Maquinado quimico

7.4.2 Maquinado químico

Procesos de maquinado químico

fresado químico preformado químico grabado químico maquinado fotoquímico.

Fresado químico

El fresado químico fue el primer proceso de CHM que se comercializó. Durante la Segunda Guerra Mundial, una compañía de aeronaves en Estados Unidos empezó a usar dicho proceso para remover el metal de algunos componentes de las aeronaves. En la actualidad, el fresado químico todavía se utiliza ampliamente en la industria aeronáutica para retirar material de paneles de las alas y el fuselaje, con el propósito de reducir el peso.

FIGURA 26.17 Sucesión de pasos en el procesamiento por fresado químico: 1) limpieza de la materia prima, 2) aplicación del protector, 3) marcado, corte y desprendimiento del protector de las áreas que se van a atacar, 4) ataque con material químico y 5) remoción del protector y limpieza para obtener una pieza acabada.

Aplicación del fresado químico.

El método es aplicable a piezas grandes, de las cuales se retiran cantidades sustanciales de metal durante el proceso. Se emplea el método de corte y desprendimiento del protector. Por lo general se usa una plantilla, que toma en cuenta el socavado que se producirá durante el ataque químico. La secuencia de los pasos del procesamiento se ilustra en la figura 26.17.

El fresado químico produce un acabado superficial que varía con cada material de trabajo. En la tabla 26.3 se proporciona una muestra de los valores. El acabado superficial depende de la profundidad de penetración. Conforme aumenta la profundidad, empeora el acabado, acercándose al límite superior de los rangos que proporciona la tabla. El daño metalúrgico del fresado químico es muy pequeño, quizá de alrededor de 0.005 mm (0.0002 in) dentro de la superficie de trabajo

TABLA 26.3 Acabados superficiales esperados en el fresado químico.

Preformado químico

El preformado químico usa la erosión química para cortar piezas de láminas metálicas muy delgadas, con un espesor de hasta 0.025 mm (0.001 in), o para patrones de corte complicados. En ambos ejemplos, los métodos convencionales para perforado y troquelado no funcionan, debido a que las fuerzas de troquelado pueden dañar las láminas metálicas, o el costo de las herramientas es muy alto. El preformado químico produce piezas sin rebabas y aventaja a otras operaciones convencionales de corte.

Los métodos que se usan para aplicar el protector en el preformado químico son la fotorresistencia o la resistencia de pantalla. Para patrones de corte pequeños o complicados, así como para tolerancias estrechas, se usa el método de fotorresistencia; de lo contrario, se usa el método de resistencia de pantalla. Cuando el tamaño de la pieza de trabajo es pequeño, el preformado químico excluye el método de corte y desprendimiento del protector.

La figura 26.18 muestra los pasos del preformado químico mediante el ejemplo del método de resistencia de pantalla. Como en este proceso el ataque químico ocurre en ambos lados de la pieza, es importante que el procedimiento de enmascarado proporcione un registro preciso entre los dos lados. De lo contrario, la erosión de la pieza no podrá alinearse desde direcciones opuestas. Esto resulta especialmente crítico con piezas de tamaño pequeño y patrones complicados.

FIGURA 26.18 Sucesión de pasos en el procesamiento por formado químico: 1) limpieza de la materia prima, 2) aplicación del protector a través de la pantalla, 3) ataque químico (parcialmente terminado), 4) ataque químico (terminado), 5) remoción del protector y limpieza para obtener la parte acabada.

Por las razones expuestas, la aplicación del preformado químico se limita a materiales delgados o patrones complicados. El grosor máximo de la materia prima es de alrededor de 0.75 mm (0.030 in). Asimismo, es posible procesar materiales endurecidos y frágiles mediante el preformado químico, lo cual sería imposible usando métodos mecánicos porque seguramente se fracturaría el trabajo. En la figura 26.19 se presenta una muestra de piezas producidas por medio del proceso de preformado químico.

Cuando se utiliza el método de fotorresistencia para enmascarar, pueden mantenerse tolerancias tan reducidas como ±0.0025 mm (±0.0001 in) sobre materiales que tengan un grosor de hasta 0.025 mm (0.001 in). Conforme aumenta el grosor de la materia prima, deben permitirse tolerancias más amplias. Los métodos de enmascarado con resistencia de pantalla no son tan precisos como el de fotorresistencia. En consecuencia, cuando se requieren tolerancias estrechas en la pieza, debe usarse el método de fotorresistencia para realizar el paso de enmascarado.

Grabado químico

El grabado químico es un proceso de maquinado químico para hacer placas con nombres y otros paneles planos que tienen letras o dibujos en un lado. De otra forma, estas placas y paneles se harían usando una máquina convencional de grabado o un proceso similar. El grabado químico se usa para hacer paneles con las letras bajo relieve o alto relieve, con sólo invertir las partes del enmascarado a las que se va a aplicar el ataque químico.

El enmascarado se hace mediante el método de fotorresistencia o por medio de la resistencia de pantalla. La sucesión de pasos para el grabado químico es similar a la de otros procesos de CHM, excepto porque después del ataque con material químico se hace una operación de rellenado. El propósito del rellenado es aplicar pintura u otra protección en las áreas hundidas formadas por el material de ataque químico. Después, el panel se sumerge en una solución que disuelve el protector pero no ataca el material de recubrimiento. Así, cuando se retira el protector, el recubrimiento permanece en las áreas atacadas, con lo que el patrón resalta.

Maquinado fotoquímico

En el maquinado fotoquímico (PCM, por sus siglas en inglés), se usa el método de fotorresistencia para enmascarar. Por lo tanto, el término se aplica correctamente al preformado químico y al grabado químico cuando estos métodos usan el método de resistencia fotográfica. El PCM se emplea en el procesamiento de metales cuando se requieren tolerancias cerradas o patrones complicados sobre piezas planas

Maquinado fotoquímico

Los procesos fotoquímicos también se usan ampliamente en la industria de la electrónica para producir diseños de circuitos complicados sobre tarjetas de semiconductores En la figura 26.20 se muestra la sucesión de pasos en el maquinado fotoquímico, cuando éste se aplica al preformado químico. Existen varias formas de exponer fotográficamente la imagen deseada sobre la resistencia.

FIGURA 26.20 Sucesión de pasos del procesamiento en el maquinado fotoquímico: 1) limpieza de la materia prima, 2) aplicación de un resistente (protector) por inmersión, pulverización o pintura, 3) colocación de un negativo sobre el resistente, 4) exposición a una luz ultravioleta, 5) revelado para remover el protector sólo en las áreas que se van a atacar, 6) ataque con un material químico (se muestra un efecto parcial), 7) ataque con un material químico (completo), 8) remoción del protector y limpieza para obtener la pieza acabada.

La figura muestra el negativo en contacto con la superficie de la resistencia durante la exposición. Ésta es una impresión de contacto, pero existen otros métodos de impresión fotográfica que exponen el negativo a través de un sistema de lentes para ampliar o reducir el tamaño del patrón impreso en la superficie del protector. Los materiales fotoprotectores de uso actual son sensibles a la luz ultravioleta, pero no a la luz de otras longitudes de onda.

Por lo tanto, con una iluminación adecuada en la fábrica, no es necesario realizar los pasos del procesamiento en un ambiente de cuarto oscuro. Una vez que se efectúa la operación de enmascarado, los pasos restantes del procedimiento son similares a los de otros métodos de maquinado químico. En el maquinado fotoquímico, el término que corresponde al factor de ataque químico es anisotropía, que se define como la profundidad del corte d dividida entre el socavado u (véase la figura 26.18).

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