Chemische Bearbeitung

Jack Lüge Experte für CNC-Bearbeitung

Spezialisiert auf CNC-Fräsen, CNC-Drehen, 3D-Druck, Urethanguss, Rapid Tooling, Spritzguss, Metallguss,

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
Chemische Bearbeitung (CM) ist das kontrollierte Auflösen von Werkstückmaterial (Ätzen) durch ein starkes chemisches Reagenz (Ätzmittel). Bei CM wird Material von ausgewählten Bereichen des Werkstücks entfernt, indem es in chemische Reagenzien oder Ätzmittel getaucht wird; wie Säuren und Laugen. Material wird durch mikroskopische elektrochemische Zellwirkung entfernt, wie es bei Korrosion oder chemischer Auflösung eines Metalls auftritt. Diese kontrollierte chemische Auflösung ätzt gleichzeitig alle exponierten Oberflächen, obwohl die Penetrationsgeschwindigkeiten des Materialabtrags nur 0,0025–0,1 mm/min betragen. Die grundlegende kundenspezifische Bearbeitung nimmt viele Formen an: chemisches Fräsen von Taschen, Konturen, gesamter Metallabtrag, chemisches Stanzen zum Ätzen durch dünne Bleche; Photochemische Bearbeitung (PCM) zum Ätzen unter Verwendung von lichtempfindlichen Resisten in der Mikroelektronik; chemisches oder elektrochemisches Polieren, bei dem schwache chemische Reagenzien (manchmal mit elektrischer Fernunterstützung) zum Polieren oder Entgraten verwendet werden, und chemische Strahlbearbeitung, bei der ein einziger chemisch aktiver Strahl verwendet wird. Ein Schema des chemischen Bearbeitungsprozesses ist in Abbildung 6 dargestellt.

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)