Moagem Química - Chemical milling

A moagem química ou gravação industrial é o processo de manufatura subtrativo de usar banhos de produtos químicos de gravação com temperatura regulada para remover material para criar um objeto com a forma desejada. Outros nomes para gravação química incluem foto-gravação, gravação química, gravação fotoquímica e usinagem fotoquímica . É usado principalmente em metais, embora outros materiais sejam cada vez mais importantes. Foi desenvolvida a partir de processos de decoração de armadura e gravura de impressão desenvolvidos durante a Renascença como alternativas à gravação em metal. O processo envolve essencialmente banhar as áreas de corte com um produto químico corrosivo conhecido como um condicionador , que reage com o material na área a ser cortada e faz com que o material sólido seja dissolvido; Substâncias inertes conhecidas como mascarantes são usadas para proteger áreas específicas do material como resistentes .

História

Uma meia armadura entalhada e parcialmente russeted e dourada feita de aço, latão, couro e têxteis

Produtos químicos orgânicos, como ácido lático e ácido cítrico, foram usados para gravar metais e criar produtos já em 400 aC, quando o vinagre foi usado para corroer o chumbo e criar o pigmento ceruse , também conhecido como chumbo branco . A maioria dos métodos modernos de moagem química envolve agentes de corrosão alcalinos; eles podem ter sido usados já no primeiro século EC.

A gravação em armadura, usando ácidos minerais fortes, não foi desenvolvida até o século XV. Etchants misturados com sal, carvão e vinagre eram aplicados em armaduras de placas pintadas com uma máscara de tinta a óleo de linhaça. O acondicionador pode atingir as áreas desprotegidas, fazendo com que as áreas pintadas fiquem em relevo . A gravação dessa maneira permitia que a armadura fosse decorada como se tivesse uma gravação precisa, mas sem a existência de rebarbas salientes ; também evitou a necessidade de a armadura ser mais macia do que uma ferramenta de gravação. No final do século XVII, a água-forte passou a ser usada para produzir as graduações em instrumentos de medição; a finura das linhas que o gravura pode produzir permitiu a produção de instrumentos mais precisos e exatos do que era possível antes. Não muito depois, ele foi usado para gravar placas de informações de trajetória para operadores de canhão e artilharia ; o papel raramente sobreviveria aos rigores do combate, mas uma placa gravada poderia ser bastante durável. Freqüentemente, essas informações (marcas de alcance normal) eram gravadas em equipamentos como punhais de estilete ou pás.

Em 1782, John Senebier descobriu que certas resinas perdiam sua solubilidade em terebintina quando expostas à luz; isto é, eles endureceram. Isso permitiu o desenvolvimento da moagem fotoquímica , onde um mascarante líquido é aplicado em toda a superfície de um material, e o contorno da área a ser mascarada criado pela exposição à luz ultravioleta. A moagem fotoquímica foi amplamente utilizada no desenvolvimento de métodos fotográficos, permitindo que a luz criasse impressões em placas de metal.

Um dos primeiros usos da gravação química para moer peças comerciais foi em 1927, quando a empresa sueca Aktiebolaget Separator patenteou um método de produção de filtros de borda moendo quimicamente as lacunas nos filtros. Mais tarde, por volta dos anos 1940, tornou-se amplamente usado para usinar amostras finas de metal muito duro; foto-gravura de ambos os lados foi usada para cortar chapas de metal, folhas e calços para criar calços, gravando trastes de calor e outros componentes.

Formulários

A gravação tem aplicações nas indústrias de placas de circuito impresso e semicondutores . Também é usado na indústria aeroespacial para remover camadas superficiais de materiais de grandes componentes de aeronaves, painéis de revestimento de mísseis e peças extrudadas para fuselagens. A corrosão é amplamente utilizada na fabricação de circuitos integrados e sistemas microeletromecânicos . Além das técnicas padrão de base líquida, a indústria de semicondutores normalmente usa corrosão por plasma .

Processar

A moagem química é normalmente executada em uma série de cinco etapas: limpeza, mascaramento, raspagem, decapagem e desmascaramento. Vídeo do processo de moagem química Saiba mais sobre o vídeo

Limpeza

A limpeza é o processo preparatório para garantir que a superfície a ser condicionada está livre de contaminantes que podem afetar negativamente a qualidade da peça acabada. Uma superfície limpa incorretamente pode resultar em má adesão da máscara, fazendo com que as áreas sejam gravadas erroneamente, ou uma taxa de corrosão não uniforme que pode resultar em dimensões finais imprecisas. A superfície deve ser mantida livre de óleos, graxas, revestimentos de primer, marcas e outros resíduos do processo de marcação , incrustação (oxidação) e quaisquer outros contaminantes estranhos. Para a maioria dos metais, esta etapa pode ser realizada aplicando uma substância solvente na superfície a ser gravada, removendo contaminantes estranhos. O material também pode ser imerso em produtos de limpeza alcalinos ou soluções desoxidantes especializadas. É prática comum em instalações de corrosão química industrial moderna que a peça de trabalho nunca seja manuseada diretamente após esse processo, pois a oleosidade da pele humana pode contaminar facilmente a superfície.

Mascaramento

Mascarar é o processo de aplicação do material de máscara na superfície para garantir que apenas as áreas desejadas sejam gravadas. Os mascarantes líquidos podem ser aplicados via máscara de imersão, em que a parte é mergulhada em um tanque aberto de mascarante e, em seguida, o mascarante é seco. O mascarante também pode ser aplicado por revestimento de fluxo: o mascarante líquido flui sobre a superfície da peça. Certos mascarantes condutores também podem ser aplicados por deposição eletrostática , onde cargas elétricas são aplicadas às partículas do mascarante conforme ele é pulverizado na superfície do material. A carga faz com que as partículas do mascarante adiram à superfície.

Tipos de máscara

A máscara a ser usada é determinada principalmente pelo produto químico usado para gravar o material e o próprio material. O mascarante deve aderir à superfície do material, e também deve ser quimicamente inerte o suficiente em relação ao condicionador para proteger a peça de trabalho. A maioria dos processos modernos de moagem química usa mascarantes com uma adesão em torno de 350 g cm ⁻¹ ; se a adesão for muito forte, o processo de riscar pode ser muito difícil de executar. Se a adesão for muito baixa, a área de ataque pode ser definida de forma imprecisa. A maioria das instalações de moagem química industrial usa máscaras baseadas em elastômeros de neoprene ou copolímeros de isobutileno-isopreno.

Rabiscando

Rabiscar é a remoção da máscara nas áreas a serem gravadas. Para aplicações decorativas, isso geralmente é feito à mão com o uso de uma faca de rabiscar, agulha de gravação ou ferramenta semelhante; as aplicações industriais modernas podem envolver um operador que rabisca com a ajuda de um modelo ou usa o controle numérico do computador para automatizar o processo. Para peças que envolvem vários estágios de gravação, modelos complexos usando códigos de cores e dispositivos semelhantes podem ser usados.

Gravura

O ataque químico é a imersão da peça no banho químico e a ação do produto químico na peça a ser fresada. O tempo gasto imerso no banho químico determina a profundidade da corrosão resultante; este tempo é calculado por meio da fórmula:

{\ displaystyle E = {\ frac {s} {t}}}

onde E é a taxa de corrosão (geralmente abreviado para taxa de corrosão ), s é a profundidade do corte necessário e t é o tempo total de imersão. A taxa de corrosão varia com base em fatores como a concentração e composição do decapante, o material a ser gravado e as condições de temperatura. Devido à sua natureza inconstante, a taxa de corrosão é frequentemente determinada experimentalmente, imediatamente antes do processo de corrosão. Uma pequena amostra do material a ser cortado, com a mesma especificação de material, condição de tratamento térmico e aproximadamente a mesma espessura é gravada por um determinado tempo; após este tempo, a profundidade da corrosão é medida e usada com o tempo para calcular a taxa de corrosão. O alumínio é comumente gravado a taxas em torno de 0,178 cm / h , e o magnésio cerca de 0,46 cm / h.

Desmascaramento

Desmascarar é o processo de limpar a parte do agente de corrosão e do mascarante. O Etchant é geralmente removido com uma lavagem de água limpa e fria. Um banho desoxidante também pode ser necessário no caso comum de o processo de corrosão deixar uma película de óxido na superfície do material. Vários métodos podem ser usados para remover o mascarante, sendo o mais comum a remoção manual usando ferramentas de raspagem. Isso costuma ser demorado e trabalhoso e, para processos em grande escala, pode ser automatizado.