Технология PCE в металлообрабатывающей промышленности

OEM предприятиям доступно множество технологий резки металла, включая резку: кислородную, плазменную, лазерную, а также штамповка и электроэрозионная резка металла. Некоторые из менее распространенных технологий обработки металлов не позволяют обрабатывать значительное количество заготовок или не обеспечивают точность.

Таким образом, при сравнительном анализе технологий, способных производить «прецизионные» металлические детали, диапазон необходимых технологий сужается, и большинство специалистов считают хорошими альтернативами привычным методам фотохимическое травление PCE (ФХТ), штамповку и лазерную резку. Уникальные характеристики PCE решают многие проблемы, связанные с традиционными технологиями обработки металла, и поэтому — в некоторых случаях при поиске экономичного решения для производства точных металлических деталей это — оптимальный выбор.

В этой статье основное внимание будет уделено сравнению PCE и штамповки, поскольку обе технологии позволяют производить сложные металлические детали в больших объемах. Штамповка является относительно ограниченной технологией, поскольку она не используется для изготовления полностью готовых деталей, а применяется для производства определенных элементов (таких как отверстия или прорези). Кроме того, несмотря на то, что штамповка характеризуется относительно низкими затратами на инструмент, она обычно подходит только для малых и средних производственных циклов.
Лазерная резка также имеет некоторые недостатки. Во-первых, толщина материала влияет на качество реза лазера. Для тонких материалов легко получить аккуратный пропил размером примерно с человеческий волос. Однако по мере того, как материал становится толще, рез получается менее чистым, так как при нагревании толстых материалов сама линия реза начинает заполняться расплавленным металлическим шлаком, забивая разрез. Это можно преодолеть только за счет использования процесса вторичной продувки для удаления шлака. Кроме того, лазерная резка связана с большим энергопотреблением по сравнению с альтернативными технологиями, а также имеет не постоянную скорость, поскольку она значительно варьируется в зависимости от толщины заготовки, вида материала и типа используемого лазера.

Штамповка — это автоматизированный, высокоскоростной процесс, подходящий для больших производственных циклов. Листовой металл, — обычно в виде рулона прокалывается по обоим краям для создания индексирующих отверстий, которые позиционируют лист во время дальнейшей обработки. Установочные отверстия используются для продвижения полосы листового металла через штамповочную машину. Обычные процессы штамповки могут обеспечить очевидное преимущество в затратах, когда точность, качество и повторяемость менее важны. Однако эта экономия быстро теряется, если требуются второстепенные операции для достижения плоскостности, точности функциональных краев и размеров, которые требуются для высокой производительности. Штамповка обычно используется для изготовления цельных деталей, которые могут быть изготовлены за один проход.

Метод PCE — это технология обработки металлов, которая позволяет производить плоские компоненты путем выборочного травления через фоторезистивную маску. Он особенно хорошо подходит для изготовления прецизионных деталей, таких как решетки и сетки, прецизионные фильтры, острые прокалывающие или режущие кромки, выводные рамки для интегральных схем, пластины топливных элементов и теплообменников, пружины, а также шайбы и прокладки.
По сравнению с описанными выше традиционными производственными процессами, PCE имеет ряд неотъемлемых преимуществ, ключевым из которых является возможность изготовления деталей без ухудшения свойств материала. Сложность деталей почти не ограничена, а также есть возможность обработки большого ассортимента различных металлов и сплавов. Металлы, подходящие для травления, могут быть как черными, так и цветными, включая аустенитные и мартенситные стали, медь, латунь и никель. Фотохимическое травление справляется с трудно обрабатываемыми металлами, такими как титан и его сплавы, а также алюминий. Кроме того, по этой технологии могут обрабатываться жаропрочные сплавы, такие как инконель, и драгоценные металлы, включая серебро.
Традиционные технологии обработки имеют ряд недостатков, ключевым из которых является деградация обрабатываемого материала из-за сильного удара или, в случае лазерной резки, высокая температура. Другое ключевое отличие касается инструментов, что можно проиллюстрировать, сравнив PCE со штамповкой. Инструмент для фотохимического травления не подвержен трению и изнашивается медленно. Это означает, что большое количество продуктов может быть воспроизведено с нулевым износом инструмента, гарантируя, что первая и миллионная произведенные детали будут одинаковы.

Многие современные продукты чрезвычайно сложны и хрупки. Действительно, во многих случаях геометрическая сложность и требование чрезвычайно строгих допусков, а также точности означают, что PCE — это не просто «потенциально желательный производственный процесс», но фактически единственная технология, позволяющая производить некоторые сложные изделия.

Независимо от объёма производства сложность детали увеличивает стоимость штамповки. Сложность продукта требует высокотехнологичной оснастки, а это вызывает повышенные затраты, большую вероятность поломки инструмента и увеличение времени производства. Для PCE не имеет значения, насколько сложна геометрия детали. Затраты и сроки не увеличиваются с повышением сложности изделий.
Методом PCE можно производить более мелкие детали, чем это возможно при штамповке, при этом не происходит деградации и деформации обрабатываемого металла, а также не образуются заусенцы или другие дефекты. С экономической точки зрения штамповка лучше всего подходит для очень больших серий деталей, когда затраты на инструмент оправданы, а геометрия продукта не слишком сложна.
Фотохимическое травление — более сложный процесс, чем штамповка, поэтому его можно применять к проблемной геометрии деталей и достигать высоких уровней точности.

В статье использованы материалы сайтов:
- thomasnet.com
- manufacturingtomorrow.com