6.12.4. Химические методы обработки

Химическими называют методы обработки материалов, в которых разрушение срезаемого слоя происходит за счет химических реакций в зоне обработки. Достоинствами химических методов обработки являются:

а) высокая производительность, обеспечиваемая относительно высокими скоростями протекания реакций, а также отсутствием зависимости производительности от величины площади обрабатываемой поверхности и ее формы;

б) возможность обработки твердых или вязких материалов;

в) высокая точность и чистота обработки, в результате крайне малого механического и теплового воздействия в процессе обработки.

Наиболее распространенным в настоящее время методом химической обработки является химическое фрезерование тонкостенных конструкций – глубокое контурное травление. Этим методом целесообразно пользоваться при обработке поверхностей сложной формы, получении трубчатых деталей или листов с плавным изменением толщины по длине, а также при обработке значительного числа мелких заготовок или круглых заготовок с большим количеством обрабатываемых мест (например, перфорация цилиндрических поверхностей труб). Путем местного удаления этим методом излишнего материала в ненагруженных или малонагруженных местах можно снизить общий вес самолетов и ракет, не снижая их прочности и жесткости. Так, в США использование химического фрезерования позволило снизить вес крыла сверхзвукового бомбардировщика на 270 кг. Этот метод позволяет создавать новые элементы конструкций, например, листы переменной толщины. Химическое фрезерование находит применение также при изготовлении печатных схем радиоэлектронной аппаратуры. В этом случае у панели из изоляционного материала, покрытой с одной или двух сторон медной фольгой, травлением удаляют ненужные участки, после чего схема готова.

Сущность процесса химического фрезерования заключается в регулируемом по времени и месту растворения металла с поверхности детали путем травления в кислотных или щелочных ваннах.

Технологический процесс химического фрезерования складывается из следующих операций:

1. Подготовка деталей под химическое фрезерование для обеспечения последующего плотного и надежного сцепления защитного покрытия с поверхностью детали. Для алюминиевых сплавов эта подготовка осуществляется: а) обезжириванием в бензине; б) легким травлением в ванне с едким натром 45…55 г/л фтористым натром 45…55 г/л при температуре 60…70⁰С в течение 10…15 мин для снятия плакированного слоя; в) промывкой в теплой и холодной воде и г) осветлением в азотной кислоте с последующей промывкой и сушкой. Для нержавеющих и титановых сплавов подготовку деталей производят путем протравливания для снятия окалины в ванне с плавиковой (50…60 г/л) и азотной (150…160 г/л) кислотами или в ванне с электроподогревом до 450…460⁰С в едком натре и азотнокислом натрии (20%) с последующей промывкой и сушкой, обезжириванием и легким травлением с повторной промывкой и сушкой.

2. Нанесение защитных покрытий на месте обрабатываемой детали, не подлежащие травлению. Его производят путем установки специальных накладок, химически стойких шаблонов прилипающего типа или наиболее часто – нанесением лакокрасочных покрытий, в качестве которых обычно используют перхлорвиниловые лаки и эмали, полиамидные лаки и материалы на основе неопреновых каучуков.

3. Химическое растворение.Эту операцию производят в ваннах с соблюдением температурного режима. Химическое фрезерование алюминиевых и магниевых сплавов производят в растворах едких щелочей, сталей, титана, специальных жаропрочных и нержавеющих сплавов – в растворах сильных минеральных кислот.

4. Очистка после травления.Очистку деталей из алюминиевых сплавов с эмалевым защитным покрытием производят промывкой в проточной воде при температуре 50…70⁰С, отмачиванием защитного покрытия в более горячей проточной воде при температуре 70…90⁰С и последующим снятием защитного покрытия ножами вручную или мягкими щетками в растворе этилацетата с бензином (2:1). Затем производят осветление или легкое травление и сушку. Обработанная химическим фрезерованием поверхность всегда несколько разрыхлена вследствие растравливания, и поэтому она значительно снижает усталостные характеристики детали. Учитывая это, для деталей, работающих в условиях циклических нагрузок, необходимо после химического фрезерования проводить полирование.

Химическое фрезерование обычно производят на глубину 4 … 6 м и реже до 12 мм; при большей глубине фрезерования резко ухудшается качество поверхности и точность обработки. Точность химического фрезерования ±0,05 мм по глубине и не менее +0,08 мм по контуру.