Einführung
Nicht-traditionelle Herstellungsprozesse sind definiert als eine Gruppe von Prozessen, die überschüssiges Material durch verschiedene Techniken mit mechanischer, thermischer, elektrischer oder chemischer Energie oder Kombinationen dieser Energien entfernen, aber keine scharfen Schneidwerkzeuge verwenden, wie sie für die traditionelle Herstellung verwendet werden müssen Prozesse.
Extrem harte und spröde Werkstoffe sind schwer zerspanbar traditionelle Bearbeitungsverfahren wie Drehen, Bohren, Stoßen und Fräsen. Nicht herkömmliche Bearbeitungsverfahren, auch fortschrittliche Fertigungsverfahren genannt, werden eingesetzt, wenn herkömmliche Bearbeitungsverfahren aus besonderen Gründen, wie unten beschrieben, nicht durchführbar, zufriedenstellend oder wirtschaftlich sind.
- Sehr harte, zerbrechliche Materialien, die für die herkömmliche Bearbeitung schwer zu spannen sind
- Wenn das Werkstück zu flexibel oder dünn ist
- Wenn die Form des Teils zu komplex ist
Es wurden mehrere Arten von nicht-traditionellen Bearbeitungsprozessen entwickelt, um zusätzliche erforderliche Bearbeitungsbedingungen zu erfüllen. Wenn diese Verfahren richtig eingesetzt werden, bieten sie viele Vorteile gegenüber nicht-traditionellen Bearbeitungsverfahren. In diesem Abschnitt werden die üblichen nicht-traditionellen Bearbeitungsverfahren beschrieben.
Chemische Bearbeitung (CM) Einführung
Chemical machining (CM) is the controlled dissolution of workpiece material (etching) by means of a strong chemical reagent (etchant). In CM material is removed from selected areas of workpiece by immersing it in a chemical reagents or etchants; such as acids and alkaline solutions. Material is removed by microscopic electrochemical cell action, as occurs in corrosion or chemical dissolution of a metal. This controlled chemical dissolution will simultaneously etch all exposed surfaces even though the penetration rates of the material removal may be only 0.0025–0.1 mm/min. The basic custom machining takes many forms: chemical milling of pockets, contours, overall metal removal, chemical blanking for etching through thin sheets; photochemical machining (pcm) for etching by using of photosensitive resists in microelectronics; chemical or electrochemical polishing where weak chemical reagents are used (sometimes with remote electric assist) for polishing or entgraten and chemical jet machining where a single chemically active jet is used. A schematic of chemical machining process is shown in Figure 6.
Chemisches Mahlen
Beim chemischen Fräsen werden flache Kavitäten auf Platten, Blechen, Schmiedeteilen und Strangpressteilen hergestellt. Die beiden wichtigsten Materialien, die beim chemischen Fräsprozess verwendet werden, sind Ätzmittel und Maskierungsmittel. Ätzmittel sind Säure- oder Alkalilösungen, die in kontrollierten Bereichen der chemischen Zusammensetzung und Temperatur gehalten werden. Abdeckmittel sind speziell entwickelte Elastomerprodukte, die von Hand abziehbar und chemisch beständig gegen die scharfen Ätzmittel sind.
Schritte beim chemischen Mahlen
- Restspannungsarmglühen: Wenn das zu bearbeitende Teil Restspannungen aus der vorherigen Bearbeitung aufweist, sollten diese Spannungen zuerst abgebaut werden, um ein Verziehen nach dem chemischen Fräsen zu verhindern.
- Vorbereiten: Die Oberflächen werden gründlich entfettet und gereinigt, um sowohl eine gute Haftung des Abdeckmaterials als auch einen gleichmäßigen Materialabtrag zu gewährleisten.
- Maskieren: Maskierungsmaterial wird aufgetragen (Beschichtung oder Schutz der nicht zu ätzenden Bereiche).
- Ätzen: Die freigelegten Oberflächen werden chemisch mit Ätzmitteln bearbeitet.
- Demaskierung: Nach der Bearbeitung sollten die Teile gründlich gewaschen werden, um weitere Reaktionen mit oder Kontakt mit Ätzmittelrückständen zu vermeiden. Dann wird der Rest des Abdeckmaterials entfernt und das Teil wird gereinigt und inspiziert.
Anwendungen:
Chemisches Fräsen wird in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet, um flache Materialschichten von großen Flugzeugkomponenten, Raketenhautplatten (Abbildung 7), extrudierten Teilen für Flugzeugzellen, zu entfernen.
Abbildung 7: Durch chemisches Fräsen konturierter Abschnitt der Raketenhautplatte zur Verbesserung des Steifigkeits-Gewichts-Verhältnisses des Teils (Kalpakjain & Schmid)