Cum obțin rolele de suprafață cu oglindă un finisaj atât de lucios?

Role de suprafață cu oglindă atinge finisajul lor lucios prin a proces de fabricație în mai multe etape controlat cu precizie care combină selecția materialului de bază, prelucrarea brută și fină, mai multe runde de șlefuire și lustruirea finală pentru a ajunge la o rugozitate a suprafeței (Ra) de 0,01 până la 0,05 micrometri — suficient de netedă pentru a reflecta lumina ca o oglindă. La acest nivel de rafinare a suprafeței, rola își poate conferi finisajul direct pe filme, folii, acoperiri și laminate în timpul prelucrării industriale, făcând din calitatea suprafeței rolei cel mai important factor în calitatea produsului finit.

Rolul valorii Ra: cum rugozitatea suprafeței definește calitatea oglinzii

Rugozitatea suprafeței este măsurată prin Valoarea Ra (rugozitatea medie aritmetică) — abaterea medie a vârfurilor și văilor de suprafață de la o linie medie, exprimată în micrometri (µm). Cu cât valoarea Ra este mai mică, cu atât suprafața este mai netedă și mai reflectorizantă.

Pentru a pune în perspectivă valoarea Ra suprafeței oglinzii: un păr uman are aproximativ 70 de micrometri în diametru — o rolă de suprafață oglindă la Ra 0,01 µm este De 7.000 de ori mai lin decât lățimea unui singur păr.

Etapa 1: Selectarea materialului de bază

Obținerea unui finisaj în oglindă începe cu mult înainte să aibă loc orice lustruire. Alegerea materialului de bază determină în mod direct cât de fin poate fi obținut în cele din urmă un finisaj — și cât timp va rezista acel finisaj în condiții de producție.

Cele mai frecvent utilizate materiale de bază pentru rolele cu suprafața oglinzii sunt:

• Oțel aliat (de exemplu, 42CrMo, 9Cr2Mo): Cel mai utilizat material de bază - oferă duritate ridicată după tratamentul termic (de obicei HRC 58–62 ), stabilitate dimensională excelentă și o structură cu granulație fină care susține o lustruire ultra-fină. Rolele din oțel călit pot menține un finisaj în oglindă sub presiune de contact susținută
• Oțel inoxidabil (316L, 304): Aleasă pentru aplicații care implică medii corozive, contact alimentar sau medii cu umiditate ridicată - duritate puțin mai mică decât oțelul aliat, dar rezistență superioară la coroziune
• Fontă cu placare cromată: O opțiune rentabilă în care rola de bază este fontă gri sau ductilă și un strat de crom dur de 0,05 până la 0,15 mm se aplică înainte de lustruire — stratul de crom oferă duritatea și suprafața receptivă a lustruirii pe care fonta singură nu le poate obține
• Oțel acoperit cu carbură de tungsten: Folosit în cele mai solicitante aplicații cu abraziune ridicată — acoperirile cu carbură de tungsten aplicate prin pulverizare termică ating valori de duritate de HV 1.200 până la 1.500 , depășește cu mult cromul și poate fi lustruit la valori Ra sub 0,05 µm

Etapa 2: Prelucrare de precizie și tratament termic

Odată ce materialul de bază este selectat, semifabricatul rolei este degrosat pe un strung CNC până în interior 0,3 până la 0,5 mm din diametrul final . Această sumă de material este lăsată în mod deliberat pentru a se adapta la șlefuirea și finisarea ulterioară, fără a risca decuparea dimensională.

Pentru role de oțel, tratamentul termic urmează prelucrarea brută și este esențial pentru performanța finisajului în oglindă:

• Prin călire sau călire prin inducție crește duritatea suprafeței la HRC 58–65 — suprafețele mai dure rezistă micro-zgârieturilor care distrug luciul în timpul funcționării
• Recoacere de reducere a stresului se efectuează după întărire pentru a ameliora tensiunile interne care ar putea cauza distorsiuni în timpul șlefuirii ulterioare — stabilitatea dimensională pe toată lungimea rolei este esențială pentru o presiune constantă de contact în peliculă și liniile de laminare
• Toleranța de dreptate după tratamentul termic trebuie să fie în limite 0,02 până la 0,05 mm pe metru de lungime a rolei înainte de a începe măcinarea

Etapa 3: Slefuire cilindrică cu mai multe treceri

Slefuirea este locul în care suprafața rolei își începe transformarea dintr-un semifabricat prelucrat brut într-un cilindru de precizie. Slefuirea cu role de suprafață oglindă se realizează în treceri multiple cu roți abrazive progresiv mai fine , fiecare trecere îndepărtând o cantitate mai mică de material și lăsând o suprafață progresiv mai netedă.

O secvență tipică de șlefuire pentru o rolă de suprafață oglindă:

1. Slefuire grosieră: Roată cu oxid de aluminiu sau CBN (nitrură de bor cubică), granulație 46–60 — îndepărtează depunerile de tratament termic și aduce rola la 0,05–0,10 mm din diametrul final; atinge Ra 0,8–1,6 µm
2. Slefuire semifinisată: CBN mai fin sau roată vitrificată, granulație 80–120 — îndepărtează urmele aspre de șlefuire și îmbunătățește cilindricitatea; atinge Ra 0,2–0,4 µm
3. Terminați șlefuirea: CBN cu granulație fină sau roată diamantată, granulație 180–320 — aduce suprafața la Ra 0,05–0,1 µm și diametrul final în toleranța de ±0,005 mm
4. Abonamente Spark-out: Roata de șlefuit traversează cilindrul fără încărcare suplimentară — eliminând stresul rezidual de șlefuire și îmbunătățind consistența suprafeței fără a îndepărta materialul măsurabil

Pe tot parcursul măcinarii, debitul lichidului de răcire, viteza roții, viteza de rotație a piesei de prelucrat și viteza de traversare toate sunt controlate cu precizie - abaterile cauzează daune termice, urme de zgomot sau arsuri de măcinare care nu pot fi recuperate fără a reporni secvența de măcinare.

Etapa 4: Aplicarea acoperirii suprafeței

Pentru multe role de suprafață de oglindă, a stratul de suprafață tare se aplică după finisarea șlefuirii pentru a oferi o combinație de duritate, rezistență la coroziune și calitate a suprafeței receptive la lustruire pe care materialul de bază nu o poate oferi. Cele mai comune trei tehnologii de acoperire sunt:

Placare cu crom dur

Acoperirea tradițională și cea mai utilizată pentru rolele cu suprafața oglinzii. Cromul dur galvanizat atinge duritate de HV 850–1.050 și poate fi lustruit la valori Ra sub 0,02 µm. Straturi cromate de 0,05 până la 0,2 mm grosime sunt standard pentru rolele industriale. Rețeaua inerentă de micro-fisuri în placarea cu crom oferă o oarecare reținere a lubrifiantului, care ajută la protejarea suprafeței în timpul contactului cu filmul. Cu toate acestea, din cauza reglementărilor de mediu din jurul cromului hexavalent (Cr VI), acoperirile alternative sunt din ce în ce mai specificate.

Spray termic cu carbură de tungsten (HVOF)

Pulverizarea cu combustibil cu oxigen de mare viteză (HVOF) depune o acoperire densă de carbură de tungsten-cobalt (WC-Co) la valori de duritate de HV 1.200–1.500 — semnificativ mai dur decât cromul. Acoperirile HVOF sunt practic lipsite de porozitate, foarte rezistente la abraziune și coroziune și pot fi lustruite la valori Ra de 0,02–0,05 µm . Sunt alegerea preferată în aplicațiile în care cromul este interzis sau în care durata de viață a rolei în condiții abrazive este critică.

Acoperiri ceramice (oxid de aluminiu/oxid de crom)

Acoperirile ceramice aplicate prin spray cu plasmă oferă o duritate excelentă ( HV 1.000–1.400 ) și rezistență chimică remarcabilă. Ceramica cu oxid de crom (Cr₂O₃), în special, poate fi lustruită la calitatea oglinzii și este utilizată pe scară largă în rolele de imprimare, acoperire și procesare chimică, unde contactul agresiv cu mediile este inevitabil.

Etapa 5: Lustruirea în oglindă – Pasul final și cel mai critic

Lustruirea este ceea ce transformă o rolă șlefuită sau acoperită cu precizie într-o adevărată suprafață de oglindă. Este etapa cea mai intensivă în muncă și cea mai dependentă de calificare din întregul proces de fabricație și cea mai responsabilă pentru valoarea finală Ra atinsă.

Lustruirea în oglindă a rolelor industriale se realizează în etape secvențiale folosind abrazivi din ce în ce mai fine:

• Lustruire grosieră (lepare): Peliculă abrazivă din carbură de siliciu sau oxid de aluminiu, granulație 400–600, aplicată cu o unealtă rigidă – îndepărtează urmele de șlefuire și aduce suprafața la Ra 0,1–0,2 µm
• Lustruire medie: Film sau pastă abrazivă diamant, granulație 800–1200 — îndepărtează zgârieturile grosiere de lustruire; atinge Ra 0,05–0,1 µm; suprafața începe să prezinte reflectivitate în acest stadiu
• Lustruire fină: Pastă sau film de diamant, granulație 1500–3000 — atinge Ra 0,02–0,05 µm; reflexie puternică în oglindă vizibilă pe toată suprafața rolei
• Superfinisare (lustruire): Oxid de ceriu sau suspensie de silice coloidală pe o pâslă moale sau piele — atinge Ra sub 0,01 µm pentru gradele ultra-oglindă; utilizat pentru filmele optice și rolele panoului de afișare unde perfecțiunea suprafeței este critică

Fiecare etapă de lustruire trebuie efectuată cu instrumente curate și un mediu fără contaminare — o singură particulă abrazivă dintr-o etapă mai grosieră rămasă pe suprafața rolei va crea o zgârietură care pătrunde prin toate etapele de lustruire mai fine ulterioare, necesitând reluarea întregii secvențe din punctul de contaminare.

Etapa 6: Măsurarea și verificarea calității

După lustruire, fiecare rolă pentru suprafața oglinzii este supusă unui protocol riguros de inspecție a calității înainte de a fi eliberată pentru utilizare. Măsurătorile cheie includ:

• Rugozitatea suprafeței (Ra): Măsurat folosind un profilometru de contact în mai multe puncte de-a lungul lungimii rolei - citirile trebuie să se încadreze în intervalul Ra specificat la fiecare punct de măsurare, nu doar media
• Cilindricitate și curgere: Măsurat cu un tester de rotunjime de precizie - runout total indicat (TIR) pentru rolele cu suprafața oglinzii este de obicei specificat la 0,002 până la 0,005 mm
• Verificarea defectelor de suprafață: Rola este inspectată sub lumină și cu mărire optică pentru zgârieturi, gropi, vacanțe cromate (găuri) sau vârtejuri de lustruire - orice defect vizibil în această etapă necesită reluare.
• Verificarea duritatii: Testele de duritate Rockwell sau Vickers confirmă că tratamentul termic și duritatea acoperirii îndeplinesc specificațiile pe suprafața rolei
• Echilibru dinamic: Pentru role care funcționează la viteză mare, echilibrare dinamică la ISO 1940 Grad G1.0 sau mai bun se efectuează pentru a elimina vibrațiile care ar marca altfel materialul prelucrat

Rezumatul procesului de fabricație

O rolă pentru suprafața oglinzii nu își atinge finisajul lucios în mod accidental sau printr-un singur proces - este rezultatul șase etape de producție ordonate precis, fiecare construindu-se pe ultima , de la selecția materialului de bază și tratamentul termic la șlefuirea în mai multe treceri, acoperirea suprafeței și lustruirea finală în oglindă. Valoarea Ra atinsă în fiecare etapă stabilește plafonul pentru ceea ce poate realiza următoarea etapă, motiv pentru care niciun pas nu poate fi sărit sau grăbit. Valoarea finală Ra de 0,01 până la 0,05 µm care definește o adevărată rolă de suprafață în oglindă reprezintă unul dintre cele mai înalte niveluri de finisare a suprafeței care pot fi atinse în producția industrială - și determină în mod direct luciul, claritatea și calitatea fiecărui produs pe care îl atinge rola.