Τι είναι η χημική χάραξη;
(1) Αρχές και Χαρακτηριστικά Χημικής Χαλκογραφίας
Η χημική χάραξη είναι μια μέθοδος διαδικασίας που εκθέτει τα μέρη που απαιτούν επεξεργασία σε ένα χημικό μέσο, όπου συμβαίνει μια χημική αντίδραση, προκαλώντας τη διάβρωση και τη διάλυση του υλικού του εξαρτήματος, αποκτώντας έτσι το απαιτούμενο σχήμα και μέγεθος. Κατά τη χημική χάραξη, τα μέρη της επιφάνειας του τεμαχίου εργασίας που δεν πρόκειται να υποστούν επεξεργασία θα πρέπει πρώτα να καλύπτονται με επίστρωση- ανθεκτική στη διάβρωση. Στη συνέχεια, το τεμάχιο εργασίας βυθίζεται στο διάλυμα χάραξης ή το διάλυμα χάραξης εφαρμόζεται στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας, αφαιρώντας το περιθώριο από τις εκτεθειμένες περιοχές για την επίτευξη του στόχου επεξεργασίας.
Η χημική χάραξη μπορεί να επεξεργαστεί τόσο μεταλλικά όσο και-μη μεταλλικά υλικά (όπως γυαλί, σχιστόλιθο κ.λπ.), δεν επηρεάζεται από τη σκληρότητα του υλικού που επεξεργάζεται και δεν προκαλεί φυσικές αλλαγές. Μετά την επεξεργασία, η επιφάνεια είναι απαλλαγμένη από γρέζια, δεν παραμορφώνεται και δεν παρουσιάζει σκληρότητα εργασίας. Οποιαδήποτε επιφάνεια μπορεί να διαπεράσει το διάλυμα χάραξης μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία, καθιστώντας την κατάλληλη για επιφάνειες που είναι δύσκολο να επεξεργαστούν μηχανικά. Δεν απαιτούνται σφιγκτήρες κατά την επεξεργασία. Δεδομένου ότι το διάλυμα χάραξης και οι ατμοί μολύνουν το περιβάλλον και είναι επιβλαβή για τον εξοπλισμό και την ανθρώπινη υγεία, πρέπει να λαμβάνονται κατάλληλα προστατευτικά μέτρα κατά την επεξεργασία.
Η χημική χάραξη χρησιμοποιείται κυρίως στην κατασκευή καλουπιών για την επεξεργασία των μοτίβων, των σχεδίων και του κειμένου στην επιφάνεια των πλαστικών κοιλοτήτων καλουπιού, με τη φωτογραφία{0}}να είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη.
Η χάραξη φωτογραφίας-περιλαμβάνει τη φωτογράφιση της απαιτούμενης εικόνας σε ένα φωτογραφικό αρνητικό και, στη συνέχεια, η εικόνα στο αρνητικό αντιγράφεται στην επιφάνεια εργασίας της κοιλότητας του καλουπιού που είναι επικαλυμμένη με ένα φωτοευαίσθητο γαλάκτωμα (γαλάκτωμα) μέσω μιας φωτοχημικής αντίδρασης. Το εκτεθειμένο στρώμα μεμβράνης γίνεται αδιάλυτο στο νερό και η αντοχή του στη διάβρωση ενισχύεται. Το μη εκτεθειμένο στρώμα μεμβράνης είναι-υδατοδιαλυτό. μετά το πλύσιμο με νερό για να αφαιρεθεί το στρώμα μεμβράνης που δεν έχει εκτεθεί, ένα μέρος του μετάλλου εκτίθεται. Μέσω της εμβάπτισης στο διάλυμα χάραξης, λαμβάνονται τα απαιτούμενα σχέδια και σχέδια.
(2) Διαδικασία χημικής χάραξης
Η διαδικασία χάραξης φωτογραφιών{0}}είναι η εξής:
Original Drawing -> Photography -> Reverse Mounting of Negative -> Hardening of Film -> De-coating -> Etching ->Γαρνίρισμα.
① Πρωτότυπο σχέδιο και φωτογραφίαΤο απαιτούμενο γραφικό και το κείμενο σχεδιάζονται στο χαρτί σύμφωνα με μια ορισμένη αναλογία, η οποία αποτελεί το αρχικό σχέδιο. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας εξειδικευμένο φωτογραφικό εξοπλισμό, φωτογραφίζεται το αρχικό σχέδιο για να μειωθεί στο απαιτούμενο μέγεθος στο φωτογραφικό αρνητικό. Ένα παράδειγμα της μεμβράνης που έγινε για τη χάραξη κειμένου σε μια κοιλότητα κουτιού σαπουνιού φαίνεται στο Σχήμα 6-3.
② Φωτοευαίσθητο γαλάκτωμαΥπάρχουν πολλές φόρμουλες για φωτοευαίσθητα γαλακτώματα, με το φωτοευαίσθητο γαλάκτωμα πολυβινυλικής αλκοόλης (PVA) να είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο. Η αρχή λειτουργίας του φωτοευαίσθητου γαλακτώματος είναι η εξής:
Η πολυβινυλική αλκοόλη και το διχρωμικό αμμώνιο δεν υφίστανται χημική αντίδραση μεταξύ τους. Η πολυβινυλική αλκοόλη χαρακτηρίζεται από το ότι είναι εύκολα διαλυτή στο νερό, άχρωμη, διαφανής και έχει συγκολλητικές ιδιότητες. Αφού εξατμιστεί το νερό, σχηματίζει μια λεπτή μεμβράνη, αλλά μπορεί να αφαιρεθεί ξεπλένοντας ή σκουπίζοντας με νερό. Το διχρωμικό αμμώνιο είναι ένα φωτοευαίσθητο υλικό, το οποίο, μετά από έκθεση στο φως, ευαισθητοποίηση και ανάπτυξη, γίνεται δύσκολο να διαλυθεί στο νερό. Συνδυάζεται με το μείγμα πολυβινυλικής αλκοόλης για να σχηματίσει μια λεπτή μεμβράνη που συγκολλάται σχετικά σταθερά στην επιφάνεια του καλουπιού. Τα μη εκτεθειμένα μέρη, τα οποία εξακολουθούν να είναι κυρίως πολυβινυλική αλκοόλη, μπορούν να αφαιρεθούν ξεπλένοντας με νερό και σκουπίζοντας με απορροφητικό βαμβάκι. Το φωτοευαίσθητο φιλμ γαλακτώματος που προσκολλάται στην επιφάνεια του καλουπιού, μετά τη σκλήρυνση, διαθέτει ένα ορισμένο επίπεδο αντοχής στη διάβρωση, προστατεύοντας το μέταλλο από τη διάβρωση.
③ Καθαρισμός της χαραγμένης επιφάνειαςΗ επιφάνεια του καλουπιού πρέπει να καθαριστεί πριν την εφαρμογή του γαλακτώματος. Για μικρά καλούπια, το λάδι μπορεί να αφαιρεθεί θερμαίνοντάς τα σε διάλυμα NaOH 10% και στη συνέχεια ξεπλύνετε με καθαρό νερό.
Για μεγαλύτερα καλούπια, πρώτα βράζονται σε διάλυμα NaOH 10% και ξεπλένονται και μετά ξεπλένονται ξανά με βραστό νερό. Μετά τον καθαρισμό, το καλούπι πρέπει να ψηθεί σε ηλεκτρικό φούρνο στους 50 βαθμούς περίπου πριν την εφαρμογή του γαλακτώματος. Διαφορετικά, το φωτοευαίσθητο γαλάκτωμα μπορεί εύκολα να αποκολληθεί. Η καθαρισμένη κοιλότητα καλουπιού φαίνεται στο Σχήμα 6-4.
④ Εφαρμογή του γαλακτώματοςΤο γαλάκτωμα μπορεί να εφαρμοστεί με ψεκασμό κάτω από κόκκινο φως σε σκοτεινό θάλαμο. Οι περιοχές του καλουπιού που απαιτούν φωτοευαίσθητη απεικόνιση θα πρέπει να ψεκάζονται επανειλημμένα, με το διάστημα μεταξύ των στρώσεων να εξαρτάται από τη θερμοκρασία δωματίου-μικρότερο για υψηλότερες θερμοκρασίες και μεγαλύτερο για χαμηλότερες θερμοκρασίες. Πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα ώστε να εξασφαλίζεται ομοιόμορφη επίστρωση. Η κοιλότητα του καλουπιού μετά την εφαρμογή του γαλακτώματος φαίνεται στο Σχήμα 6-5.
⑤ Προσάρτηση του φωτογραφικού αρνητικούΤοποθετήστε το προετοιμασμένο φωτογραφικό αρνητικό επίπεδο στην επιφάνεια που θα χαραχθεί, ισοπεδώστε την επιφάνεια, πιέστε το αρνητικό προς τα κάτω με ένα κομμάτι γυαλί, καθιστώντας το κάθετο στην επιφάνεια και στερεώστε το αρνητικό με διαφανή κολλητική ταινία. Για στρογγυλεμένες ή καμπύλες περιοχές, η λευκή βαζελίνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να κολλήσει το αρνητικό. Ο σχεδιασμός της κοιλότητας του καλουπιού θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη την ευκολία της στερέωσης της μεμβράνης εκ των προτέρων. εάν είναι απαραίτητο, η κοιλότητα μπορεί να σχεδιαστεί ως δομή ένθετου. Η κοιλότητα του καλουπιού μετά την προσάρτηση της μεμβράνης φαίνεται στο Σχήμα 6-6.
⑥ ΈκθεσηΗ περιοχή του τεμαχίου εργασίας που έχει επικαλυφθεί και έχει προσαρτηθεί το αρνητικό εκτίθεται σε μια πηγή υπεριώδους φωτός (όπως μια λάμπα υδραργύρου) για να ευαισθητοποιήσει το φωτοευαίσθητο φιλμ γαλακτώματος στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας σύμφωνα με την εικόνα. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, η θέση της πηγής φωτός θα πρέπει να ρυθμίζεται για να εξασφαλίζεται ομοιόμορφη έκθεση της φωτοευαίσθητης περιοχής. Η διάρκεια της έκθεσης καθορίζεται με βάση την πρακτική εμπειρία.
⑦ Ανάπτυξη και ξέπλυμαΤο εκτεθειμένο τεμάχιο εργασίας βυθίζεται σε ζεστό νερό στους 40 έως 50 βαθμούς για περίπου 30 δευτερόλεπτα, επιτρέποντας στο μη εκτεθειμένο τμήμα της μεμβράνης γαλακτώματος να διαλυθεί στο νερό. Μετά την αφαίρεση, η αλκαλική βιολετί βαφή πέφτει στην επιφάνεια και απλώνεται ομοιόμορφα για ανάπτυξη. Μόλις εμφανιστεί ένα καθαρό σχέδιο, ξεπλένεται με καθαρό νερό και τα μη εκτεθειμένα μέρη σκουπίζονται με απορροφητικό βαμβάκι. Τέλος, στεγνώνει με ζεστό αέρα, όπως φαίνεται στο Σχήμα 6-7.
⑧ Σκλήρυνση και επισκευή φιλμΗ ανεπτυγμένη κοιλότητα του καλουπιού τοποθετείται σε ηλεκτρικό φούρνο σταθερής θερμοκρασίας στεγνώματος στους 150 έως 200 βαθμούς και ψήνεται για 5 έως 20 λεπτά για τη βελτίωση της αντοχής πρόσφυσης και της αντοχής στη διάβρωση της μεμβράνης. Εάν υπάρχει εναπομείναν φιλμ γαλακτώματος στην επιφάνεια της κοιλότητας που δεν έχει αφαιρεθεί εντελώς, μπορεί να καθαριστεί με τη μύτη ενός μαχαιριού. Οι περιοχές φιλμ που λείπουν θα πρέπει να επισκευαστούν χρησιμοποιώντας μελάνι εκτύπωσης.
⑨ Προστασία περιοχών που δεν έχουν χαραχθείΟι περιοχές που δεν χρειάζονται χάραξη θα πρέπει να προστατεύονται με φιλμ, όπως φαίνεται στην Εικόνα 6-8.
⑩ ΧαλκογραφίαΘα πρέπει να επιλέγονται διαφορετικά διαλύματα χάραξης για διαφορετικά υλικά. Για κοιλότητες καλουπιού χάλυβα, χρησιμοποιείται συνήθως υδατικό διάλυμα χλωριούχου σιδήρου και μπορεί να εφαρμοστεί με εμβάπτιση ή ψεκασμό. Εάν μια κατάλληλη ποσότητα σκόνης θειικού χαλκού προστεθεί στο υδατικό διάλυμα χλωριούχου σιδήρου για να σχηματιστεί μια πάστα και στη συνέχεια εφαρμοστεί στην επιφάνεια της κοιλότητας (πάχος επικάλυψης 0,2 έως 0,4 mm), η πλευρική διείσδυση μπορεί να μειωθεί. Για να αποφευχθεί η υποκοπή (πλευρική χάραξη), μπορεί επίσης να προστεθεί ένας προστατευτικός παράγοντας στο χαρακτικό ή η σκόνη κολοφωνίου μπορεί να βουρτσιστεί και να ενσωματωθεί στα πλευρικά τοιχώματα του εκτεθειμένου σχεδίου. Η θερμοκρασία χάραξης είναι 50 έως 60 βαθμούς. Ανάλογα με την πυκνότητα και το βάθος των μοτίβων και των σχεδίων, η χάραξη πρέπει γενικά να εκτελείται 1 έως 3 φορές, με τυπικό βάθος χάραξης 0,3 mm.
⑪ Απο-επικάλυψη και φινίρισμαΗ χαραγμένη κοιλότητα του καλουπιού καθαρίζεται με διαλύτη λάκας και βιομηχανική αλκοόλη. Η πλαστελίνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να πάρει μια εντύπωση του κειμένου για να ελέγξει το εφέ χάραξης, όπως φαίνεται στην Εικόνα 6-9. Τυχόν ελαττωματικές περιοχές υφίστανται τοπικό ρετουσάρισμα και στη συνέχεια υποβάλλονται σε δευτερεύουσα χάραξη ή μηχανική επισκευή. Μετά την ολοκλήρωση της χάραξης, το φωτοευαίσθητο γαλάκτωμα που έχει προσκολληθεί στην επιφάνεια πρέπει να ξεπλυθεί με διάλυμα NaOH για να καεί η προστατευτική στρώση, και στη συνέχεια να ξεπλυθεί αρκετές φορές με νερό. Στη συνέχεια στεγνώνει με ανεμιστήρα και επικαλύπτεται με μεμβράνη λαδιού, ολοκληρώνοντας έτσι την όλη διαδικασία. Το κείμενο στο τελικό τμήμα της κοιλότητας του καλουπιού φαίνεται στο Σχήμα 6-10. Μπορείτε να βρείτε ένα βίντεο επεξεργασίας τοποθεσίας παραγωγής στο φάκελο "Case Videos" κάτω από το αρχείο "Drying Text.mp4" στη βιβλιοθήκη πόρων του Πανεπιστημίου China MOOC "Mold Manufacturing Technology" (Αριθμός μαθήματος: 0802SUST006).
