موضوع مقاله: ماشین‌کاری شیمیایی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # ماشین‌کاری شیمیایی | مقدمه: ماشین‌کاری شیمیایی به صورت مخفف (CHM) یکی از فرایندهای ماشین‌کاری غیر سنتی شناخته شده‌است. | ## بخش 1: ماشین‌کاری شیمیایی | ماشین‌کاری شیمیایی یک فرایند انحلال شیمیایی کنترل شده (CD) ماده قطعه کار از طریق تماس با یک معرف شیمیاییاسیدی یا قلیایی قوی است. امروزه این روش بیشتر در تولید حفره‌های کم عمق در قطعات مختلف مستقل از سختی آن‌ها به کار می‌رود علاوه بر این، روش‌های ماشینکاری به‌طور گسترده‌ای به تولید میکرو اجزای سازنده برای کاربردهای مختلف صنعتی از قبیل سیستم‌های میکروالکترومکانیکی (MEMS) و صنایع نیمه هادی تا قطعات بسیار بزرگ تا طول ۱۵ متر استفاده می‌شود. فرزکاری شیمیایی این روش در صنایع هواپیما سازی و هوا فضا از اهمیت ویژهای برخوردار است. همینطوردر صنایع فلزی برای ایجاد وب و ریب (web, rib) در قطعات فرج، فرم و ریخته‌گری استفاده می‌شود. همچنین در بسیاری از از مواقع برای بهبود وضعیت سطوح استفاده می‌شود (شکل ۴–۳) نظیر: برداشتن اکسید تیتانیوم از قطعات فرج شده تیتانیوم و قطعات شکل‌دهی شده با روش‌های سوپر پلاستیک حذف سطوح دی کربوریزه شده از قطعات فرج شده در فولادهای کم کربن Recast layer برداشتن لایه رسوب از روی قطعات تولید شده به وسیله EBM برداشتن پلیسه (Burr) از قطعات با شکل به هم پیچیده، ماشین‌کاری شده با روش‌های سنتی در فرز کاری شیمیایی یک پوشش محافظ) ماسک (قسمت‌هایی از ماده را که قرار نیست، در محلول خورده شود می‌پوشاند. این روش برای ایجاد حفره (pocket) و کنتور استفاده می‌شود همین‌طور برخی کاربردهای خاص از این روش بر گرفته شده‌است (شکل ۴–۴) و شامل مراحل زیر است: آماده‌سازی سطح قطعه با تمیز کردن با روش‌های مکانیکی و شیمیایی تا چسبندگی مناسب بین ماسک و قطعه وجود داشته باشد. پوشاندن سطح با لایه قابل چسباندن که به سطح می‌چسبد و در مقابل خوردگی شیمیایی مقاوم است. خراش ماسک با استفاده از شابلون مخصوص تا مناطقی که باید حکاکی شود در معرض محلول قرار گیرد. پس از حکاکی، قطعه شسته شده و ماسک با روش‌هایی دستی، مکانیکی یا شیمیایی پرداخته می‌شود. باید در نظر گرفت که محلول‌های شیمیایی بسیار خورنده هستند و باید احتیاط لازم در حین کار کردن و حمل نقل آن‌ها صورت پذیرد. بخارات و گازهای متصاعد شده در اثر واکنش شیمیایی باید در راستای پیشگیری‌های محیطی کنترل شود. دمای متداول برای فرایند بین ۳۷ تا ۸۵ درجه سانتی گراد بوده و باید با تلرانس ±۵ کنترل شود تا خوردگی به صورت یکنواخت انجام شود. هنگامی که از ماسک برای ماشینکاری استفاده می‌شود، باید توجه شود که برداشت ماده هم به سمت داخل قطعه و هم به سمت جانبی (زیر ماسک) اتفاقی می‌افتد. (شکل ۴–۵) ماشین‌کاری فوتوشیمیایی این روش حالتی منشعب از فرزکاری شیمیایی است با این تفاوت که ماسک محافظ با تکنیک فوتوگرافیک برقطعه اعمال می‌شود. روش فرزکاری شیمیایی معمو ا لا برای قطعات سه بعدی که از روش‌هایی نظیر فورج و ریخته‌گری و … تولید شده‌استفاده می‌شود. | ## بخش 2: ماشین‌کاری شیمیایی | در مقابل روش PCM یک روش اید ه آل برای ماشین‌کاری و ایجاد طرح‌های دقیق بر روی فویل از ضخامت حدود ۰٫۰۱ تا ۱٫۵ میلی‌متر است. یک تقاوت عمده دیگر بین دو روش این است که در فرزکاری شیمیایی عمق حفره توسط زمان باقی ماندن قطعه در حلال کنترل می‌شود اما در PCM توسط زمان اسپری شدن حلال بر قطعه. با توجه به اینکه حلال اسپری می‌شود، نرخ بار برداری بالاتر و کیفیت بهتری بدست می‌آید. البته در PCM تجهیزات گرانقیمتی برای اسپری کردن حلال خورنده در دمای بالا با فشار بالا بکار می‌رود. ورق فلزی تمیز شده و با لایه‌ای از فوتورزیست) یک امولسیون حساس به نور (پوشانده می‌شود، زمان کافی برای خشک شدن تا فوتورزیست به سطح بچسید و در حین حکاکی از آن محافظت کند. دو نگاتیو مربوطه بالا و پایین ورق قرار داده می‌شود و در خلاء تحت نور UV قرار می‌گیرد. پوششدر قسمت‌هایی که تحت نور بوده می‌شود و با اعمال یک محلول دیگر به عنوان ظاهرکننده از قسمت‌های دیگر حذف می‌شود. با استفاده از آب با فشار بالا ورق شکسته با فشار بالا ورق شکسته می‌شود تا مناطقی که فوتوزیست نرم روی آن مانده کاملاا شسته شود سپس قطعه با آب دیونیزه شسته شده وبا استفاده از گاز نیتروژن خشک می‌شود. این امر باعث می‌شود که حکاکی از بالا و پایین انجام شده و under cut کاهش یابد، ضمن اا زمان ماشین‌کاری کاهش یافته و قطعه و دیواره‌های صاف تری نیز تولید می‌شود. مزایا و معایب در مقایسه با دیگر فرایندهای ماشینکاری، ماشینکاری شیمیایی دارای مزایای بسیاری است، اما با برخی محدودیت‌ها. مهم‌ترین مزیت عبارتند از: کاهش وزن در خطوط پیچیده‌ای که برای ماشین استفاده از روش‌های مرسوم سخت است، ممکن هست. ساده بودن فرایند و در نتیجه عدم نیاز به نیروی کار ماهر عدم ایجاد تنش‌های پسماند در قطعه کار عدم ایجاد پلیسه قابل استفاده برای سطوح بسیار بزرگ ماشینکاری شکل‌های پیچیده ماشینکاری همزمان چندین قطعه عدم استفاده از نیروی مکانیکی برای نگهداری قطعه و همچنین در مراحل ماشینکاری نرخ خوردگی جز کم می‌باشد ولی از آنجایی که ماشینکاری همزمان در کل سطح اتفاق می‌افتد نرخ کلی فرایند بالا است. ایجاد دیواره‌های جدار نازک هزینه پایین تجهیزات اولیه و ابزار مورد نیاز معایب ماشینکاری شیمیایی: نیازمند کار با مواد شیمیایی خطرناک و باقیماندن مواد مضر حائز اهمیت بودن خواص و یکنواختی فلز نیاز به عملیات حرارتی و تنش زدایی فلزات خام اعوجاج قطعه در اثر آزاد شدن تنش‌های پسماند غیر یکنواختی اندازه دانه می‌تواند باعث ایجاد حفره شود. نامناسب بودن این فرایند برای قطعات جوشکاری شده حکاکی ترجیهی در مرزدانه‌ها فرایند تکستچرهای سطح را تکرار می‌کند فقط ماشینکاری‌های پهن امکان‌پذیر است. مراحل فرایند ماشینکاری شیمیایی چند مرحله برای تولید قطعات و ماشین آلات دارد، این موارد در زیر آورده شده‌است. | ## بخش 3: ماشین‌کاری شیمیایی | آماده‌سازی قطعه کار: مواد قطعه کار باید در آغاز فرایند ماشینکاری شیمیایی تمیز شود. عملیات تمیز کردن برای حذف روغن، گریس، گرد و غبار، زنگ یا هر ماده از سطح مواد انجام شده‌است. فرایند تمیز کردنی که به‌طور گسترده استفاده می‌شود روش‌های شیمیایی، به علت خسارت کمتر نسبت به مکانیکی است. ماشین شستشو در حمام اولتراسونیک با استفاده از محلول تمیز کردن خاص و گرمایش اعمال شده در طول فرایند تمیز کردن سودمند است. مواد پوشش انتخاب شده باید از نظر شیمیایی غیرقابل تسخیر و به اندازه کافی چسبنده برای ایستادن در مقابل سایش شیمیایی در طول آچ (حکاکی) است. خراش ماسک با استفاده از شابلون مخصوص تا مناطقی که باید حکاکی شود در معرض محلول قرار گیرد. پس از حکاکی، قطعه شسته شده و ماسک با روش‌هایی دستی، مکانیکی یا شیمیایی پرداخته می‌شود. قطعه توسط آب دیو نیزه شسته می‌شود و بازرسی از ابعاد و کیفیت سطح قبل از بسته‌بندی بخش پایانی است. نتیجه‌گیری ماشینکاری شیمیایی به‌طور گسترده‌ای برای تولید قطعات ماشین پیچیده و استفاده‌های مختلف و همچنین قطعات تزئینی استفاده می‌شود. این عملیات ماشینکاری باید با دقت برای تولید یک شکل هندسی مورد نظر انجام شود و همچنین قوانین زیست‌محیطی هنگام استفادهٔ ماشینکاری شیمیایی اثرات مهمی دارند. تجهیزات ماشین‌کاری شیمیایی Maskants مواد پوشش است که به نام برای محافظت از سطح قطعه کار از حکاکی شیمیایی شیمیایی استفاده می‌شود. مواد پوشش انتخاب شده باید خصوصیات زیر را داشته باشد: به اندازه کافی سخت به مقاومت در برابر دست زدن خوب پیوستن به سطح قطعه کار حکاکی آسان قبل از معرف شیمیایی استفاده شده بی اثر باشد قادر به مقاومت در برابر حرارت استفاده شده در طول ماشینکاری شیمیایی حذف آسان و ارزان بعد از حکاکی شیمیایی Etchants Etchantها، عامل تأثیرگذار در ماشینکاری شیمیایی از هر ماده‌ای است. بهترین حکاکی شیمیایی ممکن است باید خواص نیز را داشته باشد: نرخ اچ بالا پرداخت سطح خوب حداقل تضعیف سازگاری با maskants که معمولاً استفاده می‌شود، ظرفیت حل مواد بالا بازسازی اقتصادی بازیابی مواد اچ کنترل آسان از روند تعمیر و نگهداری ایمنی شخصی مسائل زیست‌محیطی مسائل زیست‌محیطی در عملیات ماشینکاری شیمیایی ممکن است مهم‌ترین عامل تأثیرگذار در استفاده از فرایند ماشینکاری باشد. | ## جمع‌بندی | بسیاری از مواد شیمیایی مانند محلول تمیز کردن، etchants، سیم لخت کن و غیره مایعات بسیار خطرناک هستند؛ بنابراین حمل و دفع آن‌ها بسیار پر هزینه هستند.