Guia do engenheiro de projeto de gravação fotoquímica

Substância com propriedades metálicas e constituída por dois ou mais elementos químicos, sendo pelo menos um deles um metal.
Cobre contendo quantidades específicas de elementos de liga adicionados para obter as propriedades mecânicas e físicas necessárias. As ligas de cobre mais comuns são divididas em seis grupos, cada um contendo um dos seguintes elementos de liga principais: Latão – o principal elemento de liga é o zinco;Bronze fosforoso – o principal elemento de liga é o estanho;Bronze de alumínio – o principal elemento de liga é o alumínio;Bronze de silício – o principal elemento de liga é o silício;cobre-níquel e níquel-prata – o principal elemento de liga é o níquel;e ligas de cobre diluídas ou com alto teor de cobre contendo pequenas quantidades de vários elementos, como berílio, cádmio, cromo ou ferro.
A dureza é uma medida da resistência de um material à indentação ou desgaste da superfície. Não existe um padrão absoluto de dureza. Para representar quantitativamente a dureza, cada tipo de teste possui sua própria escala, que define a dureza. pelos testes Brinell, Rockwell, Vickers e Knoop. A dureza sem indentação é medida por um método dinâmico denominado teste do escleroscópio.
Qualquer processo de fabricação no qual o metal é trabalhado ou usinado para dar uma nova forma a uma peça. Em termos gerais, o termo inclui processos como projeto e layout, tratamento térmico, manuseio de materiais e inspeção.
O aço inoxidável possui alta resistência, resistência ao calor, excelente usinabilidade e resistência à corrosão. Quatro categorias gerais foram desenvolvidas para cobrir uma gama de propriedades mecânicas e físicas para aplicações específicas. Os quatro graus são: CrNiMn série 200 e tipo austenítico CrNi 300 série;tipo martensítico de cromo, série 400 endurecível;cromo, tipo ferrítico da série 400 não endurecível;Ligas de cromo-níquel endurecíveis por precipitação com elementos adicionais para tratamento de solução e endurecimento por envelhecimento.
Adicionado às ferramentas de carboneto de titânio para permitir usinagem em alta velocidade de metais duros. Também usado como revestimento de ferramentas. Consulte Ferramenta de revestimento.
As quantidades mínimas e máximas permitidas pelo tamanho da peça diferem do padrão definido e ainda são aceitáveis.
A peça é mantida em um mandril, montada em um painel ou mantida entre centros e girada, enquanto uma ferramenta de corte (geralmente uma ferramenta de ponta única) é alimentada ao longo de seu perímetro ou através de sua extremidade ou face. ao longo do perímetro da peça);torneamento cônico (criando um cone);torneamento escalonado (torneamento de diâmetros de diferentes tamanhos na mesma peça);chanfrar (chanfrar uma borda ou ombro);enfrentando (cortando a ponta);Torneamento de roscas (geralmente roscas externas, mas também podem ser roscas internas);desbaste (remoção de metal a granel);e acabamento (corte leve na extremidade). Em tornos, centros de torneamento, mandris, parafusadeiras automáticas e similares.
Como uma tecnologia de processamento de chapas metálicas de precisão, a gravação fotoquímica (PCE) pode atingir tolerâncias rígidas, é altamente repetível e, em muitos casos, é a única tecnologia que pode fabricar peças metálicas de precisão de maneira econômica. formulários.
Após os engenheiros de projeto escolherem o PCE como seu processo de usinagem de metal preferido, é importante que eles compreendam completamente não apenas sua versatilidade, mas também os aspectos específicos da tecnologia que podem influenciar (e em muitos casos melhorar) o design do produto. gostaria de aproveitar ao máximo o PCE e comparar o processo com outras técnicas de usinagem de metal.
O PCE tem muitos atributos que estimulam a inovação e “ampliam os limites, incluindo recursos de produtos desafiadores, melhorias, sofisticação e eficiência”. É fundamental que os engenheiros de projeto alcancem seu pleno potencial, e a micrometal (incluindo HP Etch e Etchform) defende seus clientes tratá-los como parceiros de desenvolvimento de produtos – e não apenas fabricantes subcontratados – permitindo que os OEMs otimizem essa multiplicidade no início da fase de design.O potencial que os processos funcionais de metalurgia podem oferecer.
Tamanhos de metais e chapas: A litografia pode ser aplicada ao espectro de metais de várias espessuras, graus, têmperas e tamanhos de chapas. Cada fornecedor pode usinar diferentes espessuras de metal com diferentes tolerâncias e, ao escolher um parceiro PCE, é importante perguntar exatamente sobre seus capacidades.
Por exemplo, ao trabalhar com o Grupo de Gravura de micrometal, o processo pode ser aplicado a chapas metálicas finas variando de 10 mícrons a 2.000 mícrons (0,010 mm a 2,00 mm), com tamanho máximo de folha/componente de 600 mm x 800 mm. incluem aço e aço inoxidável, níquel e ligas de níquel, cobre e ligas de cobre, estanho, prata, ouro, molibdênio, alumínio. Bem como metais difíceis de usinar, incluindo materiais altamente corrosivos, como titânio e suas ligas.
Tolerâncias de gravação padrão: As tolerâncias são uma consideração fundamental em qualquer projeto, e as tolerâncias de PCE podem variar dependendo da espessura do material, do material e das habilidades e experiência do fornecedor de PCE.
O processo do Micrometal Etching Group pode produzir peças complexas com tolerâncias tão baixas quanto ±7 mícrons, dependendo do material e de sua espessura, o que é único entre todas as técnicas alternativas de fabricação de metal. Exclusivamente, a empresa utiliza um sistema especial de resistência a líquidos para alcançar ultra- camadas fotorresistentes finas (2-8 mícrons), permitindo maior precisão durante a gravação química. Isso permite que o Etching Group obtenha tamanhos de recursos extremamente pequenos de 25 mícrons, aberturas mínimas de 80 por cento da espessura do material e tolerâncias repetíveis de um dígito em mícrons.
Como orientação, o Etching Group da micrometal pode processar ligas de aço inoxidável, níquel e cobre de até 400 mícrons de espessura, com tamanhos característicos tão baixos quanto 80% da espessura do material, com tolerâncias de ±10% da espessura. e outros materiais como estanho, alumínio, prata, ouro, molibdênio e titânio com espessura superior a 400 mícrons podem ter tamanhos característicos tão baixos quanto 120% da espessura do material com uma tolerância de ±10% da espessura.
O PCE tradicional usa película seca relativamente espessa, o que compromete a precisão da peça final e as tolerâncias disponíveis, e só pode atingir tamanhos de recurso de 100 mícrons e uma abertura mínima de 100 a 200 por cento da espessura do material.
Em alguns casos, as técnicas tradicionais de usinagem de metal podem atingir tolerâncias mais rígidas, mas há limitações. Por exemplo, o corte a laser pode ter precisão de 5% da espessura do metal, mas seu tamanho mínimo de recurso é limitado a 0,2 mm. tamanho de recurso de 0,1 mm e aberturas menores que 0,050 mm são possíveis.
Além disso, deve-se reconhecer que o corte a laser é uma técnica de usinagem de metal de “ponto único”, o que significa que geralmente é mais caro para peças complexas, como malhas, e não pode atingir as características de profundidade/gravação necessárias para dispositivos fluidos, como combustíveis, que usam gravação profunda. Baterias e trocadores de calor estão prontamente disponíveis.
Usinagem sem rebarbas e sem estresse. Quando se trata da capacidade de replicar a precisão precisa e os recursos de menor tamanho de recurso do PCE, a estampagem pode chegar mais perto, mas a compensação é a tensão aplicada durante o trabalho em metal e a característica residual da rebarba de estampagem.
As peças estampadas requerem pós-processamento caro e não são viáveis ​​a curto prazo devido ao uso de ferramentas de aço caras para produzir as peças. Além disso, o desgaste da ferramenta é um problema na usinagem de metais duros, muitas vezes exigindo reformas caras e demoradas. é especificado por muitos projetistas de molas de flexão e projetistas de peças metálicas complexas devido às suas propriedades livres de rebarbas e tensões, desgaste zero da ferramenta e velocidade de fornecimento.
Recursos exclusivos sem custo adicional: Recursos exclusivos podem ser projetados em produtos fabricados usando litografia devido às “pontas” de aresta inerentes ao processo. Ao controlar a ponta gravada, uma variedade de perfis pode ser introduzida, permitindo a fabricação de arestas de corte afiadas, como aqueles usados ​​para lâminas médicas, ou aberturas cônicas para direcionar o fluxo de fluido em uma tela de filtro.
Ferramentas de baixo custo e iterações de projeto: Para OEMs de todos os setores que procuram peças e conjuntos metálicos ricos em recursos, complexos e precisos, o PCE é agora a tecnologia preferida, pois não só funciona bem com geometrias difíceis, mas também permite flexibilidade ao engenheiro de projeto para fazer ajustes nos projetos antes do ponto de fabricação.
Um fator importante para conseguir isso é o uso de ferramentas digitais ou de vidro, que são baratas de produzir e, portanto, baratas de substituir, mesmo minutos antes do início da fabricação. Ao contrário da estampagem, o custo das ferramentas digitais não aumenta com a complexidade da peça, que estimula a inovação à medida que os projetistas se concentram na funcionalidade otimizada das peças e não no custo.
Com as técnicas tradicionais de usinagem de metal, pode-se dizer que um aumento na complexidade da peça equivale a um aumento no custo, grande parte do qual é produto de ferramentas caras e complexas. Os custos também aumentam quando as tecnologias tradicionais têm que lidar com materiais, espessuras e formatos não padronizados. graus, todos os quais não têm impacto no custo do PCE.
Como o PCE não utiliza ferramentas duras, a deformação e o estresse são eliminados. Além disso, as peças produzidas são planas, possuem superfícies limpas e livres de rebarbas, pois o metal é dissolvido uniformemente até que a geometria desejada seja alcançada.
A empresa Micro Metals projetou uma tabela fácil de usar para ajudar os engenheiros de projeto a revisar as opções de amostragem disponíveis para protótipos quase em série, que pode ser acessada aqui.
Prototipagem econômica: Com o PCE, os usuários pagam por folha e não por peça, o que significa que componentes com geometrias diferentes podem ser processados ​​simultaneamente com uma única ferramenta. economia inerente ao processo.
O PCE pode ser aplicado a quase qualquer tipo de metal, seja macio, duro ou quebradiço. O alumínio é notoriamente difícil de perfurar devido à sua suavidade e difícil de cortar a laser devido às suas propriedades reflexivas. , a micrometal desenvolveu processos proprietários e produtos químicos de gravação para esses dois materiais especiais e é uma das poucas empresas de gravação no mundo com equipamentos de gravação em titânio.
Combine isso com o fato de que o PCE é inerentemente rápido, e a lógica por trás do crescimento exponencial na adoção da tecnologia nos últimos anos fica clara.
Os engenheiros de projeto estão recorrendo cada vez mais ao PCE à medida que enfrentam pressão para fabricar peças metálicas de precisão menores e mais complexas.
Como acontece com qualquer escolha de processo, os projetistas precisam compreender as propriedades específicas da tecnologia de fabricação escolhida ao observar as propriedades e parâmetros do projeto.
A versatilidade da foto-gravação e suas vantagens únicas como técnica de precisão de fabricação de chapas metálicas fazem dela um motor de inovação em design e pode realmente ser usada para criar peças que seriam consideradas impossíveis se fossem utilizadas técnicas alternativas de fabricação de metal.