Ce este gravarea chimică?
(1) Principii și caracteristici ale gravării chimice
Gravarea chimică este o metodă de proces care expune piesele care necesită prelucrare la un mediu chimic, unde are loc o reacție chimică, determinând corodarea și dizolvarea materialului piesei, obținând astfel forma și dimensiunea necesare. În timpul gravării chimice, părțile suprafeței piesei de prelucrat care nu trebuie prelucrate trebuie mai întâi acoperite cu un strat rezistent la coroziune-. Apoi, piesa de prelucrat este scufundată în soluția de gravare sau soluția de gravare este aplicată pe suprafața piesei de prelucrat, eliminând alocația din zonele expuse pentru a atinge obiectivul de prelucrare.
Gravarea chimică poate prelucra atât materiale metalice, cât și nemetalice (cum ar fi sticlă, ardezie etc.), nu este afectată de duritatea materialului procesat și nu provoacă modificări fizice. După prelucrare, suprafața este lipsită de bavuri, nu se deformează și nu prezintă întărire. Orice suprafață în care soluția de gravare poate pătrunde poate fi prelucrată, făcând-o potrivită pentru suprafețe greu de prelucrat mecanic. Nu sunt necesare cleme în timpul procesării. Deoarece soluția de gravare și vaporii poluează mediul și sunt dăunătoare echipamentelor și sănătății umane, trebuie luate măsuri de protecție adecvate în timpul procesării.
Gravura chimică este utilizată în principal în fabricarea matrițelor pentru a procesa modelele, desenele și textul de pe suprafața cavităților din plastic, foto-gravurarea fiind cea mai utilizată.
Foto-gravarea implică fotografiarea imaginii necesare pe un negativ fotografic, iar apoi imaginea de pe negativ este duplicată pe suprafața de lucru a cavității matriței acoperită cu o emulsie (emulsie) fotosensibilă printr-o reacție fotochimică. Stratul de film expus devine insolubil în apă și rezistența sa la coroziune este îmbunătățită. Stratul de film neexpus este solubil- în apă; după spălarea cu apă pentru a îndepărta stratul de film neexpus, o parte din metal este expusă. Prin imersiunea în soluția de gravare se obțin modelele și desenele necesare.
(2) Procesul de gravare chimică
Procesul de fotogravare-este următorul:
Original Drawing -> Photography -> Reverse Mounting of Negative -> Hardening of Film -> De-coating -> Etching ->Tunderea.
① Desen și fotografie originalăGraficul și textul necesar sunt desenate pe hârtie după o anumită proporție, care constituie desenul original. Apoi, folosind echipament fotografic specializat, desenul original este fotografiat pentru a-l reduce la dimensiunea cerută pe negativul fotografic. Un exemplu de film realizat pentru gravarea textului pe cavitatea unei cutii de săpun este prezentat în Figura 6-3.
② Emulsie fotosensibilăExistă multe formule pentru emulsii fotosensibile, emulsia fotosensibilă cu alcool polivinilic (PVA) fiind cea mai frecvent utilizată. Principiul de funcționare al emulsiei fotosensibile este următorul:
Alcoolul polivinilic și dicromatul de amoniu nu suferă o reacție chimică unul cu celălalt. Alcoolul polivinilic se caracterizează prin faptul că este ușor solubil în apă, incolor, transparent și posedă proprietăți adezive. După ce apa se evaporă, formează o peliculă subțire, dar poate fi îndepărtată prin clătire sau ștergere cu apă. Bicromatul de amoniu este un material fotosensibil, care, după expunerea la lumină, sensibilizare și dezvoltare, devine dificil de dizolvat în apă. Se combină cu amestecul de alcool polivinilic pentru a forma o peliculă subțire care este relativ ferm lipită de suprafața matriței. Părțile neexpuse, care sunt încă predominant alcool polivinilic, pot fi îndepărtate prin clătire cu apă și ștergere cu bumbac absorbant. Filmul de emulsie fotosensibilă aderat la suprafața matriței, după întărire, posedă un anumit nivel de rezistență la coroziune, protejând metalul de coroziune.
③ Curățarea suprafeței gravateSuprafața matriței trebuie curățată înainte de aplicarea emulsiei. Pentru mucegaiurile mici, uleiul poate fi îndepărtat prin încălzirea lor într-o soluție de NaOH 10%, urmată de clătirea cu apă curată.
Pentru forme mai mari, acestea sunt mai întâi fierte într-o soluție de NaOH 10% și clătite, apoi clătite din nou cu apă clocotită. După curățare, matrița trebuie coaptă într-un cuptor electric la aproximativ 50 de grade înainte de aplicarea emulsiei; în caz contrar, emulsia fotosensibilă se poate desprinde cu ușurință. Cavitatea curățată a matriței este prezentată în Figura 6-4.
④ Aplicarea emulsieiEmulsia poate fi aplicată prin pulverizare sub lumină roșie într-o cameră întunecată. Zonele matriței care necesită imagini fotosensibile trebuie pulverizate în mod repetat, intervalul dintre straturi în funcție de temperatura camerei-mai scurt pentru temperaturi mai ridicate și mai lung pentru temperaturi mai scăzute. Trebuie avut grijă pentru a asigura o acoperire uniformă. Cavitatea matriței după aplicarea emulsiei este prezentată în Figura 6-5.
⑤ Atașarea negativului fotograficAșezați negativul fotografic pregătit plat pe suprafața de gravat, nivelați suprafața, apăsați negativul în jos cu o bucată de sticlă, făcându-l perpendicular pe suprafață și fixați negativul cu bandă adezivă transparentă. Pentru zonele rotunjite sau curbate, vaselina albă poate fi folosită pentru a lipi negativul. Designul cavității matriței ar trebui să ia în considerare comoditatea atașării filmului în prealabil; dacă este necesar, cavitatea poate fi proiectată ca o structură de inserție. Cavitatea matriței după atașarea filmului este prezentată în Figura 6-6.
⑥ ExpunereZona piesei de prelucrat care a fost acoperită și a avut negativul atașat este expusă la o sursă de lumină ultravioletă (cum ar fi o lampă cu mercur) pentru a sensibiliza filmul de emulsie fotosensibilă de pe suprafața piesei de prelucrat conform imaginii. În timpul acestui proces, poziția sursei de lumină trebuie ajustată pentru a asigura o expunere uniformă a zonei fotosensibile. Durata expunerii este determinată pe baza experienței practice.
⑦ Dezvoltare și clătirePiesa de prelucrat expusă este scufundată în apă fierbinte la 40 până la 50 de grade timp de aproximativ 30 de secunde, permițând părții neexpuse a filmului de emulsie să se dizolve în apă. După îndepărtare, colorantul violet alcalin se aruncă pe suprafață și se întinde uniform pentru dezvoltare. Odată ce apare un model clar, acesta este clătit cu apă curată, iar părțile neexpuse sunt șterse cu bumbac absorbant. În cele din urmă, este uscat cu aer cald, așa cum se arată în Figura 6-7.
⑧ Întărirea și repararea peliculeiCavitatea de matriță dezvoltată este plasată într-un cuptor electric de uscare cu temperatură constantă la 150 până la 200 de grade și coaptă timp de 5 până la 20 de minute pentru a îmbunătăți rezistența de aderență și rezistența la coroziune a filmului. Dacă pe suprafața cavității rămâne vreo peliculă de emulsie care nu a fost îndepărtată complet, aceasta poate fi curățată cu vârful unui cuțit. Zonele de film lipsă trebuie reparate folosind cerneală de imprimare.
⑨ Protecția zonelor ne-gravateZonele care nu necesită gravare trebuie protejate cu o peliculă, așa cum se arată în Figura 6-8.
⑩ GravurareAr trebui selectate diferite soluții de gravare pentru diferite materiale. Pentru cavitățile matriței din oțel, soluția apoasă de clorură ferică este utilizată în mod obișnuit și poate fi aplicată prin imersie sau pulverizare. Dacă se adaugă o cantitate adecvată de pulbere de sulfat de cupru la soluția apoasă de clorură ferică pentru a forma o pastă și apoi se aplică pe suprafața cavității (grosimea acoperirii de la 0,2 la 0,4 mm), penetrarea laterală poate fi redusă. Pentru a preveni decuparea (gravarea laterală), un agent de protecție poate fi adăugat și agentului de gravare sau pulberea de colofoniu poate fi periată și încorporată în pereții laterali ai modelului expus. Temperatura de gravare este de 50 până la 60 de grade. În funcție de densitatea și adâncimea modelelor și modelelor, gravarea trebuie efectuată în general de 1 până la 3 ori, cu o adâncime tipică de gravare de 0,3 mm.
⑪ De-acoperire și finisareCavitatea matriței gravată este curățată cu solvent de lac și alcool industrial. Plastilina poate fi folosită pentru a lua o impresie a textului pentru a verifica efectul de gravare, așa cum se arată în Figura 6-9. Orice zone defecte sunt retușate local și apoi supuse gravării secundare sau reparațiilor mecanice. După ce gravura este completă, emulsia fotosensibilă aderată la suprafață trebuie spălată cu o soluție de NaOH pentru a arde stratul protector, urmată de clătire de câteva ori cu apă. Este apoi uscat cu un ventilator și acoperit cu o peliculă de ulei, completând astfel întregul proces. Textul de pe secțiunea finită a cavității matriței este prezentat în Figura 6-10. Un videoclip de procesare a locului de producție poate fi găsit în folderul „Case Videos” sub fișierul „Drying Text.mp4” din biblioteca de resurse a MOOC „Mold Manufacturing Technology” al Universității din China (Numărul cursului: 0802SUST006).
