Spojrzenie na trawienie chemiczne

CM: Co można wyprodukować w procesie trawienia chemicznego?

Hollis: Dzięki trawieniu chemicznemu możliwe jest wytwarzanie precyzyjnych części metalowych o złożonej geometrii bez zadziorów i naprężeń, przy jednoczesnym zachowaniu elastyczności umożliwiającej wprowadzanie zmian projektowych w ostatniej chwili i szybką produkcję masową wielu różnych prototypów.

Oprócz szybkości produkcji, trawienie chemiczne jest często najbardziej ekonomiczną opcją do produkcji niestandardowych części o złożonych projektach i ścisłych tolerancjach, ponieważ w przeciwieństwie do innych procesów, koszt nie rośnie wraz ze złożonością projektu.

Wreszcie, wykorzystanie niedrogich i łatwych do powtórzenia narzędzi fotograficznych pozwala na niedrogie próby i błędy konfiguracji projektowych.

Typowe komponenty wytwarzane metodą fototrawienia obejmują lekkie kratki wlotu powietrza do helikopterów i płyty przenoszące ciepło stosowane w osuszaczach powietrza i silnikach samolotów.

CM: Jakie metale można wytrawiać?

Hollis: Praktycznie każdy metal można wytrawić chemicznie, ale podobnie jak w przypadku większości procesów obróbki metalu, niektóre są łatwiejsze do wytrawiania niż inne.

CM: Jak wytrawia się tytan?

Hollis: Tytan jest lekki, wytrzymały i ma doskonałe właściwości zmęczeniowe. Te korzystne właściwości okazują się jednak problemem podczas obróbki skrawaniem.

Wysoka wytrzymałość tytanu, niska przewodność cieplna i reaktywność chemiczna z tradycyjnymi materiałami narzędziowymi (w podwyższonych temperaturach) znacznie zmniejszają trwałość narzędzia podczas obróbki. Jego stosunkowo niski moduł Younga [sztywność] prowadzi do sprężynowania i drgań, powodując niską jakość powierzchni gotowego produktu. Ponadto podczas toczenia i wiercenia powstają długie, ciągłe wióry, które mogą prowadzić do splątania z narzędziem skrawającym, co utrudnia zautomatyzowaną obróbkę.

Zastosowanie trawienia chemicznego rozwiązuje wiele z tych problemów, ale nawet trawienie tytanu jest trudne, ponieważ metal ten tworzy ochronną utlenioną powłokę po wystawieniu na działanie powietrza, co oznacza, że nie można go wytrawić standardowymi chemikaliami do trawienia.

CM: Jak trudno jest wytrawić aluminium?

Hollis: Aluminium wykazuje wiele takich samych cech jak tytan, w szczególności wysoki stosunek wytrzymałości do masy i naturalną odporność na korozję. Jednak tam, gdzie tytan jest mocniejszy i bardziej odporny na korozję niż aluminium, aluminium ma lepszą granicę zmęczenia, co sprawia, że idealnie nadaje się do zastosowań lotniczych, w których granice zmęczenia muszą być wysokie.

Podczas konwencjonalnej obróbki aluminium występuje szereg problemów, z których największym jest narost krawędzi, czyli zgrzewanie materiału obrabianego z krawędzią narzędzia. Powoduje to utratę efektywnej geometrii narzędzia, co powoduje wzrost sił skrawania i problemy z jakością, takie jak zarysowania powierzchni i mętne wykończenie.

Aluminium jest również trudne do skutecznego fototrawienia, ponieważ energia cieplna uwalniana podczas trawienia często powoduje szorstką, ziarnistą krawędź.

CM: Czy łatwiej jest wytrawiać stal i stal nierdzewną?

Hollis: Podczas gdy stal nierdzewna, miedź i nikiel są mniej kłopotliwe w fototrawieniu, nadal wymagają zastosowania doświadczenia i znacznych inwestycji w technologie przetwarzania w celu optymalizacji wyników.

Ze względu na swoją wszechstronność, stal nierdzewna jest używana w wielu zastosowaniach w wielu sektorach przemysłu i jest preferowanym metalem w wielu przypadkach ze względu na jej właściwości antykorozyjne i różne dostępne gatunki.

Fototrawienie stali nierdzewnej jest powszechnie stosowane w produkcji siatek, filtrów i sit; sprężyn elastycznych do układów hamulcowych ABS; biosensorów medycznych; systemów wtrysku paliwa; oraz płyt bipolarnych do wymienników ciepła ciecz-ciecz lub ciecz-gaz.

CM: Jak wytrawia się miedź i stopy miedzi?

Hollis: Jako stosunkowo miękki metal, który wykazuje wysoką przewodność cieplną i elektryczną, miedź szybko się wytrawia w standardowych procesach trawienia. W przeciwieństwie do procesów obróbki kontaktowej, które mogą rozciągnąć miedź i zmienić jej właściwości, trawienie nie powoduje naprężeń w materiale.

Miedź i jej stopy są bardzo trwałe, plastyczne i ciągliwe, co oznacza, że dobrze nadają się do formowania i powlekania po wytrawianiu. Styki elektryczne, styki, zaciski, uszczelki EMI, ekranowanie, ramki ołowiane i złącza to typowe części wytrawiane z miedzi.

CM: A co z niklem i stopami niklu?

Hollis: Wysoka odporność niklu na wysoką temperaturę i korozję sprawia, że jest to popularny wybór dla różnych części i komponentów. Jest on również powszechnie stosowany jako zewnętrzna powłoka ochronna dla bardziej miękkich metali. Bardzo niewiele rzeczy jest wykonanych z czystego niklu, ale jest on używany jako stabilizator. Możliwe jest fototrawienie metali pokrytych niklem, podobnie jak czystego niklu i stopów niklu.

Możliwe jest nawet fototrawienie INCONEL®, wysokotemperaturowego nadstopu na bazie niklu, który wykazuje doskonałą odporność na korozję, ciśnienie i utlenianie, a także doskonałą odporność na ciepło.

Artykuł opublikowany po raz pierwszy w Canadian Metalworking, styczeń 2020 r.