لپینگ

لپینگ یک روش براده برداری پرداخت است که در آن یک سنگ ساینده (lap) با سرعت کم در حال گردش بوده و همزمان با فشار کم به سطح قطعه کار فشرده می‌شود و بین سطح سنگ و سطح قطعه کار دوغاب مواد ساینده (Slury) شارژ شده است. پس از این عملیات، سطح قطعه کار کاملا صیقلی است.. با توجه به گردش قطعه کار و ابزار که باعث تغییر سطح تماس دائمی بین آنها می‌شود، از سطوح تخت یا گرد قطعات فلزی به طور ظریفی براده برداری می‌کند؛ و صافی سطح و دقت ابعادی در این فرایند بسیار عالی بوده و با توجه به سرعت و فشار پایین، سطوح قطعه کار پس از لپینگ کاملا یکنواخت و صیقلی خواهند بود. اغلب قطعات فلزی و غیر فلزی را می‌توان به خوبی با عملیات لپینگ صیقل کاری کرد. کیفیت پرداخت سطوح پس از لپینگ، بین ۶/۰ الی ۰۰۶/۰ میکرون می‌باشند.
مزایا و معایب
با این فرایند می‌توان قطعاتی که قبلا سنگ خورده‌اند! را برای پرداخت نهایی از ۵ تا ۲۰ میکرون براده برداری کرد و سطح بسیار صیقلی به دست آورد.
در این روش، تنشهای سطحی قطعه از بین می‌رود ولی احتمال نفوذ مواد ساینده در سطح قطعه وجود دارد.
انواع روش‌های لپینگ
لپینگ تخت یک طرفه
لپینگ دوطرفه موازی
لپینگ استوانه‌ای داخلی و خارجی
اصول اجرای عملیات لپینگ به این ترتیب است که ابتدا روی قطعه کار و صفحه گرد دواری که صفحه لپینگ نامیده می‌شود را آب مواد ساینده، با دانه بندی خیلی ظریف (ذرات نمره ۲۰۰ تا ۶۰۰) به همراه روغن یا نفت یا مواد متناسب دیگر قبل از شروع کار بوسیله قلم مو مالیده یا ریخته می‌شود.
در لپینگ تخت یک طرفه، قطعه کار روی سنگ گردان قرار داده می‌شود و برای تامین فشار وزنه‌ای روی آن قرار می‌گیرد. برای آنک قطعه به همراه سنگ نچرخد قطعه کار را درون حلقه‌هایی مهار می‌کنند. این حلقه‌ها که به آنها قفسه می‌گویند، حرکت دورانی خارج از مرکز داشته و قطعه را در راستای شعاعی روی سنگ حرکت می‌دهد. این ماشین می‌تواند چند قطعه را به طور همزمان لپینگ کند.
دوغاب هم به همراه ذرات ساینده موجود در آن، بصورت قشری مایع بین سطوح کار و ابزار لپینگ قرار گرفته و به تدریج براده‌های ریزی از قطعه کار برمی‌دارد، در اثر تغییر جهت مداوم حرکت لغزشی ذرات، از حرکت غلطکی یکنواخت دانه‌ها ممانعت بعمل آمده و در نتیجه جلوگیری کردن از چرخش ذرات مزبور، از دو طرف سطوح لغزشی عملی مشابه شابر زنی را اجرا می‌کنند.
نیروی فشاری مورد نیاز بین سطوح تماس نیز بوسیله یک وزنه تامین می‌شود که البته ممکن است بجای وزنه از سیلندرهای اعمال فشار نیز استفاده شود. سرعت محیطی مناسب لپینگ در حدود ۱۰ تا ۲۰ متر بر دقیقه می‌باشد که برای حصول پرداخت بسیار عالیتر لازم است از مقدار سرعت محیطی کاسته شود.
در لپینگ دوطرفه موازی، قطعه کار بین دو صفحه یک فیکسچر مخصوص قرار گرفته و به کمک یک دیسک کوچک در مرکز فیکسچر تنظیم می‌شود.
در لپینگ قطعات استوانه‌ای، قطعه کار می‌چرخد و رینگ مخصوص در طول آن جابه‌جا می‌شود
مواد ساینده و مواد حمل کننده آن
مواد لپینگ با توجه به جنس و نوع سطحی از قطعه کار که باید پرداخت شود، انتخاب می‌گردد. برای پیش پرداخت فولادهای آبداده شده یا بدون آب و همچنین چدنها و برنزها، پودر کروند یا اکسید آلومینیوم (آلومینا) با دانه‌های بسیار ریز و برای آخرین پرداخت از اکسید کروم (با رنگی متمایل به سبز) استفاده می‌شود. چنانچه سطوح کار فوق‌العاده سخت باشد، گرد الماس برای اینگونه موارد کاربرد خواهد داشت. از سیلیکون کارباید برای لپینگ ابزارها و قالبها و لپینگ خشن فولادهای ابزار استفاده می‌شود. از کروندوم برای لپینگ خشن و ظریف فولادهای نرم، از لعل برای لپینگ ظریف برنج و برنز، از فریک اسید برای صیقل کاری فلزات نرم، از اکسید آلومینیوم برای لپینگ ظریف فولاد نرم و فلزات غیر آهنی و از الماس برای لپینگ مواد سخت استفاده می‌شود.
در عملیات لپینگ، اندازه دانه‌های ساینده معمولا از ۲۰۰ (تعداد در هر اینچ مربع) تا ۱۰۰۰ تغییر می‌کند. برای مواد سخت‌تر، از دانه‌های ریزتر استفاده می‌شود تا پرداخت سطحی بهتری بدست آید.
سیال حمل کننده ذرات ساینده از اصطحکاک فلزی بین ابزار لپینگ و قطعه کار جلوگیری کرده و در عین حال عاملی برای خنک کاری و روغن کاری دانه‌های ساینده محسوب می‌شود. در ضمن، دانه‌های فرسوده و مواد ساییده شده را از سطوح کار تمیز می‌کنند. مواد حمل کننده‌ای که بیشتر از همه در عملیات لپینگ از آنها بهره‌گیری می‌شود عبارتند از: نفت سفید، روغن، تربانتین، تالک، بنزن، بنزول، آب سود دار، الکل و .. . سیالات غلیظ قشر ضخیمی را به وجود می‌آورند؛ که در چنین شرایطی دانه‌های ساینده بدون داشتن خاصیت برشی، غوطه ور خواهند ماند و از کارایی آنها به میزان زیادی کاسته می‌شود. ماده‌هایی که از همه بیشتر کاربرد دارد مخلوطی است از نفت و یک نوع روغن خاص به نام گلایتون. هنگامی که نفت از حد معمول بیشتر باشد، برش تیز بوده و در مواردی که میزان روغن زیاد‌تر باشد، برش ظریفتر انجام گرفته و خراشهای بجا مانده کاهش می‌یابد. امروزه برای لپینگ موادی مانند آلومینیوم، برنج و مس از ترکیبات محلول در آب و برای چدن و فولاد از ترکیبات حاوی روغن غلیظ یا گریس استفاده می‌کنند.
ابزار لپینگ
وظیفه اصلی ابزار لپینگ فشردن دانه‌های ساینده به قطعه کارها بوده و می‌بایست آنها را طوری هدایت کنند که فرم دقیق ابزار بر سطح مورد نظر منتقل شود. ابزارهای لپینگ خیلی ساده هستند یعنی ابزار از صفحه گردان که با ذرات ساینده پوشیده شده است، یک حلقه کنترل یا همان قفس لپینگ و یک وزنه که قطعه کار را با فشار خاصی روی ابزار نگهدارد، تشکیل شده است.
لازم است که چنین ابزارهایی حدالامکان نسبت به قطعه کار نرم‌تر انتخاب گردند تا به هنگام اعمال فشارهای کم، گیرایی کاملا دقیق ابزار ساینده عاید شود؛ ولی این نرمیت نباید به حدی باشد که به سرعت فرم اصلی خود را از دست بدهد؛ و در ضمن نباید خلل و فرجی در سطوح ابزار دیده شود. زیرا وجود آنها موجب چسبیدن براده‌های بسیار ظریف به طور محکم به صفحه لپینگ شده و در نتیجه کیفیت سطح مطلوب حاصل نخواهد گردید.
چدن‌های خاکستری پرلیتی ویژه‌ای که در عین حال از تراکم خوبی برخوردار هستند، می‌توانند ماده مناسبی برای ساختن ابزارهای لپینگ سطوح صاف، گلویی‌های مختلف، درن‌ها و غیره محسوب شوند که درجه سختی آنها در حدود ۱۴۰ تا ۲۰۰ برینل می‌باشد. معمولا قطعاتی با فرم‌های استوانه‌ای، کروی و تخت را می‌توان با عملیات لپینگ صیقل کاری نمود. ابعاد قطعه کار بستگی به ابعاد و قابلیت‌های ماشین لپینگ دارد. عموما قطعاتی با طول ۵۰ تا ۲۰۰ میلی‌متر و قطر ۶ تا ۵۰۰ میلی‌متر را با ماشین‌های لپینگ معمولی می‌توان صیقل داد. برای لپینگ سطوح موازی دو طرف یک قطعه کار، قطعه کار بین دو صفحه یک فیکسچر مخصوص قرار گرفته و به کمک یک دیسک کوچک در مرکز فیکسچر تنظیم می‌شود. قطعات تحت زاویه کوچکی نسبت به محور قرار می‌گیرند تا براده برداری بصورت یکنواخت انجام شود.
تاثیرات لپینگ بر روی جنس قطعه کار
قابلیت لپینگ مواد سخت، مانند چدن، فولاد نرم، فولاد زنگ نزن و فولادهای ابزار در حد خوب و عالی است. لپینگ مواد نرم نظیر برنج و آلومینیوم نیز نتایج رضایت بخشی دارد.
لپینگ اثرات اندکی نیز بر روی خواص مواد می‌گذارد. یکی از مزایای لپینگ، آزاد کردن تنشهای سطحی قطعه کار است. در عملیات لپینگ مواد نرم ممکن است ذرات ساینده به داخل سطح قطعه نفوذ کنند که این پدیده نیز یک عیب محسوب می‌شود. همچنین لپینگ اثری بر خوص فیزیکی و شیمیایی ماده ندارد.
عوامل موثر در فرایند لپینگ
عوامل موثر در فرایند به طور خلاصه عبارتند از: دانه بندی ذرات ساینده، جنس صفحه لپینگ، سرعت گردشی سنگ و قطعه کار، فشار روی قطعه کار، جنس قطعه کار، سختی قطعه کار، تعداد قطعاتی که همزمان لپینگ می‌شوند، زمان لپینگ، تمیزی محیط کار، فشار و سرعت و توان لپینگ
در لپینگ سطوح دو طرف قطعه کار، فشار اعمالی به قطعه کار برای مواد نرم ۹٫۶ تا ۲۰ کیلو پاسکال و برای مواد سخت ۲۰ الی ۷۰ کیلو پاسکال باید باشد. سرعت لپینگ نیز باید بین ۹۰ تا ۲۴۰ دور بر دقیقه در نظر گرفته شود. توان مورد نیاز در این عملیات پایین است. این توان به جنس قطعه کار، فشار اعمالی و سرعت لپینگ بستگی دارد.
عوامل هزینه
در برآورد هزینه در عملیات لپینگ باید به زمان لپینگ هر قطعه، زمان تعویض ابزار، زمان تنظیم، هزینه مستقیم نیروی انسانی، هزینه بالاسری و هزینه استهلاک ماشین و ابزار توجه کرد.
عملیات لپن
عملیات لپن را می‌توان به دو گروه کلی زیر تقسیم نمود:
۱)لپن دستی:
در کل روش آسانی به شمار می‌آید و با وسائل نسبتا ساده‌ای قابل اجراست. به نحوی که در لپن کاری مسطح، قطعه کار بر روی صفحه لپن در شرایطی که بر روی سطوح پرداخت شونده‌اش مواد یا مخلوط لپن مالیده شده است، بوسیله دست در مسیرهای دایره‌ای شکل یا لغزشی و در امتداد خطوط نامنظم حرکت داده می‌شود و طوری این عمل را انجام می‌دهند که سطوح تماس همواره در حال تعویض باشند و چنانچه لپن کاری خارجی و داخلی قطعات مدور مد نظر باشد، به درن‌های ویژه‌ای نیاز خواهد بود. امکان دارد که قطعات گرد لپن کاری را با استفاده از ماشین‌های تراش معمولی یا ماشین‌های مته که درون لپن را وادار به چرخش می‌کند، اجرا نمایند.
۲)لپن ماشینی:
در سری سازی یا تولید انبوه از ماشین‌هایی که برای عملیات لپن طراحی و ساخته شده‌اند بهره‌گیری می‌کنند. بسته به این که قطعات گرد یا تخت باشند، دارای صفحه لپن و ابزار لپن متناسب می‌باشند.
قطعات کار در قالبها یا قفس لپن که همانند گیره‌ای عمل می‌کنند، محکم گردیده و مابین سطوح پرداخت شونده و ابزار پرداخت کاری، ماده لپن با قلمو مالیده شده یا بوسیله پمپ این عمل انجام می‌گیرد و به هنگام سایش پرداختی صفحه یا چرخ رویی به سمت پایین می‌آید و در نتیجه سنگینی خودش و نیز فشار اضافی دیگر که به آن اعمال می‌شود به طرف کار فشرده شده و قالبهای نگهدارنده قطعه کار همراه آنها، به غیر از حرکت دورانی دسته جمعی، دارای حرکت لنگ نیز خواهند بود و در عین حالی که غلط می‌زنند، حرکت لغزشی هم خواهند داشت.
سنگ‌زنی
هونینگ