Kimyasal frezeleme - Chemical milling

Kimyasal öğütme veya endüstriyel aşındırma , istenen şekle sahip bir nesne oluşturmak için malzemeyi çıkarmak için sıcaklık ayarlı aşındırma kimyasalları banyolarının kullanıldığı çıkarmalı üretim sürecidir. Kimyasal aşındırma için diğer isimler arasında fotoğraf aşındırma, kimyasal aşındırma, foto kimyasal aşındırma ve fotokimyasal işleme yer alır . Diğer malzemeler giderek daha önemli olsa da, çoğunlukla metallerde kullanılır. Metal üzerine gravürlemeye alternatif olarak Rönesans döneminde geliştirilen zırh-dekorasyon ve baskı gravür işlemlerinden geliştirilmiştir . İşlem esas olarak kesme alanlarının, kesilecek alandaki malzeme ile reaksiyona giren ve katı malzemenin çözünmesine neden olan aşındırıcı olarak bilinen aşındırıcı bir kimyasalla yıkanmasını içerir; Malzemenin belirli alanlarını direnç olarak korumak için maske olarak bilinen inert maddeler kullanılır .

Tarih

Çelik, pirinç, deri ve tekstilden yapılmış, kazınmış ve kısmen paslanmış ve yaldızlı yarım zırh

Laktik asit ve sitrik asit gibi organik kimyasallar, sirkenin kurşunu aşındırmak ve beyaz kurşun olarak da bilinen ceruse pigmentini oluşturmak için kullanıldığı MÖ 400 kadar erken bir tarihte metalleri aşındırmak ve ürünler oluşturmak için kullanılmıştır . Modern kimyasal öğütme yöntemlerinin çoğu, alkalin aşındırıcıları içerir; bunlar MS birinci yüzyılda kullanılmış olabilir.

Güçlü mineral asitler kullanılarak yapılan zırh aşındırma, on beşinci yüzyıla kadar geliştirilmemiştir. Tuz, kömür ve sirke ile karıştırılmış asitler, keten tohumu yağlı boya ile boyanmış plaka zırhına uygulandı. Ezici, korunmasız alanları ısırır ve boyalı alanların kabartma olarak yükseltilmesine neden olur . Bu şekilde aşındırma, zırhın sanki kesin bir gravürle, ancak yükseltilmiş çapaklar olmadan süslenmesine izin verdi ; zırhın bir gravür aletinden daha yumuşak olması gerekliliğini de önlüyordu. On yedinci yüzyılın sonlarında, ölçüm aletleri üzerindeki dereceleri üretmek için dağlama kullanılmaya başlandı; dağlamanın üretebileceği çizgilerin inceliği, daha önce mümkün olandan daha kesin ve doğru aletlerin üretilmesine izin verdi. Kısa bir süre sonra, top ve topçu operatörleri için yörünge bilgi plakalarını oymaya alıştı ; kağıt, savaşın zorluklarına nadiren dayanabilirdi, ancak kazınmış bir levha oldukça dayanıklı olabilir. Genellikle bu tür bilgiler (normalde değişen işaretler), stiletto hançerler veya kürekler gibi ekipmanlara kazınmıştır .

1782'de John Senebier, bazı reçinelerin ışığa maruz kaldıklarında terebentin için çözünürlüklerini kaybettiğini keşfetti; yani sertleştiler. Bu , bir malzemenin tüm yüzeyine sıvı bir maskenin uygulandığı ve UV ışığına maruz bırakılarak maskelenecek alanın ana hatlarının oluşturulduğu fotokimyasal frezelemenin geliştirilmesine izin verdi . Foto-kimyasal frezeleme, fotoğraf yöntemlerinin geliştirilmesinde yaygın olarak kullanıldı ve ışığın metal plakalar üzerinde izlenimler yaratmasına izin verdi.

Ticari parçaları frezelemek için kimyasal aşındırmanın ilk kullanımlarından biri, 1927'de İsveçli Aktiebolaget Separator şirketinin filtrelerdeki boşlukları kimyasal olarak frezeleyerek kenar filtreleri üretme yönteminin patentini aldığı zamandı. Daha sonra, 1940'larda, çok sert metallerin ince numunelerini işlemek için yaygın olarak kullanılmaya başlandı; Şimler oluşturmak, ısı perdelerini ve diğer bileşenleri kaydetmek için sac levha, folyo ve altlık stokunu kesmek için her iki taraftan foto-aşındırma kullanıldı.

Uygulamalar

Aşındırma, baskılı devre kartı ve yarı iletken imalat endüstrilerinde uygulamalara sahiptir. Ayrıca havacılık endüstrisinde, büyük uçak bileşenlerinden, füze kaplama panellerinden ve uçak gövdeleri için ekstrüde parçalardan sığ malzeme katmanlarını çıkarmak için kullanılır. Dağlama, entegre devreler ve Mikroelektromekanik sistemler üretmek için yaygın olarak kullanılmaktadır . Standart, sıvı bazlı tekniklere ek olarak, yarı iletken endüstrisi yaygın olarak plazma aşındırma kullanır .

süreç

Kimyasal frezeleme normalde beş adımda gerçekleştirilir: temizleme, maskeleme, kazıma, dağlama ve maskeleme. Kimyasal öğütme işleminin videosu Video hakkında daha fazla bilgi edinin

Temizlik

Temizleme , aşındırılacak yüzeyin bitmiş parçanın kalitesini olumsuz yönde etkileyebilecek kirleticilerden arındırılmasını sağlamaya yönelik hazırlık sürecidir. Yanlış temizlenmiş bir yüzey, maskenin zayıf yapışmasına neden olarak alanların hatalı şekilde dağlanmasına veya düzgün olmayan aşındırma hızının hatalı nihai boyutlara yol açmasına neden olabilir. Yüzey gelen yağ, yağ, primer kaplamaların, işaretleme ve diğer tortu arındırılmış tutulmalıdır işaretleme , ölçek (oksidasyon) işlemi ve diğer yabancı maddeler temizlenmelidir. Çoğu metal için bu adım, aşındırılacak yüzeye bir çözücü madde uygulanarak ve yabancı kirleticileri yıkayarak gerçekleştirilebilir. Malzeme ayrıca alkali temizleyicilere veya özel oksitleyici çözeltilere daldırılabilir. Modern endüstriyel kimyasal aşındırma tesislerinde, insan derisinden gelen yağlar yüzeyi kolayca kirletebileceğinden, iş parçasının bu işlemden sonra asla doğrudan ele alınmaması yaygın bir uygulamadır.

maskeleme

Maskeleme , sadece istenen alanların dağlanmasını sağlamak için maskeleme malzemesinin yüzeye uygulanması işlemidir. Sıvı maskeler, parçanın açık bir maskeleyici tankına daldırıldığı ve ardından maskenin kurutulduğu daldırma maskeleme yoluyla uygulanabilir. Maskant, akış kaplaması ile de uygulanabilir: sıvı maskant, parçanın yüzeyi üzerine akıtılır. Bazı iletken maskants tarafından da uygulanabilir elektrostatik olarak , elektrik yükleri bu malzemenin yüzeyi üzerine püskürtülür olarak maskant parçacıklarına uygulanmıştır. Yük, maske partiküllerinin yüzeye yapışmasına neden olur.

Maske çeşitleri

Kullanılacak maske, öncelikle malzemeyi aşındırmak için kullanılan kimyasala ve malzemenin kendisine göre belirlenir. Maskeleyici malzemenin yüzeyine yapışmalı ve ayrıca iş parçasını korumak için aşındırıcı ile ilgili olarak kimyasal olarak yeterince inert olmalıdır. Çoğu modern kimyasal öğütme işlemi, yaklaşık 350 g cm ^-1 yapışma özelliğine sahip maskeleyiciler kullanır ; yapışma çok güçlüyse, kazıma işleminin gerçekleştirilmesi çok zor olabilir. Yapışma çok düşükse, aşındırma alanı kesin olarak tanımlanmayabilir. Çoğu endüstriyel kimyasal öğütme tesisi, neopren elastomerlere veya izobütilen-izopren kopolimerlerine dayalı maskeler kullanır .

karalama

Kazıma , kazınacak alanlardaki maskenin çıkarılmasıdır. Dekoratif uygulamalar için bu genellikle bir kazıma bıçağı, aşındırma iğnesi veya benzeri bir alet kullanılarak elle yapılır; modern endüstriyel uygulamalar, bir şablon yardımıyla bir operatörün çizim yapmasını içerebilir veya işlemi otomatikleştirmek için bilgisayar sayısal kontrolünü kullanabilir. Çoklu aşındırma aşamalarını içeren parçalar için renk kodlarını ve benzer cihazları kullanan karmaşık şablonlar kullanılabilir.

dağlama

Dağlama , parçanın kimyasal banyoya daldırılması ve kimyasalın frezelenecek parça üzerindeki etkisidir. Kimyasal banyoya daldırılarak harcanan süre, ortaya çıkan dağlamanın derinliğini belirler; bu süre aşağıdaki formülle hesaplanır:

E={\frac {s}{t}}

burada E , aşındırma oranıdır (genellikle aşındırma hızı olarak kısaltılır ), s gerekli kesme derinliğidir ve t , toplam daldırma süresidir. Aşındırma hızı, aşındırıcının konsantrasyonu ve bileşimi, aşındırılacak malzeme ve sıcaklık koşulları gibi faktörlere bağlı olarak değişir. Tutarsız doğası nedeniyle, aşındırma hızı genellikle aşındırma işleminden hemen önce deneysel olarak belirlenir. Aynı malzeme spesifikasyonuna, ısıl işlem koşuluna ve yaklaşık olarak aynı kalınlığa sahip kesilecek malzemenin küçük bir numunesi belirli bir süre için dağlanır; Bu süreden sonra aşındırma derinliği ölçülür ve zamanla aşındırma oranını hesaplamak için kullanılır. Alüminyum yaygın olarak yaklaşık 0.178 cm/sa ve magnezyum yaklaşık 0.46 cm/sa hızlarda dağlanır.

maskeleme

Demasking , etchant ve maskant kısımlarını temizleme işlemidir. Etchant genellikle temiz, soğuk su ile yıkanarak uzaklaştırılır. Dağlama işleminin malzemenin yüzeyinde bir oksit filmi bıraktığı yaygın durumda bir oksitleyici banyo da gerekli olabilir. Maskeyi çıkarmak için çeşitli yöntemler kullanılabilir, en yaygını kazıma aletleri kullanılarak elle çıkarılmasıdır. Bu genellikle zaman alıcı ve zahmetlidir ve büyük ölçekli süreçler için otomatikleştirilebilir.