この記事では、部品を鏡面仕上げにする物理的な表面処理の 1 つである機械研磨について説明します。
機械研磨の概要
機械研磨は、一般的に研削または研磨工程の後に行われます。その目的は、金属ワークピースの表面の微細な凹凸をさらに除去し、鏡面仕上げを実現することです。ワークピースのめっき前処理として、またはめっき後の仕上げ工程として使用することで、表面に装飾的な外観を与え、部品の耐食性を向上させることができます。
研削とは異なり、研磨工程では金属の損失は大きくありません。バフ研磨の一般的なメカニズムは以下のとおりです。バフホイールの高速回転により、金属との摩擦によって高温が発生します。これにより金属表面が塑性変形し、表面の凹凸が滑らかになります。同時に、大気中の酸化によって金属表面に瞬間的に形成される極めて薄い酸化層が繰り返し研磨除去され、光沢のある仕上がりになります。したがって、バフ研磨工程は、機械的な摩耗と物理化学的効果の組み合わせによって行われます。
画像出典：ResearchGate
機械研磨は、極めて微細な研磨粉の研磨作用と艶出し作用を利用して、準備された表面から極めて薄い金属層を除去します。表面に以前の研磨工程による深い研削痕や傷が残っている場合、機械研磨だけではそれらを除去することは困難です。研磨液の濃度を高めたり、研磨時間を長くしたり、圧力を高くしたりして深い傷をバフ研磨しようとすると、バフ研磨部で金属流動や表面の乱れが生じ、変形層が厚くなり、一部の合金では相の引き抜きが発生する可能性があります。これは特にアルミニウム合金のような軟質材料で顕著で、表面酸化が激しくなり、その後の微細組織検査に悪影響を及ぼす可能性があります。
研磨ホイール
研磨ホイールは、研磨において一般的な研磨工具です。通常、キャンバス、モスリン、フェルト、または革製のディスクを複数重ねて作られています。バフホイールの硬度は、縫い目の密度またはステッチ間の距離によって決まります。距離が短いほど、ホイールは硬くなります。通気式バフホイールまたはエアウェイ式バフホイールは、冷却用の特殊な気流システムを備えているため、大型のワークピースの研磨にも使用されます。
バフホイールは材質によって分類され、次のような一般的なタイプがあります。
- モスリンバフ（コットン/キャンバス）
- フェルトバフ
- ウールバフパッド/ホイール（ガラス、石材、自動車用）
- サイザルバフ（アグレッシブカット）
- 気道バフ
- フランネルバフ（最も柔らかく、最終仕上げ用）
色の分類は特定の種類を表すためにも使用されますが、メーカーによって異なる場合があります。例えば：
- グレーバフホイールは、多くの場合、汎用ナイロンホイールで、主にステンレス鋼、銅、銅などのさまざまな金属のサテン仕上げまたはブラシ仕上げに使用されます。 アルミニウム合金木材も同様です。仕上がりは明るい色になることが多いです。
- 赤色のバフホイールは、銅やアルミニウムなどの柔らかい金属や、研磨後のブラシ仕上げによく使用されます。 電気メッキ.
研磨剤
機械研磨は、要求される最終的な表面仕上げ（表面品質）に応じて、粗バフ研磨、中バフ研磨、仕上げバフ研磨の 3 段階に分けられます。
粗バフ研磨：既に表面粗さ（Ra）を低く研磨した表面に、より硬いホイール（例：サイザル麻または密に縫い付けられたキャンバス）を使用します。この段階では、粗さをさらに低減することに重点が置かれます。
中バフ研磨：カットダウンホイールよりも柔らかい中硬さのバフホイールを使用し、粗バフ研磨面をさらに加工します。カットダウン工程で残った目に見える傷を取り除き、中程度の光沢仕上げを実現します。
仕上げバフ研磨：これは最終工程です。柔らかいバフホイール（例えば、縫い目の粗いモスリンやフランネル）と非常に細かいコンパウンドを使用し、鏡面のような光沢のある表面、または高光沢仕上げを実現します。材料の除去は最小限に抑えられます。
研磨剤
一般的な研磨剤は、通常バーまたはスティック状で、色で呼ばれることが多く、通常、主な研磨剤と用途を示します。
| タイプ | 主なコンポーネント | 用途/特性 |
| グリーンルージュ | 酸化クロム、アルミナ、バインダー | 硬くて鋭く、優れた切削力を持つ研磨材です。ステンレス鋼や硬質金属の仕上げ研磨に最適です。アルミニウムの場合は、少量を低圧で使用してください。 |
| ホワイトルージュ | 酸化カルシウム、酸化マグネシウム、結合剤 | 中程度の性能で、多用途に使用できます。銅／真鍮、ニッケルメッキ、アルミニウムの研磨に最適です。風化しやすいため、密閉して保管してください。 |
| レッドルージュ | 酸化鉄、バインダー | 中硬度、比較的粗い組織。主に鋼部品の研削加工後の油仕上げ工程に用いられる。アルミ鋳物のラッピングにも効果的。 |
| ブラウン トリポリ | ステアリン酸、精製酸化鉄/シリカ、結合剤 | 茶色で、研磨性能に優れ、切削抵抗が低く、基板の損失が最小限に抑えられます。金、銀、亜鉛、銅などの軟質金属やアルミニウムに最適です。後加工が必要な部品によく使用されます。 電解研磨. |
機械研磨に関する考慮事項
機械研磨の際には、以下の点に注意してください。
ワークの硬度に基づいてホイールの周速度を選択します。ワークが硬いほど、バフホイールの周速度は高くなります。逆に、柔らかい材料の場合は、周速度を低くする必要があります。ニッケルまたはクロムメッキ層のある鋼の場合は30～35 m/s、銅および銅合金の場合は22～25 m/sの使用が推奨されます。亜鉛や銀などの軟質金属の場合は、溶け落ちや汚れを防ぐため、周速度を低く設定してください。研磨機の回転速度が固定されている場合は、適切な直径のバフホイールを選択することで、必要な周速度を調整できます。周速度はホイールの直径に正比例するためです。
硬度に基づいてバフ研磨剤を選択します。基材の種類によって適したバフ研磨剤は異なります。必ず母材の硬度と材質に適したバフ研磨剤を選択してください。
バフホイールのメンテナンス。研磨面に目立つ傷や深い傷をつける可能性があるエメリーグリットなどの粗い研磨剤による汚染を防ぐため、バフホイールは使用後は別々に保管する必要があります。
研磨工具の適切な使用。細長い部品、薄い部品、フレーム付き部品、または小さなメッキ部品をバフ研磨する場合は、適切な固定具、バッキングプレート、治具、またはクランプを使用して、ワークピースの変形、曲がり、または落下を防ぎ、部品の損傷と職場における怪我の両方を回避してください。
研磨後の処理。細かくバフ研磨された表面は、完成品の場合もあれば、更なる加工が必要な場合もありますが、いずれの場合も洗浄が必要です。脱脂した綿布または専用の綿タオルで表面を拭いてください。湿った布は、シミや錆の原因となるため、絶対に使用しないでください。
Getzshapeについて
Getzshapeは、比類のない金属部品の表面仕上げを実現する最適なパートナーです。当社は、高光沢表面を実現する機械研磨、不活性で衛生的な表面仕上げを実現する電解研磨、複雑な形状に対応する制御された化学研磨など、業界最先端のプロセスを用いて精密に仕上げられた金属部品を提供します。プロジェクトの開始については、ぜひ当社までお問い合わせください。
