Việc đánh bóng khuôn không chỉ cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn tăng tính thẩm mỹ, nâng cao khả năng chống ăn mòn và giảm chu kỳ ép phun. Điều này làm cho quy trình đánh bóng trở nên vô cùng quan trọng trong sản xuất khuôn nhựa.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ chia sẻ với bạn 6 phương pháp đánh bóng khuôn, cùng với những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và những lưu ý quan trọng trong quá trình đánh bóng khuôn này.

1. Đánh bóng cơ học:

Phương pháp này thường được sử dụng phổ biến nhất. Nó liên quan đến việc sử dụng các dụng cụ như đá mài dầu, đá ceramic, nỉ đánh bóng, giấy nhám, dụng cụ mài cắt kim cương để loại bỏ những lõm và lỗi trên bề mặt, tạo ra bề mặt nhẵn bóng. Thường thì việc đánh bóng cơ học được thực hiện thủ công. Đối với các bề mặt đặc biệt hoặc có cơ chế xoay, có thể sử dụng các công cụ hỗ trợ như bàn xoay. Đối với yêu cầu bề mặt chất lượng cao, có thể áp dụng phương pháp đánh bóng siêu tinh sử dụng công cụ đặc biệt.

Đánh bóng tinh và đánh bóng gương thường được thực hiện bằng các dụng cụ mài đặc biệt như máy mài khí hoặc mài điện lắp đầu nỉ kết hợp với bột đánh bóng kim cương, được thực hiện ở tốc độ quay cao trên bề mặt lòng khuôn. Kỹ thuật này có thể đạt được độ nhám bề mặt Ra 0.008μm.

Phương pháp đánh bóng cơ học không đòi hỏi đầu tư lớn cho dụng cụ và đạt hiệu quả tốt. Nó phù hợp với nhiều cấu trúc khuôn khác nhau. Tuy nhiên, do việc đánh bóng thủ công, thời gian và công sức tiêu tốn cao, đòi hỏi kỹ năng cao từ người thợ và không đạt được năng suất cao.

 

2. Đánh bóng khuôn bằng hóa chất

Phương pháp thứ hai là đánh bóng bằng hóa chất. Quá trình này bao gồm việc hòa tan và làm phẳng bề mặt lồi trong một môi trường hóa chất, từ đó tạo ra một bề mặt nhẵn.

Ưu điểm của phương pháp này là không yêu cầu các thiết bị hỗ trợ phức tạp và có thể đánh bóng các phôi khuôn có hình dạng phức tạp. Ngoài ra, nó cũng cho phép đánh bóng nhiều khuôn cùng một lúc và đạt hiệu quả cao.

Tuy nhiên, một vấn đề quan trọng của phương pháp này là việc chuẩn bị dung dịch đánh bóng. Độ nhám bề mặt thu được thông qua đánh bóng hóa chất thường khoảng 10μm.

Nhược điểm của phương pháp đánh bóng bằng hóa chất là nó có thể gây nguy hiểm cho người thực hiện. Đồng thời, việc lựa chọn đúng loại hóa chất là rất quan trọng, vì nếu không, có thể làm hỏng phôi mà lại khó khăn trong việc sửa chữa.

3. Đánh bóng điện phân

Phương pháp thứ ba là đánh bóng bằng điện phân. Nguyên tắc cơ bản của nó tương tự như đánh bóng bằng hóa chất, trong đó bề mặt được làm bóng nhẵn bằng cách hòa tan các phần lồi trên bề mặt khuôn một cách đặc biệt.

So với đánh bóng hóa học, phương pháp đánh bóng điện phân hiệu quả hơn vì nó có thể loại bỏ ảnh hưởng của phản ứng catot.

Quá trình đánh bóng điện phân được chia thành hai bước:

• Đánh bóng thô: Bề mặt được hòa tan và khuếch tán vào vật liệu điện phân, từ đó làm giảm độ nhám của bề mặt vật liệu, đạt giá trị Ra > 1μm.
• Đánh bóng tinh: Sử dụng cực anot để cải thiện độ sáng bóng của bề mặt, đạt giá trị Ra < 1μm.

 

4. Đánh bóng khuôn bằng siêu âm

Phương pháp tiếp theo là đánh bóng bằng siêu âm. Đây là một phương pháp sử dụng rung động tần số cao để hỗn hợp mài cọ xát liên tục với bề mặt khuôn, từ đó tạo ra một bề mặt có độ bóng đồng đều hơn, đem lại lợi ích rất lớn cho việc làm sáng bề mặt khuôn.

Phương pháp này thực hiện bằng cách đặt khuôn và hỗn hợp mài trong cùng một trường siêu âm. Vì tác động lực rất nhỏ, nên hầu như không gây biến dạng cho phôi. Tuy nhiên, do tính phức tạp của quá trình này, việc chế tạo và lắp đặt các dụng cụ lại gặp nhiều khó khăn.

Xử lý bề mặt khuôn bằng siêu âm có thể kết hợp với các phương pháp hóa học hoặc điện hóa. Dựa trên quá trình ăn mòn và điện phân dung dịch, người ta sử dụng rung động siêu âm để khuấy dung dịch hòa tan trên bề mặt phôi, tạo sự đồng nhất trong quá trình ăn mòn hoặc điện phân gần bề mặt khuôn.

5. Đánh bóng khuôn bằng dòng chất lỏng 

Phương pháp thứ năm là đánh bóng bằng dòng chất lỏng. Phương pháp này dựa trên sự mài mòn của dòng chảy chất lỏng chứa hạt mài trên bề mặt khuôn để đạt được hiệu quả đánh bóng.

Có ba phương pháp thông dụng để đánh bóng bằng dòng chất lỏng:

• Phun hợp chất mài.
• Phun chất lỏng.
• Mài thủy động lực.

Trong quá trình mài thủy động lực, áp suất thủy lực được sử dụng để đưa chất lỏng chứa hạt mài chảy qua bề mặt khuôn với tốc độ cao.

Dung dịch mài mòn thường được tạo thành từ các chất đặc biệt (như các chất polyme tương tự) có tính dẻo, không dính và dễ bôi trơn. Bột silic cacbua cũng có thể được sử dụng làm chất mài.

6. Đánh bóng từ tính

Phương pháp thứ sáu là đánh bóng từ tính. Phương pháp này sử dụng các hạt mài có tính từ tính để tạo thành chổi mài, di chuyển trên bề mặt khuôn dưới tác động từ tính để đạt được hiệu quả đánh bóng khuôn.

Phương pháp này có hiệu suất xử lý cao, chất lượng tốt và dễ dàng kiểm soát. Với chất mài phù hợp, độ nhám bề mặt có thể đạt giá trị Ra 0.1μm.

2. Quy trình cơ bản để đánh bóng cơ học

Để đạt được kết quả đánh bóng chất lượng cao, yếu tố quan trọng nhất là sử dụng các thiết bị, dụng cụ và phụ kiện đánh bóng chất lượng cao như đá mài, giấy nhám và bột mài kim cương.

Việc chọn quy trình đánh bóng phụ thuộc vào tình trạng bề mặt sau các quá trình xử lý trước đó, chẳng hạn như gia công phay, xung điện EDM, mài, và những quá trình tương tự.

Quy trình chung của đánh bóng cơ học bao gồm 3 bước như sau:

1. Mài thô:

Sau khi đã thực hiện phay, tiện, EDM hoặc các quá trình xử lý khác, bề mặt có thể được đánh bóng bằng máy mài xoay với tốc độ khoảng 35.000 đến 40.000 vòng/phút. Để tránh tạo ra tia lửa điện trong quá trình mài, thường sử dụng bánh xe mài có đường kính 3mm và chất liệu WA #400.

Tiếp theo là quá trình mài thủ công bằng đá mài dầu, kết hợp với chất bôi trơn hoặc chất làm mát để làm mờ các vết xước. Thứ tự thông thường là từ #180 đến #240, #320, #400, #600, #800 và #1000. Nhiều nhà sản xuất khuôn thường bắt đầu với #400 để tiết kiệm thời gian.

2. Mài tinh:

Trong quá trình mài tinh, chúng ta sử dụng chủ yếu giấy nhám và dầu hỏa để làm mịn bề mặt của phôi trước khi tiến hành đánh bóng. Các mức độ giấy nhám được sử dụng tuần tự là #400, #600, #800, #1000, #1200 và #1500.

Tuy nhiên, giấy nhám #1500 chỉ phù hợp cho thép cứng trên 52 HRC và không thích hợp cho thép đã được xử lý trước vì có thể gây tổn hại cho bề mặt của phôi thép.

3. Đánh bóng:

Trong giai đoạn cuối cùng này, chúng ta thường sử dụng bột đánh bóng kim cương. Có nhiều phương pháp đánh bóng khác nhau tùy thuộc vào hình dạng của khuôn.

Nếu chúng ta sử dụng nỉ đánh bóng để đều bột mài kim cương lên bề mặt của phôi, quy trình đánh bóng thông thường mang lại hiệu quả cao với các mức độ mài là 9μm (#1800), 6μm (#3000) và 3μm (#8000). Nỉ đánh bóng và bột nhão kim cương 9μm cũng có thể được sử dụng để loại bỏ các vết xước nhỏ từ giấy nhám #1200 và #1500.

Sau đó, để đạt được bề mặt hoàn thiện tốt hơn, gần như như gương, chúng ta sử dụng nỉ dính và bột nhão kim cương theo thứ tự 1μm (#14000), 0.5μm (#60000) và 0.25μm (#100000).

Quá trình đánh bóng với độ chính xác cao hơn 1μm (bao gồm cả 1μm) cần được thực hiện trong môi trường phòng sạch. Bất kỳ loại bụi bẩn, hơi nước và các yếu tố khác có thể gây hại cho quá trình đánh bóng bề mặt khuôn, đặc biệt là khi yêu cầu độ chính xác cao.

3. Những điểm cần lưu ý trong quá trình đánh bóng khuôn:

1. Chú ý những điểm sau khi đánh bóng bằng giấy nhám và đá mài dầu

• Khi đánh bóng các bề mặt hình tròn hoặc hình cầu, nên sử dụng thanh đánh bóng có độ đàn hồi như thanh nứa hoặc thanh tre. Các thanh cứng như gỗ phù hợp hơn để đánh bóng các bề mặt phẳng.
• Dụng cụ mài phải có hình dạng phù hợp và tương đồng với bề mặt khuôn để tránh biến dạng phôi khi mài và không gây vết xước sâu do tác động của dụng cụ mài. Ví dụ, các góc cạnh nhọn của dụng cụ mài có thể tạo ra xước sâu khi mài bề mặt cầu lõm.
• Khi thay đổi các công đoạn mài hoặc loại giấy nhám, nên thay đổi hướng đánh bóng từ 45° đến 90° để có thể phân biệt với các đường đánh bóng từ công đoạn hoặc giấy nhám trước đó.
• Trước khi chuyển từ loại giấy nhám này sang loại khác, bề mặt đánh bóng cần được lau chùi kỹ bằng dung dịch tẩy rửa như giấy 100% cotton thấm cồn. Một hạt sạn nhỏ còn sót lại trên bề mặt khuôn có thể làm hỏng quá trình đánh bóng.
• Quá trình làm sạch cũng rất quan trọng khi chuyển từ đánh bóng bằng giấy nhám sang đánh bóng kim cương. Tất cả các hạt sạn và dầu hỏa phải được làm sạch hoàn toàn trước khi tiếp tục đánh bóng.
• Để tránh làm trầy xước bề mặt phôi, cần đặc biệt lưu ý khi sử dụng giấy nhám #1200 và #1500. Hãy áp dụng lực nhẹ và đánh bóng bề mặt theo phương pháp đánh bóng hai bước. Khi đánh bóng với từng loại giấy nhám, nên thực hiện đánh bóng 2 lần theo 2 hướng khác nhau, mỗi lần quay hai hướng nằm trong khoảng từ 45° đến 90°.

2. Những điểm cần lưu ý sau khi mài và đánh bóng kim cương:

• Đánh bóng phải được thực hiện với áp lực nhẹ nhất có thể, đặc biệt là khi đánh bóng các bộ phận bằng thép đã được tôi cứng trước và đánh bóng bằng bột mài mịn.
• Khi sử dụng bột kim cương dạng sệt #8000 để đánh bóng, tải trọng thông thường dao động từ 100 đến 200 g/cm2. Tuy nhiên, việc duy trì độ chính xác của tải trọng này khá khó khăn. Để kiểm soát dễ dàng hơn, có thể sử dụng một dụng cụ mài với tay cầm nhỏ và mảnh hơn để đảm bảo áp lực mài không quá cao.
• Khi mài và đánh bóng kim cương, không chỉ bề mặt làm việc cần được làm sạch mà cả tay của người thợ cũng phải được làm sạch cẩn thận.
• Mỗi lần đánh bóng không nên kéo dài quá lâu. Thời gian càng ngắn, hiệu quả càng tốt. Nếu quá trình đánh bóng kéo dài quá lâu, có thể gây ra hiện tượng “sần vỏ cam” và “rỗ”.
• Khi kết thúc quá trình đánh bóng, điều quan trọng là đảm bảo bề mặt khuôn được làm sạch và loại bỏ cẩn thận các chất mài mòn và chất bôi trơn. Tốt hơn nữa, có thể sơn một lớp sơn chống gỉ lên bề mặt để bảo vệ.

4. Lưu ý những điểm sau khi đánh bóng khuôn nhựa:

• Đánh bóng trong gia công khuôn nhựa khác biệt đáng kể so với các ngành công nghiệp khác. Đúng hơn, việc đánh bóng khuôn nhựa yêu cầu đạt độ hoàn thiện như một bề mặt gương. Nó đòi hỏi không chỉ việc đánh bóng mà còn các tiêu chuẩn cao về độ phẳng, độ mịn và độ chính xác hình học.
• Đánh bóng bề mặt thường chỉ đòi hỏi bề mặt sáng bóng. Tiêu chuẩn đánh bóng gương được chia thành bốn cấp độ:
  • A0=Ra0.008μm
  • A1=Ra0.016μm
  • A2=Ra0.032μm
  • A3=Ra0.063μm
• Phương pháp đánh bóng điện phân và đánh bóng dòng chất lỏng khó kiểm soát độ chính xác hình học. Các phương pháp như đánh bóng hóa học, đánh bóng siêu âm và đánh bóng từ tính không đáp ứng được yêu cầu về chất lượng bề mặt. Do đó, việc đánh bóng gương các bề mặt khuôn nhựa chủ yếu dựa trên đánh bóng cơ học.

1. Ảnh hưởng của sự khác nhau về độ cứng đến quá trình đánh bóng khuôn:

• Độ cứng càng cao, mài càng khó, nhưng độ nhám sẽ giảm khi đánh bóng.
• Khi độ cứng tăng, thời gian cần để đạt được độ nhám thấp cũng tăng theo.
• Đồng thời, độ cứng càng cao, khả năng đánh bóng quá mức giảm.

2. Ảnh hưởng của tình trạng bề mặt phôi đến quá trình đánh bóng khuôn:

• Trong quá trình phay, lớp bề mặt phôi có thể bị tổn thương do nhiệt, ứng suất bên trong hoặc các yếu tố khác. Các thông số cắt không phù hợp sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình đánh bóng.
• Bề mặt sau gia công EDM khó đánh bóng hơn so với bề mặt sau gia công cắt gọt hoặc xử lý nhiệt thông thường.

5. Một số vấn đề khi đánh bóng khuôn nhựa và cách xử lý

1. Đánh bóng khuôn quá mức

Đánh bóng quá mức là vấn đề thường gặp khi xử lý khuôn nhựa. Khi bị đánh bóng quá mức, bề mặt khuôn có thể trở nên sần sùi và rỗ, làm giảm chất lượng bề mặt.

Vấn đề này thường xảy ra trong quá trình đánh bóng cơ học khi thời gian hoặc lực đánh bóng khuôn vượt quá mức cần thiết.

2. Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng “sần vỏ cam” trên bề mặt khuôn

Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng “sần vỏ cam” trên bề mặt khuôn là do bề mặt khuôn quá nóng hoặc do quá trình đánh bóng kéo dài quá lâu. Điều này thường xảy ra khi áp lực đánh bóng cao và thời gian đánh bóng quá lâu. Các loại thép cứng hơn có thể chịu áp lực đánh bóng cao hơn, trong khi thép mềm dễ bị đánh bóng quá mức hơn.

3. Biện pháp loại bỏ hiện tượng “sần vỏ cam” trên khuôn

Để khắc phục hiện tượng “sần vỏ cam” trên bề mặt khuôn, không nên tăng áp lực đánh bóng hoặc kéo dài thời gian đánh bóng khuôn. Thay vào đó, có thể áp dụng các biện pháp sau:

1. Sử dụng cỡ hạt mài lớn hơn một chút so với kích thước trước đó để làm sạch bề mặt lỗi. Sau đó, thực hiện quá trình mài với lực nhẹ và đều tay hơn.
2. Giảm độ căng ở nhiệt độ thấp hơn 25°C so với nhiệt độ tôi thép, sau đó mài với hạt mài mịn nhất trước khi đánh bóng đến khi đạt kết quả mong muốn. Cuối cùng, đánh bóng bằng lực nhẹ hơn.

Hiện tượng rỗ trên bề mặt phôi thường xảy ra do tạp chất kim loại trong thép bị kéo ra khỏi bề mặt trong quá trình đánh bóng khuôn, tạo ra các vết rỗ. Các nguyên nhân chính gây ra hiện tượng này bao gồm áp suất đánh bóng quá lớn và thời gian đánh bóng quá lâu, phôi không đủ tinh khiết với hàm lượng tạp chất cao, bề mặt khuôn bị rỉ sét và các phần cháy chưa được loại bỏ.

4. Để loại bỏ hiện tượng rỗ trên bề mặt, có thể áp dụng các biện pháp sau:

1. Mài lại bề mặt một cách cẩn thận. Sử dụng kích thước hạt mài lớn hơn một chút so với kích thước trước đó và sử dụng đá mài dầu mềm và sắc nét cho bước mài cuối cùng trước khi đánh bóng  khuôn lại.
2. Tránh sử dụng vật dụng đánh bóng mềm khi kích thước sạn nhỏ hơn 1mm.

Sử dụng lực đánh bóng tối thiểu và thời gian đánh bóng ngắn nhất có thể.

 

5. Trên bề mặt khuôn sau khi đánh bóng gương vẫn còn nhiều vết xước li ti

Sau quá trình đánh bóng, bề mặt khuôn vẫn có thể xuất hiện những vết xước nhỏ. Mặc dù chúng khó nhìn thấy khi nhìn trực diện, nhưng khi chiếu sáng góc thích hợp, chúng trở nên rõ ràng.

Nguyên nhân chính gây ra vấn đề này là do quá trình đánh bóng khuôn cuối cùng chưa đạt kích thước hạt mong muốn, sử dụng bột đánh bóng kém chất lượng chứa nhiều tạp chất, hoặc môi trường làm việc không đảm bảo độ sạch.

Để khắc phục tình trạng này, có thể thực hiện các biện pháp sau:

1. Sử dụng bột kim cương chất lượng cao từ các thương hiệu uy tín.
2. Sử dụng hạt mài nhỏ hơn để loại bỏ các vết xước nhỏ. Kích thước hạt có thể giảm xuống 1μm hoặc 0.5μm.
3. Tiến hành quá trình đánh bóng trong môi trường phòng sạch.

Trong việc sản xuất khuôn mẫu, độ chính xác là rất quan trọng, đặc biệt đối với các sản phẩm yêu cầu chất lượng bề mặt và kích thước chính xác.