Guía del ingeniero de diseño de grabado fotoquímico

Sustancia que tiene propiedades metálicas y que consta de dos o más elementos químicos, al menos uno de los cuales es un metal.
Cobre que contiene cantidades específicas de elementos de aleación añadidos para obtener las propiedades mecánicas y físicas necesarias. Las aleaciones de cobre más comunes se dividen en seis grupos, cada uno de los cuales contiene uno de los siguientes elementos de aleación principales: Latón: el principal elemento de aleación es el zinc;Bronce fosforado: el principal elemento de aleación es el estaño;Bronce al aluminio: el principal elemento de aleación es el aluminio;Bronce al silicio: el principal elemento de aleación es el silicio;cobre-níquel y alpaca: el principal elemento de aleación es el níquel;y aleaciones diluidas o con alto contenido de cobre que contienen pequeñas cantidades de diversos elementos como berilio, cadmio, cromo o hierro.
La dureza es una medida de la resistencia de un material a la indentación o al desgaste de la superficie. No existe un estándar absoluto para la dureza. Para representar cuantitativamente la dureza, cada tipo de prueba tiene su propia escala, que define la dureza. Se mide la dureza de la indentación obtenida mediante el método estático. mediante pruebas de Brinell, Rockwell, Vickers y Knoop. La dureza sin indentación se mide mediante un método dinámico llamado prueba de escleroscopio.
Cualquier proceso de fabricación en el que se trabaja o mecaniza el metal para darle una nueva forma a una pieza de trabajo. En términos generales, el término incluye procesos tales como diseño y disposición, tratamiento térmico, manejo de materiales e inspección.
El acero inoxidable tiene alta resistencia, resistencia al calor, excelente maquinabilidad y resistencia a la corrosión. Se han desarrollado cuatro categorías generales para cubrir una variedad de propiedades mecánicas y físicas para aplicaciones específicas. Los cuatro grados son: serie CrNiMn 200 y tipo austenítico serie CrNi 300;tipo martensítico de cromo, endurecible serie 400;cromo, tipo ferrítico serie 400 no endurecible;Aleaciones de cromo-níquel endurecibles por precipitación con elementos adicionales para el tratamiento en solución y el endurecimiento por envejecimiento.
Agregado a herramientas de carburo de titanio para permitir el mecanizado a alta velocidad de metales duros. También se utiliza como revestimiento de herramientas. Consulte Herramienta de revestimiento.
Las cantidades mínimas y máximas permitidas por el tamaño de la pieza difieren del estándar establecido y siguen siendo aceptables.
La pieza de trabajo se sujeta en un mandril, se monta en un panel o se sujeta entre centros y se gira, mientras que una herramienta de corte (generalmente una herramienta de un solo punto) se alimenta a lo largo de su perímetro o a través de su extremo o cara. En forma de torneado recto (corte a lo largo del perímetro de la pieza de trabajo);torneado cónico (creando un cono);torneado escalonado (torneado de diámetros de diferentes tamaños en la misma pieza de trabajo);biselar (biselar un borde o un hombro);revestimiento (cortando el extremo);Roscas giratorias (generalmente roscas externas, pero también pueden ser roscas internas);desbaste (eliminación de metal a granel);y acabado (cizallado ligero en el extremo). En tornos, centros de torneado, mandril, atornilladoras automáticas y máquinas similares.
Como tecnología de procesamiento de chapa de precisión, el grabado fotoquímico (PCE) puede alcanzar tolerancias estrictas, es altamente repetible y, en muchos casos, es la única tecnología que puede fabricar piezas metálicas de precisión de manera rentable. Requiere alta precisión y, en general, es segura. aplicaciones.
Después de que los ingenieros de diseño elijan PCE como su proceso de trabajo de metales preferido, es importante que comprendan completamente no solo su versatilidad sino también los aspectos específicos de la tecnología que pueden influir (y en muchos casos mejorar) el diseño del producto. Este artículo analiza lo que los ingenieros de diseño deben Aprecia aprovechar al máximo el PCE y compara el proceso con otras técnicas de trabajo de metales.
PCE tiene muchos atributos que estimulan la innovación y "extienden los límites al incluir características desafiantes, mejoras, sofisticación y eficiencia del producto". Es fundamental para que los ingenieros de diseño alcancen su máximo potencial, y el micrometal (incluidos HP Etch y Etchform) defiende a sus clientes. tratarlos como socios de desarrollo de productos, no simplemente como fabricantes subcontratados, permitiendo a los OEM optimizar esta multiplicidad desde las primeras etapas de la fase de diseño.El potencial que pueden ofrecer los procesos funcionales de metalurgia.
Tamaños de metal y láminas: la litografía se puede aplicar al espectro de metales de varios espesores, grados, estados de ánimo y tamaños de láminas. Cada proveedor puede mecanizar diferentes espesores de metal con diferentes tolerancias y, al elegir un socio de PCE, es importante preguntar exactamente sobre sus capacidades.
Por ejemplo, cuando se trabaja con Etching Group de micrometal, el proceso se puede aplicar a láminas de metal delgadas que van desde 10 micrones a 2000 micrones (0,010 mm a 2,00 mm), con un tamaño máximo de hoja/componente de 600 mm x 800 mm.Metales mecanizables incluyen acero y acero inoxidable, níquel y aleaciones de níquel, cobre y aleaciones de cobre, estaño, plata, oro, molibdeno, aluminio. Así como metales difíciles de mecanizar, incluidos materiales altamente corrosivos como el titanio y sus aleaciones.
Tolerancias de grabado estándar: las tolerancias son una consideración clave en cualquier diseño, y las tolerancias de PCE pueden variar según el espesor del material, el material y las habilidades y experiencia del proveedor de PCE.
El proceso de micrometal Etching Group puede producir piezas complejas con tolerancias tan bajas como ±7 micras, dependiendo del material y su espesor, lo cual es único entre todas las técnicas alternativas de fabricación de metales. Excepcionalmente, la compañía utiliza un sistema especial de resistencia a líquidos para lograr un rendimiento ultra- capas fotorresistentes delgadas (2-8 micrones), lo que permite una mayor precisión durante el grabado químico. Permite a Etching Group lograr tamaños de características extremadamente pequeños de 25 micrones, aperturas mínimas del 80 por ciento del espesor del material y tolerancias repetibles de micrones de un solo dígito.
Como guía, Etching Group de micrometal puede procesar aleaciones de acero inoxidable, níquel y cobre de hasta 400 micras de espesor con tamaños de características tan bajos como el 80% del espesor del material, con tolerancias de ±10% del espesor.Acero inoxidable, níquel y cobre y otros materiales como estaño, aluminio, plata, oro, molibdeno y titanio con un espesor superior a 400 micrones pueden tener tamaños característicos tan bajos como el 120 % del espesor del material con una tolerancia de ±10 % del espesor.
El PCE tradicional utiliza una película seca relativamente gruesa, lo que compromete la precisión de la pieza final y las tolerancias disponibles, y solo puede lograr tamaños de características de 100 micrones y una apertura mínima de 100 a 200 por ciento del espesor del material.
En algunos casos, las técnicas tradicionales de trabajo de metales pueden lograr tolerancias más estrictas, pero existen limitaciones. Por ejemplo, el corte por láser puede tener una precisión del 5% del espesor del metal, pero su tamaño mínimo de característica está limitado a 0,2 mm. PCE puede alcanzar un estándar mínimo Son posibles un tamaño de característica de 0,1 mm y aberturas menores de 0,050 mm.
Además, se debe reconocer que el corte por láser es una técnica de trabajo de metales de “un solo punto”, lo que significa que generalmente es más costosa para piezas complejas como mallas, y no puede lograr las características de profundidad/grabado requeridas para dispositivos fluidos como combustibles que usan grabado profundo. Las baterías y los intercambiadores de calor están disponibles fácilmente.
Mecanizado sin rebabas y sin estrés. Cuando se trata de la capacidad de replicar la precisión precisa y las capacidades de tamaño de característica más pequeño del PCE, el estampado puede ser lo más cercano, pero la compensación es la tensión aplicada mientras se trabaja el metal y la característica de rebaba residual. de estampación.
Las piezas estampadas requieren un posprocesamiento costoso y no son viables a corto plazo debido al uso de costosas herramientas de acero para producir las piezas. Además, el desgaste de las herramientas es un problema al mecanizar metales duros, lo que a menudo requiere renovaciones costosas y que requieren mucho tiempo.PCE Es especificado por muchos diseñadores de resortes de flexión y diseñadores de piezas metálicas complejas debido a sus propiedades sin rebabas ni tensiones, desgaste cero de la herramienta y velocidad de suministro.
Características únicas sin costo adicional: Se pueden diseñar características únicas en productos fabricados mediante litografía debido a las "puntas" de los bordes inherentes al proceso. Al controlar la punta grabada, se puede introducir una variedad de perfiles, lo que permite la fabricación de bordes cortantes afilados. como los utilizados para hojas médicas o aberturas cónicas para dirigir el flujo de fluido en una pantalla de filtro.
Herramientas e iteraciones de diseño de bajo costo: Para los OEM de todas las industrias que buscan piezas y ensamblajes metálicos precisos, complejos y ricos en funciones, PCE es ahora la tecnología preferida, ya que no solo funciona bien con geometrías difíciles, sino que también permite a los ingenieros de diseño flexibilidad para realizar ajustes a los diseños antes del punto de fabricación.
Un factor importante para lograr esto es el uso de herramientas digitales o de vidrio, que son económicas de producir y, por lo tanto, baratas de reemplazar incluso minutos antes de que comience la fabricación. A diferencia del estampado, el costo de las herramientas digitales no aumenta con la complejidad de la pieza, lo que Estimula la innovación a medida que los diseñadores se centran en la funcionalidad optimizada de las piezas en lugar del costo.
Con las técnicas tradicionales de trabajo de metales, se puede decir que un aumento en la complejidad de las piezas equivale a un aumento en el costo, gran parte del cual es producto de herramientas costosas y complejas. Los costos también aumentan cuando las tecnologías tradicionales tienen que lidiar con materiales, espesores y materiales no estándar. grados, los cuales no tienen ningún impacto en el costo del PCE.
Dado que PCE no utiliza herramientas duras, se eliminan las deformaciones y tensiones. Además, las piezas producidas son planas, tienen superficies limpias y están libres de rebabas, ya que el metal se disuelve uniformemente hasta conseguir la geometría deseada.
La empresa Micro Metals ha diseñado una tabla fácil de usar para ayudar a los ingenieros de diseño a revisar las opciones de muestreo disponibles para prototipos casi de serie, a la que se puede acceder aquí.
Creación de prototipos económicos: con PCE, los usuarios pagan por hoja en lugar de por pieza, lo que significa que se pueden procesar componentes con diferentes geometrías simultáneamente con una sola herramienta. La capacidad de producir múltiples tipos de piezas en una sola tirada de producción es la clave del enorme costo. ahorros inherentes al proceso.
El PCE se puede aplicar a casi cualquier tipo de metal, ya sea blando, duro o quebradizo. El aluminio es notoriamente difícil de perforar debido a su suavidad y difícil de cortar con láser debido a sus propiedades reflectantes. Del mismo modo, la dureza del titanio es un desafío. Por ejemplo , micrometal ha desarrollado procesos patentados y químicas de grabado para estos dos materiales especiales y es una de las pocas empresas de grabado en el mundo con equipos de grabado de titanio.
Combine eso con el hecho de que el PCE es intrínsecamente rápido y la razón detrás del crecimiento exponencial en la adopción de la tecnología en los últimos años es clara.
Los ingenieros de diseño recurren cada vez más al PCE a medida que se enfrentan a la presión de fabricar piezas metálicas de precisión más pequeñas y complejas.
Al igual que con cualquier elección de proceso, los diseñadores deben comprender las propiedades específicas de la tecnología de fabricación elegida al analizar las propiedades y parámetros del diseño.
La versatilidad del fotograbado y sus ventajas únicas como técnica de fabricación de chapa de precisión lo convierten en un motor de innovación en el diseño y realmente puede utilizarse para crear piezas que se considerarían imposibles si se utilizaran técnicas alternativas de fabricación de metal.