Mecanizado fotoquímico:introducción, historia, principio de funcionamiento, aplicaciones, ventajas

Hola, espero que estés bien. En este artículo, discutiremos qué es el mecanizado fotoquímico ? en detalle. Primero, veremos la Introducción, un poco de historia, Trabajando Paso a Paso, Ventajas, Desventajas y Aplicación en detalle.

Comencemos con la introducción primero,

Introducción al mecanizado fotoquímico:

El mecanizado fotoquímico juega un papel dominante en el campo de la fabricación. Este proceso es la resolución más alta del proceso de mecanizado químico.

En palabras sencillas, la sustitución de cualquier enmascarante por material fotorresistente en el proceso de mecanizado químico convierte el proceso en mecanizado fotoquímico.

El material fotorresistente se utiliza para la exposición ultravioleta antes del grabado químico para producir geometrías complejas en componentes de chapa.

Este proceso también se denomina 'Fresado fotoquímico' o 'Fotograbado'. Las entidades fabricadas por este método están libres de tensiones y grietas.

Este proceso se usa ampliamente para la creación de prototipos debido a sus marcadas tolerancias dimensionales.

Historial de mecanizado fotoquímico:

El desarrollo del mecanizado fotoquímico comenzó en el año 1782 cuando John Senebier notó que pocas resinas perdían su solubilidad en la trementina y se endurecían bajo la luz solar.

Los experimentos comenzaron a partir de entonces, hasta 1940. Finalmente, se desarrolló un proceso de mecanizado con el nombre Fotoquímico mediante la composición del proceso químico y fotorresistente (fenómeno de endurecimiento del metal bajo la luz ultravioleta).

Lo mismo se ha vuelto comercial desde la década de 1960.

Definición:

El mecanizado fotoquímico es un proceso de fabricación de formas deseadas en componentes de láminas de metal mediante la exposición de la pieza de trabajo a la luz ultravioleta utilizando un material fotorresistente y luego la eliminación del metal mediante el método de grabado.

Principio de funcionamiento del mecanizado fotoquímico:

El principio de funcionamiento del proceso de mecanizado fotoquímico se deriva del proceso de mecanizado químico. Se recubre una película fotorresistente sobre la superficie limpia de la pieza de trabajo.

La película utilizada es sensible a la luz ultravioleta y resistente al grabado. Luego, se imprime una serie de fotos del diseño a fabricar en una película.

La impresión tiene dos tonos, transparente y negro. La película fotográfica se monta con precisión en la pieza de trabajo sin errores. El fotoprotector hace el trabajo de diferenciar las superficies de trabajo como blandas y duras cuando se exponen a la luz ultravioleta.

Generalmente, donde la luz brilla a través de las áreas transparentes de la película se vuelve más dura y el negro permanece suave. Luego, la pieza de trabajo con la capa protectora recubierta se pasa por un revelador para eliminar la capa protectora blanda.

Esta eliminación de la capa protectora blanda diferencia las áreas que se mecanizarán y las que no se mecanizarán. El área expuesta del metal será el área a grabar.

El hard resist restante actúa como enmascarante. Luego, la hoja de metal se pasa a través de una máquina de grabado, donde el grabador se rocía en ambos lados de la pieza de trabajo.

Las áreas del metal donde no hay material resistente se disuelven por la reacción del reactivo químico.

Cuando se termina de grabar la lámina, se quita la capa protectora colocándola bajo un rocío de removedor de capa protectora que disuelve el material protector.

El resultado será el producto terminado igual al diseñado e impreso en la película fotográfica.

Trabajo de mecanizado fotoquímico paso a paso:

1. Diseño e impresión:

El proceso comienza en una pantalla de computadora diseñando el componente en cualquier software CAD. La obra de arte generada tiene la estructura de diseño, ya sea negra o transparente, dependiendo de la fotoprotección que se utilice.

El mismo está impreso en una película fotográfica de un tamaño estándar. Tanto las zonas claras como las zonas negras serán la imagen del producto a fabricar. Generalmente, la obra de arte se imprime dos veces en dos hojas de película.

2. Corte de chapa:

Después de hacer un diseño e imprimirlo en una película fotográfica, el metal se selecciona de acuerdo con los detalles especificados en el diseño. A continuación, las láminas se cortan de un rollo de láminas de metal.

El tamaño de la hoja a cortar será el mismo que el tamaño de la película fotográfica impresa. La lámina metálica utilizada en el proceso Fotoquímico debe tener un espesor que oscile entre 0,013 a 2,032 mm y los metales pueden ser aluminio, latón, cobre, níquel, plata, acero, acero inoxidable, cobre, latón, zinc y titanio.

3. Limpieza de sábana:

Luego, la hoja se limpia para asegurarse de que no haya óxidos, contaminantes de aceite o grasa en la superficie de la hoja de metal.

La limpieza suele realizarse en máquinas totalmente automáticas mediante la aplicación de chorros de agua a alta presión, soluciones alcohólicas y HCl diluido.

Necesidades de limpieza:

• La limpieza inadecuada puede resultar en una mala adherencia de la resistencia, dimensiones finales inexactas.
• La limpieza inadecuada puede producir muescas durante el grabado.
• Los contaminantes como el aceite y la grasa pueden provocar oxidación.

Una vez que la hoja termina de lavarse, se seca con sopladores de aire caliente.

4. Aplicación de resistencia en chapa:

Una vez que la lámina se ha secado por completo, se recubre con un material resistente. El material utilizado como resistencia es sensible a la luz ultravioleta y resistente al reactivo químico.

En la práctica, la fotoprotección se clasifica en dos tipos; Fotoprotector positivo y fotorresistente negativo. El material resistente se selecciona en función del diseño impreso en la película fotográfica, ya sea que los datos impresos sean transparentes o negros.

Fotoprotector positivo :En una fotoprotección positiva, cuando la lámina pasa a través de la luz ultravioleta, la parte de la protección que está expuesta a la luz ultravioleta se vuelve más suave. Luego, esa resistencia suave se disuelve en el proceso de revelado. La fotoprotección no expuesta permanece dura.

Fotorresistencia negativa :En el caso de la fotoprotección negativa, la parte sujeta a la luz ultravioleta se vuelve dura y la parte restante de la protección permanece blanda para el revelado.

5. Montaje de la película fotográfica sobre la fotoprotección:

Una vez terminada la lámina se recubre con material resistente. Las películas fotográficas impresas se montan con cuidado y precisión sobre el material resistente en ambos lados de la hoja. Siempre se asegura que la alineación de ambas películas sea precisa.

6. Pasando la hoja a través de la luz ultravioleta:

Luego, la lámina se pasa a través de la luz ultravioleta. En esta exposición, las áreas claras que se imprimieron en la película permiten que la luz ultravioleta golpee la capa de resistencia, mientras que el negro no lo permite.

Dado que el protector utilizado es un material fotosensible, el protector reacciona a la luz ultravioleta cambiando su propiedad para volverse duro en condiciones para el tipo de protector utilizado. Esto da como resultado la división de la resistencia en dura y blanda.

7. Proceso de desarrollo:

La hoja se pasa además a través de una máquina reveladora en la que se rocía un revelador líquido en ambos lados de la hoja. El revelador disuelve el protector blando y el protector duro sobrevive al tratamiento con revelador y continúa estando en la hoja de metal.

Al final de este proceso, la hoja tiene la resistencia restante en su superficie donde debe permanecer el metal después del grabado, mientras que el resto de la hoja tiene metal expuesto donde se debe quitar el metal.

8. Grabado:

El siguiente paso es pasar la lámina por una máquina de grabado. Aquí, el reactivo químico se rocía en ambos lados de la hoja.

Las áreas de la lámina cubiertas con materiales resistentes no permiten que el grabador reaccione con el metal, mientras que el área expuesta de la lámina reacciona con el grabador y hace que el metal se derrita debido al cambio en las propiedades químicas.

Esta remoción de metal fabrica la forma diseñada en la lámina. Todo el proceso se lleva a cabo en una máquina cerrada totalmente automática con transportadores rodantes para transportar la chapa de un extremo a otro de la máquina.

Factores a considerar en la selección del grabador:

1. Se requiere calidad de acabado superficial.
2. Tipo de material base utilizado.
3. Tipo de resistencia que se utiliza.
4. Profundidad del grabado.
5. Costo y disponibilidad.

El tipo de grabador utilizado en el fresado fotoquímico difiere en la condición del material base que se utiliza. Algunos se enumeran a continuación:

Material de hoja	Grabador
Aleaciones ferrosas (aceros al carbono, aceros aleados, aceros inoxidables, etc.)	Cloruro Férrico
Aleaciones no ferrosas (cobre berilio, latón, etc.)	Cloruro cúprico
Titanio, Zinc y sus aleaciones	Grabador patentado a base de cobre
Plata y sus aleaciones	Nitrato férrico
Oro y sus aleaciones	grabador a base de yodo

9. Quitar la capa protectora:

La lámina se pasa además a través de una máquina de decapado resistente. El protector que quedó en la hoja para salvar la hoja de la reacción del grabador se elimina rociando el líquido de la tira de resistencia.

El separador de resistencia disuelve todo el material de resistencia de la pieza de trabajo. Este es un proceso similar al revelado, mientras que la concentración del revelador que se usa aquí es mayor que la que se usó en el proceso de revelado para disolver el protector blando.

10. Lavado y secado:

Una vez que se retira el protector de la hoja, la hoja se lava con agua fría a presión y se seca con sopladores calientes.

Dado que este proceso se usa ampliamente para la producción de varios componentes similares en una sola hoja, cada borde se separa con un ligero empujón de la mano sobre el metal. El resultado es el producto terminado.

Sala Amarilla:

En una sala amarilla se realiza una secuencia de operaciones desde el "recubrimiento de la resistencia" hasta el final del proceso de "revelado".

Todos estos trabajos se realizan con el uso de tubos de luz fluorescente amarillos (YFT) para evitar la exposición no deseada de fotoprotectores a la luz de una longitud de onda más corta.

Unidades y equipos empleados en PCM:

Los sistemas básicos necesarios para el procesamiento del mecanizado fotoquímico son las unidades de dibujo, la maquinaria de corte de chapa metálica, el diseño y los accesorios de los dibujos, la plataforma CAD y los sistemas de revelado, la máquina de impresión fotográfica y los accesorios, los sistemas de limpieza de trabajos, la máquina de luz ultravioleta de control numérico y la máquina de grabado, el lavado automático. unidades, unidades de eliminación de máscaras o máquina de decapado de resistencias y finalmente unidades de secado.

Aplicaciones del mecanizado fotoquímico:

Aquí está la siguiente aplicación de mecanizado fotoquímico:

• Fabricación de herramientas quirúrgicas, componentes microscópicos.
• Fabricación de juntas y sellos metálicos.
• Fabricación de pantallas finas, mallas finas, contactos eléctricos y latas de blindaje EMI y RFI.
• Grabado de componentes delgados.
• Fabricación de componentes de pilas de combustible, membranas de presión y disipadores de calor y elementos calefactores flexibles.

Ventajas del mecanizado fotoquímico:

Las siguientes son las ventajas del mecanizado fotoquímico:

• Los componentes que son imposibles de fabricar mediante sistemas mecánicos se pueden fabricar fácilmente.
• Eliminación de material en tiempo real de todas las superficies.
• La producción de componentes por PCM da como resultado una superficie sin rebabas.
• Los componentes fabricados con este método no presentan tensiones ni grietas.
• Los componentes en miniatura de cualquier material se pueden procesar fácilmente.
• Se pueden mecanizar metales extremadamente delgados.
• Rápido y económico.
• Se pueden producir contornos extremadamente complejos con detalles precisos.

Desventajas del mecanizado fotoquímico:

Las siguientes son las desventajas del mecanizado fotoquímico:

• Alto costo de configuración.
• No apto para producción de bajo volumen.
• La emisión de humos asociada con el proceso puede causar problemas de salud al operador.
• No se puede lograr una mayor profundidad de corte debido a la socavación.
• El espesor de la chapa está limitado a 2.032 mm.