Usinagem Química Explicada: Processo, Aplicações e Benefícios

O que é Usinagem Química?

A usinagem química é a remoção limpa de metal de áreas pré-descritas sem alterar a integridade ou propriedades do metal por meio de um processo fotoquímico. Este processo é usado principalmente na criação de pequenas peças metálicas finas de design complexo sem queimaduras ou tensões nas peças.

A usinagem química é a remoção limpa de metal de áreas pré-descritas sem alterar a integridade ou propriedades do metal por meio de um processo fotoquímico. Este processo é usado principalmente na criação de pequenas peças metálicas finas de design complexo sem queimaduras ou tensões nas peças.

O processo começa limpando a sujeira e óleos do metal. Um fotorresiste é aplicado e assado para garantir uma aplicação uniforme. A arte (máscara) é então colocada sobre a chapa de metal preparada e exposta à luz ultravioleta, resultando na resolução desejada e especificações de gravação.

A arte é removida e o fotorresiste está pronto para ser revelado ou removido. Neste ponto, o metal está pronto para ser gravado submergindo a chapa em uma solução química que dissolve todo o material que não é integral à peça. Após a gravação ser completada, o fotorresiste é removido e as peças metálicas são limpas, inspecionadas e embaladas.

Processo de Usinagem Química

Diferentes processos de usinagem química são dados abaixo:

1. Limpeza

No processo de limpeza, as peças são limpas para remover óleo, graxa, poeira ou qualquer substância da peça para que o processamento adicional possa ser completado adequadamente.

Limpezas são necessárias para garantir a adesão adequada do material de mascaramento à peça. No caso de depuração de mascaramento, ocorre gravação espúria.

Vários tipos de processos de limpeza, como degradação por vapor, gravação alcalina, etc., como mascarantes, são realizados dependendo do material de trabalho e da profundidade de usinagem requerida. A limpeza de material de peça poroso é difícil.

Existem principalmente dois métodos de limpeza, mecânicos e químicos. O método químico é amplamente usado porque causa muito menos dano que o método mecânico.

Se o mascaramento for mais espesso e mais fino e limpo quimicamente, então as partes mais finas ou limpas do mascaramento são refinadas. Aquecer o processo de limpeza é útil.

2. Mascaramento

O mascaramento é feito usando mascarantes. Estas máscaras são inertes por natureza e não reagem com os químicos usados no processo de usinagem. O mascarante a ser usado deve ser uma máscara de fácil remoção.

Neste processo de mascaramento, as partes da peça que não serão usinadas são mascaradas usando uma máscara para que a parte usinada seja exposta ao químico usado no processo de usinagem. Mas quando o processo de mascaramento é realizado, toda a peça é mascarada.

Máscaras são aplicadas por qualquer um dos três métodos abaixo:

• Método de cortar e descascar.
• Método de tela (serigrafia).
• Método de fotorresiste.

3. Escarificação (Scribing)

Após o processo de mascaramento, a mascaramento é realizada para remover da área da peça que será usinada para que uma reação química possa ocorrer naquela parte da peça. Após o processo de escarificação, apenas as áreas que serão usinadas são expostas à usinagem química.

4. Gravação (Etching)

Após filtrar a peça, ela é imersa em um recipiente contendo um químico que sofre uma reação química com a peça.

Quando a peça é imersa dentro do químico, a área mascarada não sofre nenhuma reação química, e a área não mascarada sofre uma reação química com o químico e o material da área não mascarada da peça começa a se afastar.

O processo de gravação é geralmente realizado a uma temperatura elevada. Bolhas de gás não devem ser permitidas a ficar presas durante o processo para evitar usinagem não uniforme.

5. Desmascaramento (Demasking)

Após o processo de gravação, as máscaras são removidas da área da peça que não foi usinada, e a camada de óxido também é removida da área da peça que foi usinada.

6. Lavagem

Após o processo de desmascaramento, a peça é completamente enxaguada em água corrente para remover completamente quaisquer substâncias da superfície da peça.

Além de todos estes passos, um passo é usado opcionalmente, que é o Aquecimento e Resfriamento do Gravante: – De acordo com a temperatura, a temperatura do banho é mantida no recipiente usando uma haste de aquecimento ou resfriamento.

Tipos de Processo de Usinagem Química

O processo pode ser aplicado a uma ampla variedade de operações como fresamento, corte (blanking) e gravação. Os vários processos de usinagem química podem ser classificados como segue:

• Fresamento Químico
• Corte Químico (Chemical Blanking)
• Gravação Química

A usinagem química para alguns propósitos especiais também pode ser alcançada usando gases reativos, por exemplo, jatos de cloro, na área de usinagem. Isso é conhecido como usinagem química gasosa ou usinagem a cloro quente e pode ser usado para desbaste de peças metálicas.

1. Fresamento Químico

O fresamento químico ou gravação industrial é o processo de manufatura subtrativo de usar banhos de químicos de gravação com temperatura regulada para remover material para criar um objeto com a forma desejada.

Outros nomes para gravação química incluem foto-gravação, gravação química, foto-gravação química e usinagem fotoquímica. É usado principalmente em metais, embora outros materiais sejam cada vez mais importantes. Foi desenvolvido a partir de processos de gravação para decoração de armaduras e impressão desenvolvidos durante o Renascimento como alternativas à gravação em metal.

O processo essencialmente envolve banhar as áreas de corte em um químico corrosivo conhecido como gravante, que reage com o material na área a ser cortada e faz o material sólido se dissolver; substâncias inertes conhecidas como mascarantes são usadas para proteger áreas específicas do material como resistências.

Aplicações

A gravação tem aplicações nas indústrias de fabricação de placas de circuito impresso e semicondutores. Também é usada na indústria aeroespacial para remover camadas rasas de material de grandes componentes de aeronaves, painéis de pele de mísseis e peças extrudadas para fuselagens.

A gravação é amplamente usada para fabricar circuitos integrados e sistemas microeletromecânicos. Além das técnicas padrão baseadas em líquido, a indústria de semicondutores comumente usa gravação a plasma.

2. Corte Químico (Chemical Blanking)

Cobertores químicos, corte químico, foto-fabricação, foto-vibração ou foto-gravação são variações do fresamento químico. Neste processo, os materiais são completamente removidos de muitas áreas por ação química.

Este processo é usado principalmente em chapas e folhas. Quase todos os metais podem ser trabalhados por este processo; no entanto, não é recomendado para afinamento de materiais com mais de 2 mm.

A peça é limpa, reduzida e selecionada por ácido ou álcalis. O metal limpo é seco, e o material fotorresiste é aplicado à peça por imersão, revestimento por rotação ou pulverização. É então seco e curado. Materiais fotográficos têm sido usados para produzir imagens resistentes à degradação em materiais fotorresiste.

Este tipo de máscara é sensível à luz de uma frequência particular, luz ultravioleta em geral, e não à luz ambiente. Esta superfície é agora exposta à luz através de um negativo, ou seja, uma placa fotográfica do design requerido, como no revelado de desenhos. Após a exposição, a imagem é revelada. Partes inesperadas se separam durante o processo de revelação mostrando metal nu.

O metal usado é mantido em uma máquina, que é pulverizada com substâncias químicas ou adicionada à pasta. A solução de gravação pode ser ácido fluorídrico (para titânio) ou um de muitos outros químicos. Após 1 a 15 minutos, o metal indesejado foi ingerido, e a porção finalizada está pronta para remover as cinzas imediatamente.

3. Gravação Química

Cartões de circuito impresso, outras operações de gravação e cortes de designs complexos podem ser gravados quimicamente usando mascarantes de fotorresiste.

• Metais muito finos (0,005 mm) podem ser gravados bem.
• Alta precisão da ordem de ±0,015 mm pode ser mantida.
• Altas taxas de produção podem ser alcançadas usando técnica fotográfica automatizada.

Aplicação da Usinagem Química

• A usinagem química tem sido aplicada em vários usos onde a profundidade de remoção de metal é crucial a alguns mícrons, e as tolerâncias são apertadas.
• O acabamento superficial obtido no processo está na faixa de 0,5 a 2 mícrons.
• Além disso, remove metal de uma porção de toda a superfície de peças formadas ou irregularmente moldadas, como forjados, fundidos, extrusões ou estoque conformado.
• Uma das principais aplicações da usinagem química é na fabricação de estampagens complexas livres de rebarbas.

Vantagens e Desvantagens da Usinagem Química

• As vantagens são que este processo não distorce a peça, não produz rebarbas, e pode ser facilmente usado nos materiais mais difíceis de usinar.
• No entanto, o processo é lento, e portanto não é geralmente usado para produzir grandes quantidades ou para usinar material mais espesso que 2 mm.
• Algumas peças pequenas são feitas 10 a 100 de cada vez em uma única chapa, o que acelera a produção.