājienā. Liesmas pulēšana ir labāk piemērota vairākām vieglām piegājieniem — katra piegājiena virsma tikai viegli izkausē, un nākamā piegājiena tiek veikta pēc atdzesēšanas. Divas līdz trīs vieglas piegājieni parasti dod labāku kopējo rezultātu nekā viena dziļa kausēšana. Starp piegājieniem detaļai jāļauj atdzist līdz gandrīz istabas temperatūrai (parasti ar 1 līdz 2 minūšu intervālu), lai novērstu pakāpenisku siltuma uzkrāšanos, kas var izraisīt visas detaļas sasilšanu un deformāciju.
Bieži sastopamie liesmas pulēšanas defekti un to novēršana
Virsmas burbuļi
Galvenie cēloņi ir: pārāk augsta liesmas temperatūra vai pārāk mazs kustības ātrums; mitruma vai atlikušā šķīdinātāja materiālā iztvaikošana augstas temperatūras ietekmē; iepriekš esoši mikroporuļu veidojumi materiālā.
Risinājums: samaziniet liesmas intensitāti vai palieliniet šķērsvirziena ātrumu un pirms pulēšanas pārliecinieties, ka detaļa ir pilnībā izžuvusi.
Mikroplaisas pēc pulēšanas
Plaisas var parādīties tikai dažas stundas vai pat dienas pēc atdzesēšanas, un tās ir sprieguma plaisāšanas veids. Iespējamie cēloņi: pārmērīga liesmas temperatūra, kas izraisa termisko šoku; ievērojamas detaļas sienas biezuma atšķirības, kas izraisa nevienmērīgu dzesēšanas ātrumu; ekstrudēta, nevis lieta akrila izmantošana.
Riska mazināšana: samaziniet liesmas intensitāti, izvēlieties lietās loksnes ar zemāku iekšējo spriegumu, pēc pulēšanas ļaujiet detaļai lēnām atdzist istabas temperatūrā un nelieciet to uz aukstas metāla virsmas, kas paātrinātu lokālu atdzišanu.
Virsmas apduļķošanās vai balināšana
Ja pēc pulēšanas virsma kļūst miglaina, nevis spīdīga, iemesls var būt nepilnīga degvielas sadegšana, uz virsmas nogulsnējoties oglei vai piemaisījumiem no degvielas; vai arī virsmas temperatūra nebija pietiekama, tāpēc materiāls tikai mīkstināja, nevis pilnībā izkusa un izlīdzinājās. Pārbaudiet, vai liesmas krāsa ir tīri zila, un mēģiniet vēlreiz ar nedaudz īsāku attālumu vai lēnāku ātrumu.
Malu kušana vai sabrukšana
Plānām sienām vai asām malām ir mazāka virsmas platība siltuma izkliedei, un tās sakarst daudz ātrāk nekā plakanās zonas, padarot tās pakļautas malu sabrukšanai vai nejaušai noapaļošanai. Detaļām ar jutīgām malām var izgatavot vienkāršu alumīnija folijas masku, lai aizsargātu malas zonu, vai arī detaļu var iestiprināt metāla siltuma izkliedētājā, kas izmanto metāla siltumvadītspēju, lai uzturētu zemu malu temperatūru.
Biežāk uzdotie jautājumi
Vai liesmas pulēšana var pilnībā aizstāt manuālu slīpēšanu un pulēšanu?
Tā to nevar pilnībā aizstāt; katrai metodei ir sava vieta. Liesmas pulēšana piedāvā skaidras priekšrocības apstrādes ātrumā (detaļu var pabeigt sekundēs līdz desmitiem sekunžu) un izliektu virsmu apstrādē, padarot to labi piemērotu ražošanas procesiem un lietojumiem, kuros nepieciešams augsts virsmas spīdums. Tomēr liesmas pulēšanai ir nepieciešama prasmīga tehnika; mirkļa neuzmanība var sabojāt detaļu. Manuālā pulēšana ir lēnāka, bet piedāvā labāku kontroli, padarot to vēlamāku īpaši precīzām detaļām vai īpaši sarežģītām ģeometrijām. Praksē abas metodes bieži tiek izmantotas kombinācijā: mehāniskā slīpēšana vispirms noņem dziļākas instrumentu pēdas, un liesmas pulēšana pēc tam ātri paaugstina spīduma līmeni.
Vai liesmas pulēšana maina detaļu izmērus?
Ir ļoti nelielas izmaiņas, taču vairumā pielietojumu tās ir niecīgas. Liesmas pulēšana izkausē tikai dažus mikronus virsmas un nerada izmērāmas izmaiņas detaļas kopējos izmēros. Vienīgais scenārijs, kurā jāievēro piesardzība, ir plānsienu detaļas — ja sienas biezums ir mazāks par 1 mm, liesmas siltums var iekļūt cauri visam sienas biezumam un izraisīt lokalizētu mīkstināšanu un deformāciju. Šādos gadījumos liesmas pulēšana nav ieteicama.
Secinājumi
Liesmas pulēšana ir viena no efektīvākajām virsmas balināšanas metodēm plastmasas detaļu apdarei pēc CNC apstrādes, un tā ir īpaši piemērota caurspīdīgu akrila komponentu partiju apstrādei. Tomēr tās efektivitāte ir atkarīga no pareizas materiāla izvēles, atbilstošas pirmapstrādes, precīzas tehnikas un pareizas dzesēšanas kontroles. Detaļām, kurām tiks veikta liesmas pulēšana, ieteicams atkārtoti praktizēties ar atgriezumiem no vienas un tās pašas materiāla partijas, lai pirms pāriešanas pie faktiskajām sagatavēm noregulētu liesmas attālumu, šķērsgriezuma ātrumu un skenēšanas ritmu. Ja izmēģinājumu un kļūdu izmaksas ar atgriezumu materiālu ir niecīga daļa no zaudējumiem, kas rodas, no gatavo detaļu utilizācijas, tad prakses laika ieguldīšana ar atgriezumiem ir vislabākais ieguldījums.
