폴리싱은 물리적인 기계 또는 화학 약품을 사용하여 물체 표면의 거칠기를 줄이는 공정입니다. 폴리싱 기술은 주로 정밀 기계 및 광학 산업에서 사용되며, 폴리싱 후의 작업물 표면은 매끄럽고 우수한 반사 효과를 갖습니다.
금형을 폴리싱하는 목적은 주로 두 가지입니다. 첫째는 플라스틱 금형의 광택을 높여 외관을 아름답게 하는 것이고, 둘째는 제품이 금형에서 쉽게 이형되도록 하기 위한 것입니다. 폴리싱을 진행할 때 일반적으로는 먼저 거친 오일스톤을 사용하여 기계 가공된 금형 캐비티 표면을 거칠게 연마하여 가공 공구 자국을 제거합니다. 그 다음에는 더 고운 오일스톤을 사용하여 거친 오일스톤 자국을 제거하고, 이후에는 고운 사포로 오일스톤 연마 표면을 다시 연마합니다. 마지막 단계에서는 폴리싱 페이스트나 연마 페이스트를 사용하여 금형 캐비티 표면을 정밀하게 폴리싱함으로써 거울처럼 반짝이는 광택 효과를 얻을 수 있습니다.
일상생활에서 흔히 볼 수 있는 플라스틱 금형에는 여섯 가지 주요 폴리싱 방식이 있습니다:
1、기계 폴리싱
기계 폴리싱은 절삭 또는 재료 표면의 소성 변형을 통해 돌출된 부분을 제거하여 매끄러운 표면을 얻는 폴리싱 방법입니다. 일반적으로 오일스톤, 양모 휠, 사포 등을 사용하며, 주로 수작업으로 진행됩니다. 회전체 표면과 같은 특수 부품에는 회전대 등의 보조 도구를 사용할 수 있습니다. 표면 품질 요구가 높은 경우에는 초정밀 폴리싱 방법을 사용할 수 있습니다. 초정밀 폴리싱은 특수 제작된 연마 도구를 연마제가 포함된 연마액과 함께 사용하여, 가공할 표면에 강하게 눌러 고속 회전 운동을 하면서 수행됩니다. 이 기술을 통해 Ra 0.008μm 이하의 표면 거칠기를 달성할 수 있으며, 이는 다양한 폴리싱 방법 중 가장 높은 수준입니다. 광학 렌즈 금형에는 이러한 방법이 자주 사용됩니다.
2、화학 폴리싱
화학 폴리싱은 재료가 화학 용액 내에서 표면의 미세하게 돌출된 부분이 움푹 들어간 부분보다 먼저 용해되도록 하여, 매끄러운 표면을 얻는 방법입니다. 이 방법의 주요 장점은 복잡한 장비가 필요 없고, 복잡한 형상의 공작물도 폴리싱할 수 있으며, 여러 개의 공작물을 동시에 처리할 수 있어 효율이 높다는 점입니다. 화학 폴리싱의 핵심은 폴리싱 액의 조제가 중요하다는 것입니다. 화학 폴리싱으로 얻을 수 있는 표면 조도는 일반적으로 10 μm 수준입니다.
3、전해 폴리싱
전해 폴리싱은 기본적으로 화학 폴리싱과 유사하며, 재료 표면의 미세하게 돌출된 부분을 선택적으로 용해시켜 표면을 매끄럽게 만드는 방식입니다. 화학 폴리싱과 비교했을 때, 음극 반응의 영향을 제거할 수 있어 더욱 우수한 효과를 얻을 수 있습니다. 전해 폴리싱 과정은 두 단계로 나뉩니다:
(1)거시적 평탄화 단계에서는 용해 생성물이 전해액으로 확산되며, 재료 표면의 기하학적 거칠기가 감소합니다 (Ra > 1μm).
(2)미세 광택 단계에서는 양극 분극 상태에서 표면의 광택이 향상되며, Ra < 1μm 수준으로 개선됩니다.
4、초음파 폴리싱
공작물을 연마재 현탁액에 넣고 초음파장이 형성된 환경에 함께 두면, 초음파의 진동 작용으로 연마 입자가 공작물 표면을 연마하고 폴리싱하게 됩니다.초음파 가공은 거시적인 힘이 작기 때문에 공작물에 변형을 일으키지 않지만, 공구의 제작과 설치가 비교적 까다롭습니다. 초음파 가공은 화학적 또는 전해 가공 방법과 결합하여 사용할 수 있습니다. 용액의 부식이나 전해 반응을 기반으로,초음파 진동을 가하여 용액을 교반함으로써 공작물 표면의 용해 생성물을 제거하고, 표면 근처의 부식이나 전해 반응을 균일하게 만듭니다. 또한, 초음파의 캐비테이션 효과는 부식 과정을 억제하여 표면을 더욱 광택 있게 만드는 데 도움이 됩니다.
5、유체 폴리싱
유체 폴리싱은 고속으로 흐르는 액체와 그 안에 포함된 연마 입자가 공작물 표면을 세척하듯이 연마하여 폴리싱 효과를 얻는 방법입니다. 주요 방식으로는 연마재 분사 가공, 액체 분사 가공, 유체 동력 연마 등이 있습니다. 유체 동력 연마는 유압을 통해 연마 입자를 포함한 유체 매체를 공작물 표면에 고속 왕복 흐르게 하여 가공하는 방식입니다. 사용되는 매체는 낮은 압력에서도 잘 흐르는 특수 화합물(폴리머 상태의 물질)을 기반으로 하며, 여기에 연마재를 혼합하여 사용합니다. 연마재로는 탄화규소나 다이아몬드 파우더가 사용됩니다.
6、자기 연마 폴리싱
자기 연마 폴리싱은 자기장을 이용해 자성 연마재가 연마 브러시를 형성하여 공작물을 연마하는 방식입니다. 이 방법은 가공 효율이 높고 품질이 우수하며, 가공 조건을 쉽게 제어할 수 있고 작업 환경도 우수합니다. 적절한 연마재를 사용하면 표면 거칠기를 Ra 0.1μm 수준까지 달성할 수 있습니다.
