Спосіб хімічного фрезерування деталей. Хімічне фрезерування, штампування, полірування Застосування сповільнювачів твердіння

Сутність процесу хімічного фрезерування полягає в регульованому видаленні матеріалу з поверхні заготівлі розчиненням його в травнику за рахунок хімічної реакції. Ділянки заготовки, які не підлягають розчиненню, покривають захисним шаром хімічно стійкого матеріалу.

Швидкість знімання багатьох матеріалів становить до 0,1 мм/хв.

Переваги процесу:

· Висока продуктивність та якість обробки,

· Можливість отримання деталей складної конфігурації як малої і значної товщини (0,1-50) мм;

· малі енергетичні витрати (переважно використовується хімічна енергія);

· Короткий цикл підготовки виробництва та простота його автоматизації;

· Безвідходність за рахунок регенерації продуктів процесу.

У процесі обробки знімання матеріалу може проводитися з усієї поверхні заготовки, на різні глибини або на всю товщину деталі (наскрізне фрезерування). Хімічне фрезерування включає такі основні етапи: - підготовку поверхні заготовки; нанесення захисного шару малюнка; хімічне травлення; видалення захисного шару та контроль якості виробів (див. рис.3.1).

Підготовка поверхні – це очищення її від органічних та неорганічних речовин, наприклад, за допомогою електрохімічного знежирення. Ступінь очищення визначається вимогами до наступних операцій.

Нанесення захисного шару малюнка здійснюється способами: ручного та механізованого гравірування по помилковому (лаковому, восковому) шару, способом ксерографії, трафаретного, офсетного, а також фотохімічного друку.

У приладобудуванні найбільше застосуванняотримав спосіб фотохімічного друку, який забезпечує малі розміри виробів та високу точність. У цьому випадку для отримання захисного шару заданої конфігурації використовують фотошаблон (фотокопія деталі у збільшеному масштабі на прозорому матеріалі). Як захисний шар застосовують рідкі та плівкові фоторезисти, що мають світлочутливість. Рідкі, найбільше освоєні в промисловості, вимагають високої якості очищення поверхні заготовок. Для нанесення їх на поверхню використовують один із способів: занурення, полив, розпилення, центрифугування, накочування валками, напилення в електростатичному полі. Вибір способу залежить від типу виробництва (безперервне нанесення чи окремі заготовки); вимог до товщини та рівномірності утвореної плівки, які визначають точність розмірів малюнка та захисні властивості резиста.

Мал. 3.1. Загальна схема технологічного процесу хімічного фрезерування.

Фотохімічний друк захисного малюнка крім операції нанесення фоторезиста та його сушіння включає операції експонування шару фоторезиста через фотошаблон, прояв малюнка та дублення захисного шару. При прояві певні ділянки шару фоторезиста розчиняються та видаляються з поверхні заготовки. Шар фоторезиста, що залишився у вигляді малюнка, визначеного фотошаблоном, після додаткової термічної обробки - дублення - служить захисним шаром при подальшій операції хімічного травлення.

Операція хімічного травлення визначає остаточну якість та вихід придатної продукції. Процес травлення протікає як перпендикулярно поверхні заготівлі, а й убік (під захисний шар), що знижує точність обробки. Величину підтравлювання оцінюють через фактор травлення, який дорівнює , де Н тр - Глибина травлення, е - величина підтравлення. Швидкість розчинення визначається властивостями оброблюваного металу, складом травлячого розчину, його температурою, способом подачі розчину на поверхню, умовами відведення продуктів реакції і підтримкою властивостей розчину, що травлять. Своєчасне припинення реакції розчинення забезпечує задану точність обробки, яка орієнтовно становить 10% від глибини обробки (травлення).

Широке застосування нині знаходять травники на основі солей з аміном - окислювачем, серед яких найчастіше використовують хлор, кисневі сполуки хлору, біхромат, сульфат, нітрат, перекис водню, фтор. Для міді та її сплавів, килиму, сталі та інших сплавів найбільшого поширення набули розчини хлорного заліза (FeCl 3) з концентрацією від 28 до 40% (вагових) та температурою в межах (20 - 50) С, які забезпечують швидкість розчинення (20 - 50) мкм/хв.

Серед відомих способів травлення розрізняють занурення заготовки спокійний розчин; в розчин, що перемішується; набризкування розчину; розпилення розчину; струменеве травлення (горизонтальне чи вертикальне). Кращу точність обробки забезпечує струменеве травлення, яке полягає в тому, що розчин, що травить, під тиском через форсунки подається на поверхню заготовки у вигляді струменів.

Контроль якості деталей включає візуальний огляд їхньої поверхні та вимірювання окремих елементів.

Процес хімічного фрезерування найбільш вигідний при виготовленні плоских деталей складної конфігурації, які в ряді випадків можуть бути отримані механічним штампуванням. Практикою встановлено, що при обробці партій деталей у кількості до 100 тис. вигідніше хімічне фрезерування, а понад 100 тис. – штампування. При дуже складній конфігурації деталей, коли неможливе виготовлення штампу, застосовується лише хімічне фрезерування. Слід враховувати, що процес хімічного фрезерування не дозволяє виготовляти деталі з гострими або прямими кутами. Радіус закруглення внутрішнього кута повинен бути не менше половини товщини заготовки S, а зовнішнього кута - більше 1/3 S діаметр отворів і ширина пазів деталей повинні бути більше 2 S.

Метод знайшов широке застосування в електроніці, радіотехніці, електротехніці та інших галузях у виробництві друкованих плат, інтегральних схем при виготовленні різних плоских деталей зі складною конфігурацією (плоських пружин, растрових масок для кінескопів кольорових телевізорів, масок з малюнком схем, що використовуються в процесах термічного напилення). , сіточки для бритв, центрифуг та інших деталей).

Хімічне фрезерування бетону – це обробка бетонної поверхніспеціальними хімікатами з метою покращення її адгезії. На бетонних поверхнях після затвердіння закупорюються практично всі пори, тому фарба та герметик тримаються на них досить погано. Хімічне фрезерування допомагає відкрити пори в бетоні та підготувати його до нанесення будь-якого покриття.

З'єднання поверхонь різнорідних тіл залежить від їхньої адгезії. З латинського адгезія перекладається як прилипання. Завдяки цьому явищу стає можливим нанесення лакофарбових та гальванічних покриттів, зварювання, склеювання та ін. Тому підвищення адгезії є дуже актуальною проблемою для сучасного будівництва.

При виконанні бетонних робіт іноді виникають такі ситуації, які унеможливлюють заливання всього об'єкта за один раз. При проведенні наступної заливки виникає так званий холодний шов у місці контакту нового і старого шарів бетонування.

Холодний шов стає причиною втрати міцності з'єднання та порушення його водопроникності.

Ще одну проблему створюють ті труднощі, які виникають під час проведення оздоблювальних робітпо бетонних поверхнях (оштукатурювання, виготовлення наливної підлоги). Адже на поверхні бетону через вісім годин після його схоплювання утворюється цементна плівка (шар цементного молока), що перешкоджає адгезії. оздоблювального матеріалута бетону. Якщо цементну плівку не видалити, з'єднання вийде неміцнимі суттєво збільшиться ймовірність відшарування та руйнування підлоги чи штукатурки.

Для видалення цементного молока застосовують різні способи, але останніми роками стала вельми поширеною набула хімічне фрезерування. Цей спосіб є однаково ефективним для видалення цементного молока як зі старої, так і зі свіжої поверхні з бетону або цегли. Основне призначення хімічного фрезерування – підготовка поверхні для нанесення різних покриттів на полімерній, цементній чи гіпсовій основі.

Підготовка бетонної основи під нанесення покриття

Технологія видалення цементного молока проникаючими складами використовується при виконанні гідроізоляційних робіт, ліквідації «холодного шва», облаштуванні наливної підлоги, а також інших процесів, що вимагають якісного зчеплення бетонної основи та складу, що наноситься.

Вона дозволяє відкрити пори, мікротріщини та капіляри бетону, що забезпечує проникнення хімічно активного складу в його поровий простір, утворення та зростання кристалів матеріалів, що використовуються для гідроізоляції бетонних поверхонь та інших цілей.

Причини утворення цементного молочка

Цементне молочко є не міцною і рихлою кристалічною структурою на поверхні, створеній за допомогою бетону. Товщина його шару може становити 20-300 мкм, але «живе» цей шар окремо від бетону. Він не має міцного фізичного зв'язку з бетонною основою і при цьому перешкоджає проникненню будь-яких рідин у бетон. Через це у поверхневому шарі бетону не утворюється щільна та міцна кристалічна структура.

Основне джерело утворення цементного молока – водний розчин гідроксиду кальцію, що виходить на поверхню бетону разом із водою. Реагуючи з вуглекислотою, що є в повітрі, він утворює плівку карбонату кальцію, яка за хімічним складом є вапняком і не розчиняється у воді.

Утворенню цементного молочка сприяють також:

• солі лужних металів, які у вільному вигляді присутні у складі цементу;
• зольні відходитеплових електростанцій, які додаються до цементу та виділяють луги;
• гравій, щебінь, пісок, Що містять галоїдні сполуки;
• протиморозні та модифікуючі добавки, що використовуються при виготовленні бетонних сумішей.

Цементне молочко за своїм складом є сумішшю карбонатів, нітратів, сульфатів та хлоридів, розчинних та нерозчинних у воді.

Розчинні луги при з'єднанні цементу з водою утворюють розчини, що хімічно зв'язуються з алюмінатами та силікатами цементу. При контакті з вуглекислотою ці луги карбонізуються та утворюють нерозчинне у воді щільне цементне молочко. Ще однією причиною утворення молочка може стати вода, яка використовується для замішування цементу, якщо за складом вона не відповідає нормативним вимогам.

Цементне молочко є пухкою, неміцною структурою, що заповнює на деяку глибину поровий простір бетону. При нанесенні будь-якого покриття на бетон із цементною плівкою на поверхні замість очікуваного монолітного з'єднання утворюється тришарова система «поверхневе покриття – цементне молочко — бетон». Міцність між шарами цього «пирога» виходить наполовину меншою від очікуваної.

При цьому кожен із шарів працює незалежно від інших та окремо сприймає механічні навантаження. Найслабшим місцем з позиції міцності є саме цементна плівка. Очевидно, що зі збільшенням напруги руйнація відбудеться саме тут. Цементна плівка є своєрідною межею, на якій усадкова напруга стиснення перетворюються на напруження розтягування. Саме тому зона холодного шва стає відразу попередньо напруженою.

Бетон, як відомо, добре працює на стиск, дещо гірше – на вигин та дуже погано на розтяг. Зона стику через напруження розтягування має набагато меншу міцність і щільність, ніж монолітний бетон. Тому тріщини при рівних напругах утворюються, перш за все, по холодних швах.

Щоб уникнути ефекту холодного шва і зробити бетонну поверхню здатною прийняти захисний шар герметика або фарби, необхідно видалити цементну плівку і відкрити пори в бетоні. Для цього використовують різні механічні та хімічні способи.

Способи, що використовуються для видалення цементного молочка

Механічна очистка

Механічна очистка бетонних поверхонь проводиться за допомогою механічних дротяних щіток, фрезерувальних та шліфувальних машин. Щоб уникнути пошкодження нижчих шарів стяжки, сухе механічне очищення затверділого бетону можна проводити тільки після того, як він набере певної міцності. Але з набором міцності очищення суттєво важко.

Застосування фрезерувальних машин і приводних металевих щіток виправдане лише при наборі міцності бетоном не більше 2-3 МПа. У тому випадку, коли бетон стане міцнішим, ефективність очищення помітно знизиться через суттєве збільшення тривалості обробки та підвищеного зносу інструменту.

Недоліки механічних способів очищення бетону від цементного молочка:

• можливість виконання очищення лише після набору бетоном необхідної міцності призводить до досить тривалих технологічних перерв;
• можливе виникнення внутрішніх напруг, що проявляються мікротріщин;
• видаляється лише шар цементного молочка, а пори бетону не відкриваються;
• освіта великої кількостіпилу, що потребує застосування промислових пилососів;
• висока трудомісткість;
• Висока вартість обладнання.

При механічному очищенні хімічного молочка важко навіть проконтролювати якість виконаної роботи

Гідропіскоструминна обробка

Застосування гідропіскоструминної обробки дозволяє видалити цементну плівку та відкрити пори бетону тільки в поверхневому шарі.

Процес має такі недоліки, як:

• неможливість проведення очищення до того, як бетон набере міцність 5 МПа;
• виникнення внутрішніх напруг через ударний вплив робочого струменя, а також їх подальша релаксація, що призводить до утворення мікротріщин;
• обмеження у застосуванні при діючому виробництві та внутрішніх роботах;
• висока вартість обладнання (компресорів високого тиску, абразивоструйних комплексів, установок фільтрації повітря)

Очищення водоповітряним або водяним струменем

Дану обробку виконують водяними або водоповітряними струменями під тиском 0,5-0,7 МПа. Цей спосіб є найбільш простим і дозволяє проводити очищення практично відразу після заливання бетону (при його міцності 0,3 МПа). За такої міцності по поверхні бетону можна ходити, але на ньому залишатимуться сліди.

Бетон має досить міцну структуру, тому немає небезпеки порушення зчеплення розчинної частини і великого заповнювача. Час досягнення цієї міцності становить від 4 до 18 годин і залежить від температури та вологості навколишнього повітря, а також від властивостей бетонної суміші.

До недоліків цього способу відносяться:

• неможливість застосування на вертикальних поверхнях та при негативних температурах повітря;
• на поверхні бетону залишається цементна плівка, нерозчинна у воді;
• компресорна олія, що міститься в стислому повітрі, утворює антиадгезійну плівку на поверхні.

Хімічне травлення

Хімічний травлення виробляють за допомогою соляної кислоти. Цей процес очищення є технічно невиправданим та навіть шкідливим. Застосування соляної кислоти знижує довговічність бетону.

Недоліки хімічного травлення:

• незначне збільшення міцності зчеплення порівняно з необробленою поверхнею;
• поверхневе руйнування як цементного молочка, а й цементного каменю, що стає причиною руйнування холодного шва між новим і старим бетоном під час експлуатації;
• необхідність додаткової обробки лугом для нейтралізації кислоти.

Застосування уповільнювачів твердіння

З метою збільшення часового інтервалу між заливкою бетонної суміші та видаленням цементного молочка, а також полегшення процедури очищення використовують різні сповільнювачі твердіння, наприклад, СДБ (сульфітно-дрожжеву бражку). Розчин СДБ наноситься на бетонну поверхню фарборозпилювачем.

Послаблений поверхневий шар видаляється приводними щітками або струменем води під високим напором

До недоліків цього способу можна віднести:

• неможливість проведення обробки відразу після заливання бетону. Залежно від температури повітря час початку обробки може становити від 2 до 4 діб;
• необхідність ретельного контролю міцності основного бетону;
• неможливість застосування уповільнювачів твердіння під час проведення бетонування в осінньо-зимовий період.

Невисокий технічний рівеньта неекономічність існуючих методів очищення бетонних поверхонь від цементної плівки стали причиною пошуку нових шляхів для вирішення цієї проблеми. В результаті досліджень були розроблені абсолютно новий спосібВидалення цементного молока - хімічне фрезерування.

Переваги хімічного фрезерування

Спосіб хімічного фрезерування полягає в послідовній обробці бетонної поверхні складами, виготовленими на основі складних поліфункціональних кислот. Цей спосіб повністю виключає застосування механічного очищення, дробо-, гідро-, піско- та гідропіскоструминної обробки, а в ряді випадків і необхідність монтажу штукатурної сітки.

Хімічне фрезерування дозволяє зробити ефективне розчинення цементного молочка, відкриття пір бетону, створення моноліту. Цей спосіб у 1,5-3 рази підвищує міцність зчеплення шарів монолітного бетону., гіпсових, цементних та магнезіальних стяжок, гідроізоляційних матеріалів проникаючої дії, епоксидних, поліуретанових, акрилатних та цементних наливних підлог, плиткових клеїв, шовних герметиків, штукатурок, фасадного та внутрішнього облицювання зі штучного та натурального каменю.

Основні переваги хімічного фрезерування:

• розчинення та видалення цементного молока без руйнування цементного каменю;
• усунення холодного шва, що сприяє створенню моноліту;
• збільшення глибини проникнення гідроізоляційних матеріалів та інших покриттів;
• зниження трудомісткості робіт із очищення бетону від цементної плівки;
• зниження вартості робіт.

Матеріали для хімічного фрезерування

Бетон при хімічному фрезеруванні послідовно обробляють різними складами, наприклад, комплексом Кристалізол Хімфрез. У цьому комплексі входять два склади: кислотний очищувач Кристалізол Очищувач і лужний адгезійний активатор Кристалізол Актив. Спочатку на бетонну поверхню наносять Кристалізол Очищувач, який розчиняє цементне молокоі відкриває пори бетону, але не вступає в реакцію з цементним каменем і не порушує його структуру.

Через годину, коли припиниться спінювання, на бетон наносять Кристалізол Актив, що сприяє посиленню адгезії. Застосування цього комплексу підвищує глибину проникнення активних хімічних речовин у поверхню бетону.

Хімічне фрезерування створює умови для організації монолітного з'єднання бетон – полімерна підлога або бетон – гідроізоляційний шар

Переваги складів Кристалізол Хімфрез:

• склади є нешкідливими для природи та людини. Вони відповідають усім вимогам екологічної безпеки;
• не мають сильного запаху, тому працювати з ними зручно та легко;
• у хімічному складі відсутні оцтова, соляна, ортофосфорна, лимонна кислота та інші елементи, що негативно впливають на поверхню бетону;
• комплекс можна застосовувати для будівництва будь-яких об'єктів, включаючи підприємстві харчової промисловості, басейни, резервуари з питною водою.

Аналогічними властивостями мають такі матеріали, як Лепта Хімфрез, Гамбіт Фрез (Н-1) Комплекс, Елакор-МБЗ, АрмМікс Очищувач, Дезоксил STOP, Типром Плюс. Всі ці матеріали виготовляються за єдиним принципом та мають ідентичний фізичний принципроботи. Хімічні речовини, що містяться в їхньому складі, руйнують цементну плівку та відкривають пори бетону.. Застосування даних матеріалів у 1,5-3 рази підвищує міцність зчеплення бетону з наливною підлогою та іншими покриттями.

Технологія нанесення складу для хімічного фрезерування

Як приклад розглянемо технологію нанесення складу Елакор-МБЗ. Даний склад застосовують для видалення цементної плівки, верхнього забрудненого або ослабленого шару поверхонь цементовмісних в приміщеннях або на відкритому повітрі.

Загальні вимоги та рекомендації:

• основа: бетонні поверхні, піско-цементні стяжки;
• вологість основи має становити не більше 6%;
• температура повітря та основи не менше +5 градусів;
• відносна вологість повітря – не нормується;
• час витримки бетону після заливання до обробки щонайменше 14 днів.

Етапи технологічного процесу:

• підготовка основи. На цьому етапі видаляють пил, бруд, стару фарбу, масляні плями тощо;
• підготовка матеріалу до роботи. Як правило, Елакор-МБЗ продається вже готовим до нанесення, але випускається у вигляді концентрату, який необхідно розбавляти водою в пропорції 1:3. Витрата готового складу становить 0,4-0,5 літра за кожен квадратний метр;
• нанесення. Склад рівномірно наноситься на поверхню, що обробляється. Це можна робити валиком, пензлем, пневмокраскопультом чи методом торкретування. Торкретування – це нанесення розчинів за допомогою спеціальної торкретної установки. Ця установка подає розчин зі швидкістю 90-100 м/с. Тиск повітря у своїй становить 150-350 кПа;
• витримка складу на поверхні бетонудо повного розчинення цементного молочка та висолів;
• видалення залишків реакціїза допомогою води;
• витримка перед нанесенням штукатурок, мінеральних стяжок, герметиків, плиткових клеїв, наливної підлоги повинна становити не менше однієї години.

Безпека під час роботи

З усіма складами для хімічного фрезерування бетону слід поводитися дуже обережно. При попаданні на шкіру вони можуть залишити досить болісний хімічний опік. Особливо слід остерігатися попадання цих складів на обличчя або в очі, оскільки це може призвести до спотворення шрамів і навіть незворотної сліпоті.

При попаданні складів на шкіру або в очі необхідно промити їх великою кількістю води

При роботі зі складами слід завжди одягати захисний одяг із довгими рукавами, закрите взуття, захисні окуляри з маскою та рукавички. Слід уникати вдихання пари хімічних складів оскільки вони можуть викликати опік горла або рота.

З цієї причини слід переконатися, що робоче місцедобре провітрюється. Якщо пари дуже сильні, то, щоб уникнути травми, слід використовувати респіратор з картриджем від кислотних пар. Перед використанням будь-якого складу рекомендується дуже уважно вивчити інструкцію, яка зазвичай вказується на етикетках.

Вартість матеріалів для хімічного фрезерування бетону

Орієнтовна вартість складів, які застосовуються для хімічної обробки поверхонь з бетону:

Висновки

Хімічне фрезерування відрізняється високою продуктивністю, низькою трудомісткістю та економічною ефективністю. З його допомогою можна дуже швидко і досить просто видалити з бетонної поверхні цементне молочко, верхній ослаблений або забруднений шар покриття, що містить цемент. Фахівці стверджують, що хімічне фрезерування є найбільш ефективним способомочищення бетону від цементної плівки.

При використанні механічних способів очищення бетону необхідно стежити за тим, щоб не заполірувати пори матеріалу пилом, що осідає. Через це поверхня може стати дуже гладкою, а це суттєво знижує її адгезію. Склади для хімічного фрезерування є високоефективними і маловитратними розчинами, які ідеально підходять для створення шорсткостей на гладкому бетоні. Вони відкривають пори бетону та збільшують його адгезію в 1,5-3 рази. Крім того, хімічне фрезерування проти механічним є менш трудомісткою процедурою.

Хімічну обробку бетону застосовують для усунення ефекту «холодного шва», для активації дії знепилюючих складів та гідроізоляційних матеріалів проникаючої дії, для створення монолітного з'єднання бетонна основа – наливна підлога. Така обробка практично не має обмежень. Її можна використовувати для видалення цементної плівки і зі старої, і зі свіжої заливкиз пористою та щільною, з вологою та сухою бетонною поверхнею, як у приміщеннях, так і на відкритому повітрі.

Докладніше про хімічне фрезерування бетону показано у відео:

Прочитав про такий цікавий спосіб обробки. Хочу реалізувати на верстаті з ЧПУ:)

З книжки "Довідник інженера-технолога у машинобудуванні" (Бабичев А.П.):

Розмірна електрохімічна обробка заснована на явищі анодного (електрохімічного) розчинення металу при проходженні струму через електроліт, що подається під тиском в зазор між електродами без безпосереднього контакту між інструментом і заготовкою. Тому інша назва цього методу – анодно-хімічна обробка.

Електрод-інструмент у процесі обробки є катодом, а деталь, що обробляється - анодом. Електрод-інструмент поступово переміщається зі швидкістю Vн. Електроліт подається у міжелектродний зазор. Інтенсивний рух електроліту забезпечує стабільний та високопродуктивний перебіг процесу анодного розчинення, винесення продуктів розчинення з робочого зазору та відведення тепла, що виникає в процесі обробки. У міру зняття металу із заготівлі-анода відбувається подача інструменту-катода.

Швидкість анодного розчинення і точність обробки тим вища, що менше міжелектродний зазор. Однак зі зменшенням зазору ускладнюється процес його регулювання, зростає опір прокачування електроліту, може статися пробою, що викликає пошкодження поверхні, що обробляється. Через збільшення газонаповнення при малих проміжках знижується швидкість анодного розчинення. Слід вибирати

такий розмір зазору, при якому досягаються оптимальні швидкість знімання металу та точність формоутворення.

Для отримання високих технологічних показників ВІДЛУННЯ необхідно, щоб електроліти відповідали наступним вимогам: повний або частковий виняток побічних реакцій, що знижують вихід струмом анодне розчинення металу заготовки лише у зоні обробки, виключаючи розчинення необроблюваних поверхонь, тобто. наявність високих локалізуючих властивостей, забезпечення протікання всіх ділянках оброблюваної поверхні заготівлі електричного струму розрахункового значення.

Найбільш поширеними електролітами є нейтральні розчини неорганічних солей хлориду, нітрати та сульфати натрію та калію. Ці солі дешеві та нешкідливі для обслуговуючого персоналу. Широке застосування отримав водний розчин хлористого натрію ( кухонної солі) NaCl через його малу вартість і тривалу працездатність, що забезпечується безперервним відновленням хлористого натрію в розчині.

Установки для ВІДЛУННЯ обов'язково повинні мати фільтри для очищення електроліту.

Тішить сама собою досягнута круглість отвору. Але лійкоподібність не тішить.

Спробую тепер прокачувати електроліт через медичну голку.

Сутність винаходу: спосіб включає: нанесення на поверхню захисного покриття, розмітку і вирізку контуру зони хімічного фрезерування, сітчасте порушення захисного покриття всередині контуру зони фрезерування і травлення металу на необхідну глибину при одночасному видаленні захисного покриття з зони фрезерування відшаровуванням. 2 іл., 1 табл.

СПІЛКА РАДЯНСЬКИХ

СОЦІАЛІСТИЧНИХ

РЕСПУБЛІК (51) З 23 F 1/02

ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ

¹ 990871, кл, 23 F 1/02, 1979.

Винахід відноситься до хімічної обробки матеріалів і може бути застосовано в машинобудуванні для хімічного фреєрування.

Однак зрізання лазером захисного матеріалу з усієї поверхні підлягає хімічній обробці, як передбачено в цьому способі, малопродуктивно, т.к. Енергія лазерного променя в момент видалення покриття концентрується на малій площі.

Найбільш близьким до запропонованого є спосіб отримання деталей з ділянками змінної товщини шляхом хімічного травлення, що включає попереднє нанесення захисного покриття на ділянки поверхні, що не підлягають травленню та подальше видалення його відшаровуванням.

«,5U 1791467 А1 (54) СПОСІБ ХІМІЧНОГО ФРЕЗУВАННЯ ДЕТАЛЕЙ (57) Сутність винаходу: спосіб включає нанесення на поверхню захисного покриття, розмітку і вирізку контуру зони хімічного фреєрування, сітчасте порушення захисного покриття всередині контуру зони видалення захисного покриття із зони фрезерування відшаровуванням. 2 іл., 1 табл.

Видалення захисного покриття в цьому випадку проводиться двома способами: з рівнотовщинних еон покриття видаляється до процесу травлення, а в процесі травлення відшаровується захисне покриття тільки з ділянки змінної товщини (клина), при- 4 чим проводиться ця операція за допомогою Про спеціального пристрою, що включає електродвигун , рухому платформу, ф раму, вал для намотування захисного покриття. Про

До недоліків відомого способу можна віднести високі трудо- та енерговитрати, пов'язані з необхідністю застосування комбінованих методів зняття покриття, використання спеціального пристрою та пов'язані з цим монтажні роботи, а також обмеженість застосування тільки для деталей клиноподібної форми.

Мета винаходу вЂ" підвищення продуктивності та спрощення процесу.

Поставлена ​​мета досягається тим, що в способі хімічного фрезерування деталей, що включає нанесення на поверхню захисного покриття, розмітку та

1791467 вирізку контуру зони хімічного фрезерування, травлення металу на необхідну глибину при одночасному видаленні захисного покриття із зони фреєрування відшаровуванням, перед травленням металу проводять сітчасте порушення захисного покриття всередині контуру зони фрезерування.

Відмітними ознаками винаходу є те, що перед травленням металу проводять сітчасте порушення захисного покриття всередині контуру зони фрезерування, Позитивний ефект від використання прецполагаемого винаходу виникає внаслідок підвищення продуктивності процесу хімфрезерування за рахунок виключення трудовитрат, пов'язаних з видаленням захисного матеріалу з зон, що підлягають хімічному фрезерування. за пропонованим способом здійснюється одночасно з розчиненням металу без додаткового впливу.

Хімічне фрезерування деталей здійснюється у спеціалізованій лінії хімічного фрезерування.

На фіг.1 зображено приклад технологічного планування лінії, на якій здійснюється спосіб; на фіг.2 вЂ" приклад кріплення деталі для транспортування по операціях техпроцесу хімфрезерування, Лінія хімічного фрезерування містить ванни 1-4 для технологічних розчинів (число ванн визначається технологічним процесомі необхідною продуктивністю і може бути більш зазначеного на рис.2), автооператор 5, що переміщається вздовж лінії напрямних 6, 7, стенд контролю, що має дві стійки 8 і 9, маніпулятор 10 зі змінним робочим органом 11. Для кріплення деталі

12 використовується рамка 13, має механізм розвороту 14, з затискачами 15, 16, 17.

Для транспортування деталі 12, закріпленої в рамці 13, уздовж лінії автооператором 5 є траверса 18, пов'язана з рамкою 13 гнучкими підвісками

19. Для монтажу деталі 12 у рамку 13 служить монтажний стіл 20. Для нанесення покриття на деталь 12 є спеціальна камера 21. Для керування лінією застосований комп'ютер(керуючий обчислювальний комплекс) 22, на який надходить інформація з приладів контролю товщини деталей контролю стану захисного покриття, контролю параметрів технологічних розчинів і т.д.

Приклад, Проводилося хімічне фрезерування деталі, виготовленої алюмінієвого сплаву сплаву АМг-6, з вихідною товщиною листа 8 мм, Склад сплаву, мас.,4: мідь 0,1, марга. 0,5-0,8; залізо 0,4; кремній 0,4; титан

5 0,02-0,1; магній 5,8-6,8; берилій 0,02-0,05; інше алюміній.

Деталь має три зони хімфрезерування завглибшки 2,1 мм, 3,4 мм, 5,9 мм.

На деталь 12 камері 21 наносилося

10 пульверизатором захисне покриття вЂ" емаль КЧ 7101 з в'язкістю 45 з В3-4.

Покриття наносилося в три шари з сушінням кожного шару 40 хв при 50 С і остаточним сушінням 6 год при 80 С, Товщина плівки

15180-200 мкм.

Монтаж покритої деталі 12 у рамку 13 проводився на монтажному стенді 20 горизонтальному положенні. Далі здійснювалася розмітка зони хімфрезерування

20 з максимальною глибиною видалення металу та прорізання контуру малюнка на захисному покритті олівцем електровипалювання "Силует". На поверхню зони наносився малюнок у вигляді сітки з прорееа25 ням покриття до металу. Розрахунок розмірів

У вічок сітки проводився з урахуванням фактора травлення (відношення величини бічного підтравлення до глибини травлення h), визначеного на зразках, причому глибина

30 травлення h приймалася рівною глибині розчинення металу з найменшою глу- . біну зони (2,1 мм). вЂ" вЂ" вЂ" вЂ" = 3,11 а 6,53

Розмір осередку визначався;

B=2xf=3,1 1 х2=6,22 мм

Розмір осередку приймався рівним 6

Після закінчення процесу нанесення малюнка на зону, призначену для обробки, рамка 13 з деталлю 12 переміщалася автооператором 5 по ваннах відповідно

45 з технологічним процесом, Хімічне фрезерування та відшаровування покриття проводилося у ванні складу, г/л:

Їдкий натрій 150-200

Триетаноламін 20-30

50 Тіомочевіна 6-10

Температура хімфрезерування вЂ" 80 С

Аналогічно проводилася розмітка, порушення суцільності покриття та хімфрезерування двох наступних зон.

55 Готова деталь мала чіткий контур хімфрезерування з чистотою обробки поверхні R

Для підтвердження зниження трудовитрат проведено експериментальну роботу в умовах лабораторної бази

1791467 Організація "Гермес". Сутність роботи полягала у порівнянні трудовитрат хрснометруванням при хімічному резервуванні традиційним способом (у відповідність до

ОСТ 92-4555-75) та способом, що описується у винаході. Робота проводилася на зразках зі сплаву АМг6, розміром 100х50х8 мм. Як захисне покриття застосовувалася емаль КЧ-7101 (3 шари). Розмір "вікна" фрезерованої зони 50х30 мм, глибиною сьема вЂ" 3 мм.

Результати експерименту наведені в таблиці, З наведених даних випливає, що при тому якості поверхні трудовитрати в запропонованому способі в середньому ні на 10 $, т, e. і продуктивність праці зростає. При великих габаритах деталей і складному контурі позитивний ефект помітно зростає.

Запропонований спосіб дозволяє noeb сити продуктивність, знизити трудозат5 рати, спростити процес хімфрезерування, Формула винаходу

Спосіб хімічного фрезерування деталей, що включає нанесення на поверхню захисного покриття, розмітку та

10 вирізку контуру зони хімічного фреєрування, травлення металу на необхідну глибину при одночасному видаленні захисного покриття з зони фрезерування відшаровуванням, що відрізняється тим, 15 що, з метою підвищення продуктивності та спрощення процесу фреєрування, перед травленням металу проводять сітчасте порушення захисного покриття всередині 1791467

Замовлення 135 Тираж Передплатне

ВНДІПД Державного комітету з винаходів та відкриття при ДКНТ СРСР

113035, Москва, Ж-35, Рауська наб„4/5

Проізаодстаанно-іадатальський комбінат "Патант", r. Ужгород, вул.Гагаріна, 101!

Редактор О. Єгорова

Упорядник І. Скоробогатов

Техред М.Моргентал Коректор С. Лісіна

Схожі патенти:

Винахід відноситься до хімічного травлення, а саме до розчинів для травлення товстоплівкових металовмісних покриттів, переважно для фотолітографічного травлення срібних покриттів на підкладках з алюмооксидної кераміки.

Винахід відноситься до травильних розчинів і способів таврування виробів зі сталі та міді та її сплавів, оцинкованих, кадмієм, сріблом, оловом та його сплавами, і може бути використане в радіотехнічній промисловості, приладобудуванні, авіаційній промисловості та в інших галузях народного господарства для нанесення знаків , що характеризують виріб

Винахід відноситься до травильних розчинів та способів таврування виробів з алюмінію, титану та легованої сталі і може бути використане в радіотехнічній промисловості, приладобудуванні, авіаційній промисловості та в інших галузях народного господарства для нанесення знаків, що характеризують виріб

Винахід відноситься до галузі металургії. Для забезпечення сприятливих значень втрат у сердечниках на холоднокатаному сталевому листі утворюють резистну плівку для виготовлення канавки шляхом травлення, при цьому в резистній плівці утворюють відкриту частину сталевого листа, що містить першу область, орієнтовану в напрямку ширини листа, і безліч інших областей, що починаються від першої області , причому ширина першої області та других областей становить від 20 до 100 мкм мкм, і відстань від кінцевої частини однієї з других областей до кінцевої частини суміжної з нею іншої області з других областей становить від 60 мкм до 570 мкм. 2 з.п. ф-ли, 7 іл., 1 табл.

Винахід відноситься до виробництва листа з електротехнічної сталі текстурованої сталі. Для зниження втрат у залізі матеріалу сталевий лист товщиною 0,30 мм або менше містить плівку форстериту і покриття, що створює напругу на поверхні сталевого листа, лінійні канавки, сформовані з інтервалом 2-10 мм на поверхні листа в напрямку прокатки для модифікації магнітного домену, при цьому глибина кожної з лінійних канавок становить 10 мкм або більше, товщина плівки форстериту в нижній частині лінійних канавок становить 0,3 мкм або більше, загальна напруга на сталевому листі, що створюється плівкою форстериту та покриттям, становить 10,0 МПа або вище у напрямку прокатки і частка втрат на вихрові струми у втратах в залізі W17/50 сталевого листа становить 65% або менше в змінному магнітному полі 1,7 Тл і 50 Гц, що створюється в сталевому листі у напрямку прокатки. 2 зв. та 1 з.п. ф-ли, 3 табл., 1 ін., 2 іл.

Винахід відноситься до галузі металургії. У цьому винаході розроблений лист електротехнічної текстурованої сталі, який може підтримувати низьке значення втрат у сердечнику, зібраному у вигляді фактичного трансформатора, і має відмінні характеристики втрат у сердечнику діючого трансформатора, в якому товщину (мкм) плівки a1 ізолюючого покриття на дні лінійних канавок, товщину (мкм) плівки a2 ізолюючого покриття на поверхні сталевого листа в частинах, що відрізняються від лінійних канавок, і глибину (мкм) a3 лінійних канавок регулюють таким чином, щоб вони задовольняли співвідношенням: 0,3   м до м ≤ a 2 ≤ 3,5 до м                               і a 2 + a 3 − a 1 ≤ 1   м до м.                                  2 з.п. ф-ли, 2 табл., 2 іл., 1 ін.

Хімічними називаються методи обробки матеріалів, у яких зняття шару матеріалу відбувається за рахунок хімічних реакцій у зоні обробки. Переваги хімічних методів обробки: а) висока продуктивність, що забезпечується відносно високими швидкостями перебігу реакцій, насамперед відсутністю залежності продуктивності від величини площі поверхні, що обробляється, і її форми; б) можливість обробки особливо твердих чи в'язких матеріалів; в) вкрай малий механічний і тепловий вплив у процесі обробки, що уможливлює обробку деталей малої жорсткості з досить високою точністю та якістю поверхні.

Розмірне глибоке травлення (хімічне фрезерування) є найпоширенішим методом хімічної обробки. Цим методом доцільно користуватися для обробки поверхонь складних у плані форм на тонкостінних деталях, отримання трубчастих деталей або листів з плавною зміною товщини по довжині, а також при обробці значної кількості дрібних деталей або круглих заготовок з великим; кількістю місць, що обробляються (перфорація циліндричних поверхонь труб). Шляхом місцевого видалення цим методом із зайвого матеріалу в ненавантажених або малонавантажених можна знизити загальну вагу літаків та ракет, не знижуючи їх міцності та жорсткості. У США використання хімічного фрезерування дозволило знизити вагу крила надзвукового бомбардувальника на 270 кг. Цей метод дозволяє створювати нові елементи конструкцій, наприклад, листи 1 змінної товщини. Хімічне фрезерування знаходить застосування також під час виготовлення друкованих схем радіоелектронної апаратури. У цьому випадку панель з ізоляційного матеріалу, покрита з однієї або двох сторін мідною фольгою, травленням видаляє задані схемою ділянки.

Технологічний процес хімічного фрезерування складається з таких операцій.

1. Підготовка деталей до хімічного фрезерування для забезпечення подальшого щільного і надійного зчеплення захисного покриття з поверхнею деталі. Для алюмінієвих сплавівцю підготовку здійснюють: знежиренням у бензині Б70; легким травленням у ванні з їдким натром 45-55 г/л і натрієм фтористим 45-55 г/л при температурі 60-70° С протягом 10-15 хв для зняття плакованого шару; промиванням в теплій та холодній водах та освітленням в азотній кислоті з подальшим промиванням та сушінням. Для нержавіючих та титанових сплавів підготовку деталей проводять шляхом протруювання для зняття окалини у ванні з плавикової (50-60 г/л) та азотної (150-160 г/л) кислотами або у ванні з електропідігрівом до 450-460° С у їдкому натрі. і азотнокислому натрію (20%) з подальшим промиванням і добовим, знежиренням і легким травленням з повторним промиванням і сушінням.

2. Нанесення захисних покриттів на місця оброблюваної деталі, що не підлягають травленню. Його виготовляють шляхом встановлення спеціальних накладок, хімічно стійких шаблонів типу, що прилипає, або, найчастіше, нанесенням лакофарбових покриттів, в якості яких зазвичай використовують перхлорвінілові лаки та емалі, поліамідні лаки та матеріали на основі не опренових каучуків. Так, для алюмінієвих сплавів рекомендується емаль ПХВ510В, розчинник РС1 ТУ МХП184852 та емаль ХВ16 ТУ МХПК-51257, розчинник Р5 ТУ МХП219150, для титанових сплавів – клей АК20, розріджувач РВД. Для кращого зчеплення цих покриттів з металом іноді попередньо виробляють анодування поверхні. Нанесення лакофарбових покриттів здійснюють кистями або пульверизаторами з попереднім захистом місць травлення шаблонами або занурення у ванну; в останньому випадку на висушеній захисній плівці роблять розмітку контуру, потім його прорізання та видалення.

3. Хімічний розчин виробляють у ваннах з дотриманням температурного режиму. Хімічне фрезерування алюмінієвих та магнієвих сплавів виробляють у розчинах їдких лугів; сталей, титану, спеціальних жароміцних та нержавіючих сплавів - у розчинах сильних мінеральних кислот.

4. Очищення після травлення деталей з алюмінієвих сплавів з емалевим захисним покриттям проводиться промиванням у проточній воді при температурі 50+70° С, відмочуванням захисного покриття у гарячій проточній воді при температурі

70-90 ° С і подальшим зняттям захисного покриття ножами вручну або м'якими щітками в розчині етилацетату з бензином (2:1). Потім виробляють освітлення або легке травлення та сушіння.

Якість поверхні після хімічного фрезерування визначається вихідною шорсткістю поверхні заготівлі та режимами травлення; зазвичай вона на 1-2 класи нижче чистоти вихідної поверхні. Після травлення дефекти, що були раніше на заготівлі. (ризики, подряпини, нерівності) зберігають свою глибину, але поширюються, набуваючи великої плавності; що більше глибина травлення, то сильніше виявляються ці зміни. На якість поверхні впливають спосіб отримання заготовок та їх термообробка; прокатаний матеріал дає найкращу поверхню в порівнянні зі штампованим або пресованим. Велика шорсткість поверхні з різко вираженими нерівностями виходить на литих заготовках.

На шорсткість поверхні впливають структура матеріалу, розмір зерен та його орієнтація. Загартовані алюмінієві листи, піддані старінню, мають вищий клас чистоти поверхні. Якщо структура крупнозерниста (наприклад, метал відпалений), то остаточно оброблена поверхня буде з великими шорсткістю, нерівною, бугристою. Найбільш придатною для хімічної обробки слід вважати дрібнозернисту структуру. Заготівлі з вуглецевої сталікраще обробляти хімічним фрезеруванням перед гартуванням, так як у разі надорожчання при травленні наступний нагрівання сприяє видаленню водню. Однак тонкостінні сталеві деталі бажано загартовувати перед хімічною обробкою, оскільки подальша термічна обробка може викликати їхню деформацію. Оброблена хімічним фрезеруванням поверхня завжди дещо розпушена внаслідок розтравлювання, і тому цей метод значно знижує втомні характеристики деталі. Зважаючи на це, для деталей, що працюють в умовах циклічних навантажень, необхідно після хімічного фрезерування проводити полірування.

Точність хімічного фрезерування ±0,05 мм. глибині та не менше +0,08 мм за контуром; радіус закруглення стінки вирізу виходить рівним глибині. Хімічне фрезерування зазвичай виробляють на глибину 4-6 мм та рідше до 12 мм; при більшій глибині фрезерування різко погіршується якість поверхні та точність обробки. Мінімальна остаточна товщина листа після травлення може становити 0,05 мм, тому хімічним фрезеруванням можна обробляти деталі з дуже тонкими перемичками без жолоблення, проводити обробку на конус шляхом поступового занурення деталі в розчин. При необхідності травлення з двох сторін потрібно або розташовувати заготівлю вертикально так, щоб дати газу, що виділяється вільно підніматися з поверхні, або травити в два прийоми - 1 спочатку з одного боку, а потім з іншого. Другий спосіб кращий, так як при вертикальному розташуванні заготовки верхні кромки вирізів обробляються гірше через попадають туди бульбашок газу. При виготовленні глибоких вирізів слід застосовувати спеціальні заходи(наприклад, вібрації) видалення з оброблюваної поверхні газу, який перешкоджає здійсненню нормального процесу. Контроль глибини, травлення в процесі обробки здійснюють зануренням Одночасно із заготівлею контрольних зразків, безпосереднім контролем розмірів товщиномірами типу індикаторної скоби або електронними, а також за допомогою автоматичного контролю ваги.

Продуктивність хімічного фрезерування визначається швидкістю видалення матеріалу за глибиною. Швидкість травлення зростає з підвищенням температури розчину приблизно на 50-60% на кожні 10 ° С, а також залежить від виду розчину, його концентрації та чистоти. Перемішування розчину в процесі травлення можна проводити стисненим повітрям. Процес травлення визначається екзотермічною реакцією, тому подача стисненого повітря дещо його охолоджує, проте переважно постійність температури забезпечується приміщенням у ванну водяних змійовиків.

Травлення методом занурення має ряд недоліків - використання ручної праці, частковий пробій захисних плівокна необроблюваних поверхнях. При обробці ряду деталей перспективніший струменевий метод травлення, при якому подача лугу здійснюється форсунками.

Засобом підвищення продуктивності хімічного фрезерування є використання ультразвукових коливань із частотою 15-40 кгц; у цьому випадку продуктивність обробки збільшується в 1,52,5 рази – до 10 мм/год. Процес хімічної обробки також значно пришвидшується під впливом інфрачервоного випромінюванняспрямованої дії. У умовах відпадає необхідність у нанесенні захисних покриттів, оскільки сильному нагріванню піддається метал по заданому контуру нагріву, інші ділянки, будучи холодними, мало розчиняються.

Час травлення встановлюють дослідним шляхом контрольних зразках. Протруєні заготовки виймають із травильної машини, промивають у холодній водіі для видалення емульсії, фарби та клею БФ4 обробляють при температурі 60-80° С у розчині, що містить 200 г/л каустичної соди. Готові деталі ретельно промивають та сушать у потоці повітря.

Поліпшення умов чорнової обробки заготовок різанням шляхом попереднього видалення кірки травленням є іншим прикладом дії розчину реактиву. Перед травленням заготовки з метою видалення окалини піддають обдування піском. Травлення титанових сплавів виробляють у реактиві, що складається з 16% азотної та 5% фтористоводневої кислот та 79% води. За даними зарубіжної літературиДля цієї мети застосовують травлення в соляних ваннах з подальшим промиванням у воді і потім повторним травленням в кислотних травниках для остаточного очищення поверхні.

Хімічне вплив технологічного середовища знаходить застосування й у поліпшення процесів нормального різання; дедалі ширше застосування знаходять методи обробки матеріалів, засновані на поєднанні хімічного та механічного впливів. Прикладами вже освоєних методів є хіміко-механічний спосіб шліфування твердих сплавів, хімічне полірування та ін.