מדריך מהנדס עיצוב צריבה פוטוכימית

חומר בעל תכונות מתכתיות ומורכב משני יסודות כימיים או יותר, שלפחות אחד מהם הוא מתכת.
נחושת המכילה כמויות ספציפיות של יסודות סגסוגת שנוספו להשגת התכונות המכניות והפיזיקליות הנחוצות. סגסוגות הנחושת הנפוצות ביותר מחולקות לשש קבוצות, שכל אחת מהן מכילה את אחד מיסודות הסגסוג העיקריים הבאים: פליז - יסוד הסגסוג העיקרי הוא אבץ;ברונזה זרחנית - אלמנט הסגסוג העיקרי הוא פח;ברונזה מאלומיניום - אלמנט הסגסוג העיקרי הוא אלומיניום;סיליקון ברונזה - אלמנט הסגסוג העיקרי הוא סיליקון;נחושת-ניקל וניקל-כסף - יסוד הסגסוג העיקרי הוא ניקל;וסגסוגות נחושת מדוללות או גבוהות המכילות כמויות קטנות של יסודות שונים כגון בריליום, קדמיום, כרום או ברזל.
קשיות היא מדד לעמידות של חומר בפני חריטה או בלאי של פני השטח. אין תקן מוחלט לקשיות. כדי לייצג קשיות כמותית, לכל סוג של בדיקה יש סולם משלו, המגדיר את הקשיות. קשיות השקע המתקבלת בשיטה הסטטית נמדדת על ידי בדיקות Brinell, Rockwell, Vickers ו- Knoop. הקשיות ללא הזחה נמדדת בשיטה דינמית הנקראת מבחן הסקלרוסקופ.
כל תהליך ייצור שבו מתכת עובדת או מעובדת כדי לתת לחומר עבודה צורה חדשה. בגדול, המונח כולל תהליכים כגון עיצוב ופריסה, טיפול בחום, טיפול בחומרים ובדיקה.
לנירוסטה יש חוזק גבוה, עמידות בחום, יכולת עיבוד מעולה ועמידות בפני קורוזיה. פותחו ארבע קטגוריות כלליות כדי לכסות מגוון של מאפיינים מכניים ופיזיקליים עבור יישומים ספציפיים. ארבעת הציונים הם: סדרת CrNiMn 200 וסוג אוסטני מסדרת CrNi 300;סוג כרום מרטנסיטי, סדרת 400 מתקשה;כרום, סוג פריטי מסדרה 400 שאינו מתקשה;סגסוגות כרום-ניקל הניתנות להתקשות משקעים עם אלמנטים נוספים לטיפול בתמיסה והקשחת גיל.
נוסף לכלי טיטניום קרביד כדי לאפשר עיבוד מהיר של מתכות קשות. משמש גם כציפוי כלי. ראה כלי ציפוי.
הכמויות המינימליות והמקסימליות המותרות על ידי גודל היצירה שונות מהתקן שנקבע ועדיין מקובלות.
חומר העבודה מוחזק בתוך צ'אק, מותקן על לוח או מוחזק בין מרכזי ומסובב, בעוד כלי חיתוך (בדרך כלל כלי נקודתי) מוזן לאורך היקפו או דרך הקצה או הפנים שלו. בצורה של סיבוב ישר (חיתוך לאורך ההיקף של חומר העבודה);סיבוב מחודד (יצירת מתחדדת);סיבוב שלב (מפנה בקטרים ​​בגדלים שונים על אותו חומר עבודה);שיוף (שיפוע קצה או כתף);פונה (חיתוך הקצה);חוטי סיבוב (בדרך כלל חוטים חיצוניים, אך יכולים להיות גם חוטים פנימיים);חיספוס (הסרת מתכת בתפזורת);וגימור (גזירה קלה בקצה).על מחרטות, מרכזי סיבוב, מכונות צ'אק, מכונות ברגים אוטומטיות ומכונות דומות.
כטכנולוגיית עיבוד גיליונות מדויקים, תחריט פוטוכימי (PCE) יכול להשיג סובלנות הדוקה, ניתנת לשחזור, ובמקרים רבים היא הטכנולוגיה היחידה שיכולה לייצר חלקי מתכת מדויקים בצורה חסכונית, היא דורשת דיוק גבוה ובדרך כלל בטוחה. מפתח יישומים.
לאחר שמהנדסי תכנון יבחרו ב-PCE כתהליך עיבוד המתכת המועדף עליהם, חשוב שהם יבינו היטב לא רק את הרבגוניות שלו, אלא גם את ההיבטים הספציפיים של הטכנולוגיה שיכולים להשפיע (ובמקרים רבים לשפר) עיצוב מוצר. מאמר זה מנתח מה מהנדסי תכנון חייבים מעריך להפיק את המרב מ-PCE ומשווה את התהליך לטכניקות אחרות של עיבוד מתכת.
ל-PCE יש תכונות רבות המעודדות חדשנות ו"מאריכות את הגבולות על ידי הכללת תכונות מוצר מאתגרות, שיפורים, תחכום ויעילות". זה קריטי למהנדסי עיצוב למצות את מלוא הפוטנציאל שלהם, ותומכי מיקרומטאל (כולל HP Etch ו-Etchform) עבור לקוחותיה להתייחס אליהם כשותפים לפיתוח מוצרים - לא רק יצרני קבלני משנה - מה שמאפשר ליצרני OEM לייעל את הריבוי הזה בשלב מוקדם של שלב התכנון.הפוטנציאל שתהליכי עיבוד מתכת פונקציונליים יכולים להציע.
גדלי מתכת ויריעות: ניתן ליישם ליטוגרפיה על ספקטרום המתכת של עוביים, דרגות, מזג וגדלים שונים. כל ספק יכול לעבד עובי מתכת שונים עם סובלנות שונה, וכאשר בוחר שותף PCE, חשוב לשאול בדיוק על שלהם. יכולות.
לדוגמה, כאשר עובדים עם קבוצת ה-Etching של micrometal, ניתן ליישם את התהליך על יריעות מתכת דקות בטווח של 10 מיקרון עד 2000 מיקרון (0.010 מ"מ עד 2.00 מ"מ), עם גודל יריעה/רכיב מקסימלי של 600 מ"מ על 800 מ"מ. מתכות הניתנות לעיבוד. כוללים פלדה ונירוסטה, סגסוגות ניקל וניקל, נחושת וסגסוגות נחושת, פח, כסף, זהב, מוליבדן, אלומיניום. כמו גם מתכות קשות לעיבוד, לרבות חומרים קורוזיביים ביותר כגון טיטניום וסגסוגותיו.
סובלנות תחריט סטנדרטית: סובלנות היא שיקול מרכזי בכל עיצוב, וסובלנות PCE עשויות להשתנות בהתאם לעובי החומר, החומר והכישורים והניסיון של ספק PCE.
תהליך ה-Micrometal Etching Group יכול לייצר חלקים מורכבים בעלי סובלנות של עד 7 מיקרון, בהתאם לחומר ולעובי שלו, שהוא ייחודי בין כל טכניקות ייצור המתכות האלטרנטיביות. באופן ייחודי, החברה משתמשת במערכת מיוחדת נגד נוזלים כדי להשיג אולטרה- שכבות פוטו-רזיסט דקות (2-8 מיקרון), המאפשרות דיוק רב יותר במהלך תחריט כימי. היא מאפשרת ל-Etching Group להשיג גדלי תכונה קטנים במיוחד של 25 מיקרון, פתחים מינימליים של 80 אחוזים מעובי החומר וסובלנות מיקרונית חד-ספרתית שניתנות לחזרה.
כמדריך, קבוצת התחריט של מיקרומטל יכולה לעבד סגסוגות נירוסטה, ניקל וסגסוגות נחושת של עד 400 מיקרון בעובי עם גדלי תכונה נמוכים עד 80% מעובי החומר, עם סובלנות של ±10% מהעובי.נירוסטה, ניקל ונחושת וחומרים אחרים כגון פח, אלומיניום, כסף, זהב, מוליבדן וטיטניום בעובי מ-400 מיקרון יכולים להיות בעלי גדלי תכונה נמוכים עד 120% מעובי החומר עם סובלנות של ±10% מהעובי.
PCE המסורתי משתמש בהתנגדות סרט יבשה עבה יחסית, אשר מתפשרת על דיוק החלק הסופי וסובלנות זמינות, ויכולה להשיג רק גדלי תכונה של 100 מיקרון וצמצם מינימלי של 100 עד 200 אחוז עובי חומר.
במקרים מסוימים, טכניקות עיבוד מתכת מסורתיות יכולות להשיג סובלנות הדוקה יותר, אך ישנן מגבלות. לדוגמה, חיתוך לייזר יכול להיות מדויק עד 5% מעובי המתכת, אך גודל התכונה המינימלי שלו מוגבל ל-0.2 מ"מ. PCE יכול להשיג סטנדרט מינימלי גודל תכונה של 0.1 מ"מ ופתחים קטנים מ-0.050 מ"מ אפשריים.
כמו כן, יש להכיר בכך שחיתוך בלייזר הוא טכניקת עיבוד מתכת "נקודתית אחת", כלומר בדרך כלל היא יקרה יותר עבור חלקים מורכבים כגון רשתות, ואינה יכולה להשיג את תכונות העומק/חריטה הנדרשות עבור מכשירים נוזליים כגון דלקים באמצעות תחריט עמוק סוללות ומחלפי חום זמינים בקלות.
עיבוד שבבי ללא כתמים וללא מתח. כשמדובר ביכולת לשכפל את הדיוק המדויק ויכולות גודל התכונה הקטן ביותר של PCE, ההטבעה עשויה להגיע הכי קרוב, אבל הפשרה היא הלחץ המופעל בזמן עיבוד מתכת ומאפיין הקוה השיורי של הטבעה.
חלקים מוטבעים דורשים עיבוד לאחר עיבוד יקר ואינם אפשריים בטווח הקצר עקב השימוש בכלי פלדה יקרים לייצור החלקים. בנוסף, בלאי הכלים מהווה בעיה בעת עיבוד מתכות קשות, לעתים קרובות דורש שיפוצים יקרים וגוזלים זמן.PCE צוין על ידי מעצבים רבים של קפיצי כיפוף ומעצבי חלקי מתכת מורכבים בשל תכונותיו נטולות החריצים והלחץ, אפס בלאי הכלים ומהירות האספקה.
מאפיינים ייחודיים ללא עלות נוספת: ניתן להנדס תכונות ייחודיות למוצרים המיוצרים באמצעות ליטוגרפיה בשל "קצוות" קצה הטבועים בתהליך. על ידי שליטה בקצה החרוט, ניתן להציג מגוון פרופילים, המאפשרים ייצור של קצוות חיתוך חדים, כגון אלה המשמשים להבים רפואיים, או פתחים מחודדים לכיוון זרימת הנוזל במסך מסנן.
איטרציות של כלי עבודה ועיצוב בעלות נמוכה: עבור יצרני OEM בכל התעשיות המחפשות חלקי מתכת והרכבות עשירות בתכונות, מורכבות ומדויקות, PCE היא כעת הטכנולוגיה המועדפת מכיוון שהיא לא רק עובדת היטב עם גיאומטריות קשות, אלא גם מאפשרת גמישות למהנדסי עיצוב לבצע התאמות לעיצובים לפני נקודת הייצור.
גורם מרכזי להשגת זה הוא השימוש בכלים דיגיטליים או זכוכית, שהם זולים לייצור ולכן זולים להחלפה אפילו דקות לפני תחילת הייצור. בניגוד להטבעה, עלות הכלים הדיגיטליים אינה עולה עם מורכבות החלק, אשר ממריץ חדשנות מכיוון שמעצבים מתמקדים בפונקציונליות חלק אופטימלית במקום בעלות.
עם טכניקות מסורתיות של עיבוד מתכת, ניתן לומר שעלייה במורכבות חלק שווה לעלייה בעלות, שחלק גדול ממנה הוא תוצר של כלי עבודה יקרים ומורכבים. העלויות עולות גם כאשר הטכנולוגיות המסורתיות צריכות להתמודד עם חומרים, עוביים וחומרים לא סטנדרטיים. ציונים, שלכולם אין השפעה על העלות של PCE.
מאחר ו-PCE אינו משתמש בכלים קשיחים, דפורמציה ומתח מתבטלים. בנוסף, החלקים המיוצרים הינם שטוחים, בעלי משטחים נקיים וללא כתמים, שכן המתכת מומסת באופן אחיד עד להשגת הגיאומטריה הרצויה.
חברת Micro Metals עיצבה טבלה קלה לשימוש כדי לעזור למהנדסי תכנון לסקור את אפשרויות הדגימה הזמינות עבור אבות טיפוס קרוב לסדרה, אליהן ניתן לגשת כאן.
אב טיפוס חסכוני: עם PCE, משתמשים משלמים על גיליון ולא על חלק, מה שאומר שניתן לעבד רכיבים בעלי גיאומטריות שונות בו-זמנית עם כלי יחיד. היכולת לייצר מספר סוגי חלקים בהרצת ייצור אחת היא המפתח לעלות העצומה חיסכון הגלום בתהליך.
ניתן ליישם PCE כמעט על כל סוג מתכת, בין אם רכה, קשה או שבירה. אלומיניום ידוע לשמצה קשה לנקב בגלל הרכות שלו, וקשה לחתוך בלייזר בגלל תכונותיו הרפלקטיביות. כמו כן, הקשיות של טיטניום מאתגרת. לדוגמה , micrometal פיתחה תהליכים קנייניים וכימיות תחריט עבור שני החומרים המיוחדים הללו והיא אחת מחברות התחריט הבודדות בעולם עם ציוד תחריט טיטניום.
שלב את זה עם העובדה שה-PCE מהיר מטבעו, והרציונל מאחורי הצמיחה האקספוננציאלית באימוץ הטכנולוגיה בשנים האחרונות ברור.
מהנדסי עיצוב פונים יותר ויותר ל-PCE כאשר הם עומדים בפני לחץ לייצר חלקי מתכת קטנים ומורכבים יותר.
כמו בכל בחירת תהליך, מעצבים צריכים להבין את המאפיינים הספציפיים של טכנולוגיית הייצור שנבחרה כאשר בוחנים מאפיינים ופרמטרים עיצוביים.
הרבגוניות של תחריט פוטו והיתרונות הייחודיים שלו כטכניקת ייצור מתכת מתכת מדוייקת הופכים אותו למנוע של חדשנות עיצובית וניתן באמת להשתמש בו כדי ליצור חלקים שנחשבו בלתי אפשריים אם נעשה שימוש בטכניקות ייצור מתכת חלופיות