Фотохимическая обработка - Photochemical machining
Фотохимическая обработка (PCM), также известный как фотохимическое измельчение или фототравление, это химическое измельчение процесс, используемый для изготовления компонентов из листового металла с использованием фоторезист и травители для коррозионного машина далеко выбранные районы. Этот процесс возник в 1960-х годах как ответвление индустрии печатных плат. Фототравление позволяет производить очень сложные детали с очень мелкими деталями точно и экономично.
Этот процесс может предложить экономичные альтернативы штамповка, штамповка, лазер или же струя воды резка или проволока электроэрозионная обработка (EDM) для тонких прецизионных деталей. Инструмент недорогой и быстро изготавливается. Это делает процесс полезным для прототипирование и позволяет легко изменять массовое производство. Сохраняет размерные допуски и не создает заусенцев или острых краев. Изготовить деталь можно через несколько часов после получения чертежа.
PCM можно использовать практически с любым коммерчески доступным металлом или сплавом любой твердости. Он ограничен материалами толщиной от 0,0005 до 0,080 дюйма (от 0,013 до 2,032 мм). Металлы включают алюминий, латунь, медь, инконель, марганец, никель, серебро, стали, нержавеющая сталь, цинк и титан.
Фотохимическая обработка - это форма фото гравировка, аналогичный процесс в микротехнологии называется фотолитография.
Процесс
Процесс начинается с печати формы детали на оптически прозрачной и стабильной по размеру. фотопленка. "фотоинструмент "состоит из двух листов этой пленки, на которых показаны негативные изображения деталей (это означает, что область, которая станет деталями, чистая, а все области, подлежащие травлению, черные). Два листа оптически и механически совмещены, образуя верх и нижние половинки инструмента.[1]
Металлические листы нарезаются по размеру, очищаются, а затем ламинируются с обеих сторон УФ-чувствительным фоторезист. Металл с покрытием помещается между двумя листами фотоинструмента и создается вакуум, чтобы обеспечить тесный контакт между фотоинструментом и металлической пластиной. Затем пластина экспонируется в УФ-излучение Это позволяет упрочнить области резиста на чистых участках пленки. После экспонирования пластина «проявляется», смывая неэкспонированный резист и оставляя участки для травления незащищенными.
Линия травления представляет собой многокамерную машину с конвейерами с приводными колесами для перемещения пластин и наборов распылительных форсунок над и под пластинами. Травитель обычно представляет собой водный раствор кислоты, часто хлорид железа, который нагревается и направляется под давлением к обеим сторонам пластины. Травитель реагирует с незащищенным металлом, по существу, довольно быстро разъедая его. После нейтрализации и промывки оставшийся резист удаляется, а лист деталей очищается и сушится.
Приложения
Тонкие (менее 0,050 дюйма (1,3 мм)) детали из широкого диапазона сплавов являются кандидатами для фототравления.
Промышленные применения включают мелкие экраны и сетки, отверстия и маски, аккумуляторные решетки, топливная ячейка составные части, датчики, пружины, мембраны давления, радиаторы, гибкие нагревательные элементы, ВЧ- и СВЧ-схемы и компоненты, Полупроводниковые выводные рамки, Ламинирование двигателей и трансформаторов, металл прокладки и уплотнения, экраны и фиксаторы, электрические контакты, энкодеры и световые прерыватели, экраны EMI / RFI, ювелирные украшения и шайбы.
Экономика
Фотоинструменты производятся быстро и недорого. Большинство фотоинструментов стоит менее 350 долларов и может быть изготовлено за два дня или меньше. В отличие от «жестких» инструментов, таких как штамповка и пробивка умирает, фотоинструменты подвергаются воздействию только света и поэтому не подвержены износу. Из-за стоимости твердого инструмента для штамповки и чистовой вырубки требуется значительный объем, чтобы оправдать затраты. Некоторые детали, такие как рамки выводов полупроводников, настолько сложны и хрупки, что, несмотря на объемы в миллионы штук, их можно изготовить только путем фототравления.
В PCM единицей труда является лист. Поэтому наиболее экономично спланировать лист максимально возможного размера с учетом размеров и допусков на размер детали. Чем больше деталей на листе, тем ниже удельные затраты на рабочую силу.
Толщина материала влияет на затраты в зависимости от продолжительности протравливания. Большинство сплавов травятся со скоростью от 0,0005–0,001 дюйма (0,013–0,025 мм) глубины в минуту на каждую сторону.
Как правило, стоимость деталей из стали, меди или алюминия толщиной до 0,020 дюйма (0,51 мм) составляет примерно 0,15–0,20 доллара за квадратный дюйм. По мере усложнения геометрии детали фотохимическая обработка приобретает большее экономическое преимущество по сравнению с последовательными процессами, такими как штамповка с ЧПУ, лазерная или водоструйная резка, а также электроэрозионная обработка.
Рекомендации
- ^ Дегармо, стр. 690.
Библиография
- Дегармо, Э. Пол; Black, J T .; Козер, Рональд А. (2003), Материалы и процессы в производстве (9-е изд.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.