Lapovanie

Lapovanie je druh strojového obrábania. Patrí pod brúsenie a leštenie. Neupravuje sa ním geometria ale drsnosť materiálu. Je jednou z dokončovacích metód obrábania povrchu materiálov. Ide o jemný pracovný postup, pri ktorom je pri vysokej kvalite povrchu dosahovaný aj vysoký stupeň presnosti tvaru. Lapovanie predstavuje brúsenie povrchu výrobku jemným brúsnym materiálom, ktorý je voľne nanášaný v lapovacej kvapaline (napr. olej, petrolej) alebo paste (napr. parafín, stearín) s rozptýleným jemným brusivom, ktoré je nanášané na lapovaciu plochu. V priebehu lapovania dochádza k odrezávaniu vrcholkov nerovností brúsnymi zrnkami. Pohyb brúsnych zŕn vyvoláva lapovací nástroj pohybujúci sa proti lapovacej ploche v meniacich sa dráhach pri tlaku 12 až 40 MPa.

Lapping Machine and Retention Jig

Interferometrické sklenené kalibre

Na rozdiel od brúsenia kotúčmi s rovnakým typom a veľkosťou brusiva, vznikajú pri lapovaní podstatne jemnejšie ryhy. Na dosiahnutie, čo najväčšej kvality povrchu je potrebné zosúladiť opracovávaný dielec s druhom lapovacej dosky a s vhodným lapovacím prostriedkom a jeho riedením.Dosahuje sa ním až zrkadlový lesk materiálu.

Použitie

Používa sa pri klzných plochách, kde musí byť vysoká tesnosť ako napr. pumpy a hydraulické/pneumatické valce. Znižuje opotrebovanie a odolnosť proti opotrebeniu. Presnosť býva rádove mikrometre. Dosahuje sa zhruba drsnosť R_a ~ 0,02 – 0,005 μm.

V praxi sa lapovanie využíva aj pri zvyšovaní úsťovej rýchlosti zbraní alebo pri vylepšovaní chladiacich účinkoch, resp. chladiaceho potenciálu chladiča a zlepšenia výkonu procesorov. Pre využitie lepšieho chladiaceho potenciálu chladiča je veľmi dôležitý kontakt medzi chladičom a procesorom. Chladič je primontovaný k procesoru tak, aby čo najlepšie dosadal svojou styčnou plochou na IHS (heatspreader). Pre vyplnenie mikroskopických medzier a nerovností je používaná teplovodivá pasta, ktorá zaisťuje ďaleko lepšiu tepelnú vodivosť, ako obyčajný vzduch v našom okolí. Pokiaľ však dosiahneme ešte hladší povrch, použitá vrstva teplovodivej pasty bude tenšia, plochy budú lepšie dosadať a tepelný odpor spojenia bude menší. Výsledkom bude nižšia teplota procesoru rádovo o 2 až 5 °C. Z praxe sú známe výsledky zlepšenia až o 9, či 14 °C pri lapovaní povrchu chladiča. Lapovaním povrchu procesora a chladiča teda dokážeme zlepšiť prenos generovaného tepla a znížiť tak teplotu čipu.

Materiál

Brúsny materiál je obyčajne jemný prášok rozpustený v lapovacom oleji (lapovacia pasta). Brúsne zrnká sa po materiáli kotúlajú a preto materiál aj obrusujú ale skôr zahladzujú.Najmä na tvrdé materiály ako oceľ, sklo, keramika ale aj diamant.

Pre leštenie na zrkadlový povrch sa používa horčík, oxid železnatý a pod. Funkčné plochy lapovacích nástrojov bývajú zhotovované z medi, bronzu, olova, liatiny, mäkkej alebo kalenej ocele alebo plastov. Lapovacia pasta, používaná pri zabrusovaní nerovností plôch je riedená ropnými produktmi alebo vodou. Brúsny materiál tvoria napríklad zrnká karborunda SiC, korundu Al₂O₃ alebo diamantový prach. Pre veľmi jemné lapovanie sa používa železitá červeň Fe₂O₃, hydroxid železitý FeOH₃, oxid chrómu Cr₂O₃ alebo viedenské vápno.

Lapovacím nástrojom môže byť lapovací tŕň, lapovacie puzdro, alebo lapovací kotúč.

Lapovací prášok býva mäkší ako lapovaný materiál, v opačnom prípade ostáva v obrobku a takmer sa nedá odstrániť.

Pri hrubom lapovaní sa využíva veľkosť zŕn 48, pri strednom 80 až 120 a pri jemnom 600. Lapuje sa ručne, alebo strojne. Strojné lapovanie je určené pre väčšie množstvo súčiastok (až 100ks). Princíp mechanického lapovania sa využíva pri niektorých špeciálnych aplikáciách na zložité tvary súčiastok. Ide o lapovanie:

• lapovanie diamantovými práškami,
• magnetické a ultrazvukové lapovanie,
• lapovanie prúdom kvapaliny.

Kontrola kvality

Kontrola kvality sa robí

• drsnomerom
• interferometricky – na lapovaný povrch sa priloží interferometrický kaliber, čo je vlastne dokonale vyhladené priehladné homogénne teleso so známym indexom lomu, rozhranie kalibru a lapovaného povrchu sa potom správa ako tenká vrstva, po osvetlení dokonale koherentným svetlom vidieť pásy, ktorých rozostup ukazuje drsnosť.