ما هو النقش الكيميائي؟
(1) مبادئ وخصائص الحفر الكيميائي
النقش الكيميائي هو أسلوب معالجة يتم من خلاله تعريض الأجزاء التي تحتاج إلى معالجة إلى وسط كيميائي، حيث يحدث تفاعل كيميائي يؤدي إلى تآكل مادة الجزء وذوبانها، وبالتالي الحصول على الشكل والحجم المطلوب. أثناء الحفر الكيميائي، يجب أولاً تغطية أجزاء سطح قطعة العمل التي لا سيتم معالجتها بطبقة مقاومة للتآكل-. بعد ذلك، يتم غمر قطعة الشغل في محلول النقش أو يتم تطبيق محلول النقش على سطح قطعة الشغل، مما يؤدي إلى إزالة البدل من المناطق المكشوفة لتحقيق هدف المعالجة.
يمكن للحفر الكيميائي معالجة المواد المعدنية وغير المعدنية (مثل الزجاج والأردواز وما إلى ذلك)، ولا يتأثر بصلابة المادة التي تتم معالجتها، ولا يسبب تغيرات فيزيائية. بعد المعالجة، يصبح السطح خاليًا من النتوءات، ولا يتشوه، ولا يظهر تصلبًا أثناء العمل. يمكن معالجة أي سطح يمكن أن يخترقه محلول النقش، مما يجعله مناسبًا للأسطح التي يصعب معالجتها ميكانيكيًا. ليست هناك حاجة للمشابك أثناء المعالجة. نظرًا لأن محلول النقش والبخار يلوثان البيئة ويضران بالمعدات وصحة الإنسان، فيجب اتخاذ تدابير الحماية المناسبة أثناء المعالجة.
يتم استخدام النقش الكيميائي بشكل أساسي في صناعة القوالب لمعالجة الأنماط والتصميمات والنصوص الموجودة على سطح تجاويف القوالب البلاستيكية، مع كون النقش بالصور-هو الأكثر استخدامًا على نطاق واسع.
يشتمل النقش الضوئي- على تصوير الصورة المطلوبة على صورة فوتوغرافية سلبية، ثم يتم تكرار الصورة الموجودة على الصورة السلبية على سطح العمل لتجويف القالب المطلي بمستحلب حساس للضوء (مستحلب) من خلال تفاعل كيميائي ضوئي. تصبح طبقة الفيلم المكشوفة غير قابلة للذوبان في الماء وتتعزز مقاومتها للتآكل. طبقة الفيلم غير المكشوفة قابلة للذوبان في الماء -؛ بعد الغسيل بالماء لإزالة طبقة الفيلم غير المكشوفة، ينكشف جزء من المعدن. ومن خلال الغمر في محلول الحفر، يتم الحصول على الأنماط والتصميمات المطلوبة.
(2) عملية النقش الكيميائي
تتم عملية حفر الصورة-كما يلي:
Original Drawing -> Photography -> Reverse Mounting of Negative -> Hardening of Film -> De-coating -> Etching ->التشذيب.
① الرسم الأصلي والتصوير الفوتوغرافييتم رسم الرسم والنص المطلوبين على الورقة بنسبة معينة تشكل الرسم الأصلي. ثم، باستخدام معدات التصوير الفوتوغرافي المتخصصة، يتم تصوير الرسم الأصلي لتقليله إلى الحجم المطلوب على الصورة الفوتوغرافية السلبية. يظهر في الشكل 6-3 مثال للفيلم المصنوع لنقش النص على تجويف صندوق الصابون.
② مستحلب حساسهناك العديد من الصيغ للمستحلبات الحساسة للضوء، مع كون مستحلب كحول البولي فينيل (PVA) الحساس للضوء هو الأكثر استخدامًا. مبدأ تشغيل المستحلب الحساس هو كما يلي:
لا يخضع كحول البولي فينيل وثنائي كرومات الأمونيوم لتفاعل كيميائي مع بعضهما البعض. يتميز كحول البولي فينيل بأنه سهل الذوبان في الماء، وعديم اللون، وشفاف، وله خصائص لاصقة. وبعد أن يتبخر الماء يشكل طبقة رقيقة، ولكن يمكن إزالتها بالشطف أو المسح بالماء. ثنائي كرومات الأمونيوم هو مادة حساسة للضوء، والتي، بعد التعرض للضوء، والحساسية، والتطور، يصبح من الصعب أن تذوب في الماء. يتم دمجه مع خليط كحول البولي فينيل لتشكيل طبقة رقيقة ملتصقة بقوة نسبيًا بسطح القالب. يمكن إزالة الأجزاء غير المكشوفة، والتي لا تزال تتكون في الغالب من كحول البولي فينيل، عن طريق الشطف بالماء والمسح باستخدام القطن الماص. يمتلك فيلم المستحلب الحساس للضوء الملتصق بسطح القالب، بعد المعالجة، مستوى معين من مقاومة التآكل، مما يحمي المعدن من التآكل.
③ تنظيف السطح المحفوريجب تنظيف سطح القالب قبل وضع المستحلب. بالنسبة للقوالب الصغيرة، يمكن إزالة الزيت عن طريق تسخينها في محلول NaOH بنسبة 10%، يليه شطفها بالماء النظيف.
بالنسبة للقوالب الأكبر حجمًا، يتم غليها أولاً في محلول NaOH بنسبة 10% ثم يتم شطفها ثم شطفها مرة أخرى بالماء المغلي. بعد التنظيف، يجب خبز القالب في فرن كهربائي إلى حوالي 50 درجة قبل تطبيق المستحلب؛ وإلا فقد يتقشر المستحلب الحساس للضوء بسهولة. يظهر تجويف القالب المنظف في الشكل 6-4.
④ تطبيق المستحلبيمكن تطبيق المستحلب عن طريق الرش تحت ضوء أحمر في غرفة مظلمة. يجب رش مناطق القالب التي تتطلب تصويرًا حساسًا للضوء بشكل متكرر، مع أن تكون الفترة الفاصلة بين الطبقات حسب درجة حرارة الغرفة-أقصر لدرجات الحرارة المرتفعة وأطول لدرجات الحرارة المنخفضة. يجب توخي الحذر لضمان طلاء موحد. يظهر تجويف القالب بعد تطبيق المستحلب في الشكل 6-5.
⑤ إرفاق الصورة الفوتوغرافية السلبيةضع الصورة الفوتوغرافية السلبية المعدة بشكل مسطح على السطح المراد حفره، وقم بتسوية السطح، واضغط على الصورة السلبية لأسفل بقطعة من الزجاج، مما يجعلها متعامدة مع السطح، ثم ثبت الصورة السلبية بشريط لاصق شفاف. بالنسبة للمناطق الدائرية أو المنحنية، يمكن استخدام الفازلين الأبيض للصق السالب. يجب أن يأخذ تصميم تجويف القالب في الاعتبار سهولة ربط الفيلم مسبقًا؛ إذا لزم الأمر، يمكن تصميم التجويف كهيكل إدراج. يظهر تجويف القالب بعد ربط الفيلم في الشكل 6-6.
⑥ التعرضتتعرض منطقة قطعة العمل التي تم طلاؤها والمرفق بها السالب إلى مصدر ضوء فوق بنفسجي (مثل مصباح الزئبق) لحساسية طبقة المستحلب الحساسة للضوء على سطح قطعة العمل وفقًا للصورة. خلال هذه العملية، يجب تعديل موضع مصدر الضوء لضمان التعرض الموحد للمنطقة الحساسة للضوء. يتم تحديد مدة التعرض بناء على الخبرة العملية.
⑦ التطوير والشطفيتم غمر قطعة العمل المكشوفة في الماء الساخن بدرجة حرارة 40 إلى 50 درجة لمدة 30 ثانية تقريبًا، مما يسمح للجزء غير المكشوف من فيلم المستحلب بالذوبان في الماء. بعد الإزالة، يتم إسقاط الصبغة البنفسجية القلوية على السطح وتنتشر بالتساوي من أجل التطوير. بمجرد ظهور نمط واضح، يتم شطفه بالماء النظيف، ويتم مسح الأجزاء غير المكشوفة باستخدام القطن الماص. وأخيرًا، يتم تجفيفه بالهواء الساخن، كما هو موضح في الشكل 6-7.
⑧ تصلب الفيلم وإصلاحهيتم وضع تجويف القالب المطور في فرن تجفيف كهربائي بدرجة حرارة ثابتة عند 150 إلى 200 درجة ويتم خبزه لمدة 5 إلى 20 دقيقة لتحسين قوة الالتصاق ومقاومة التآكل للفيلم. إذا كان هناك أي طبقة مستحلب متبقية على سطح التجويف ولم تتم إزالتها بالكامل، فيمكن تشذيبها وتنظيفها بطرف السكين. يجب إصلاح مناطق الفيلم المفقودة باستخدام حبر الطباعة.
⑨ حماية-المناطق غير المحفورةيجب حماية المناطق التي لا تتطلب الحفر بفيلم، كما هو موضح في الشكل 6-8.
⑩ النقشيجب اختيار حلول الحفر المختلفة لمواد مختلفة. بالنسبة لتجويفات القوالب الفولاذية، يتم استخدام محلول مائي من كلوريد الحديديك بشكل شائع ويمكن تطبيقه عن طريق الغمر أو الرش. إذا تمت إضافة كمية مناسبة من مسحوق كبريتات النحاس إلى المحلول المائي لكلوريد الحديديك لتكوين معجون، ثم تم تطبيقه على سطح التجويف (سمك الطلاء من 0.2 إلى 0.4 مم)، يمكن تقليل الاختراق الجانبي. لمنع التقطيع (النقش الجانبي)، يمكن أيضًا إضافة عامل حماية إلى النقش، أو يمكن تنظيف مسحوق الصنوبري ودمجه في الجدران الجانبية للنمط المكشوف. درجة حرارة النقش هي 50 إلى 60 درجة. اعتمادًا على كثافة وعمق الأنماط والتصميمات، يجب إجراء النقش بشكل عام من 1 إلى 3 مرات، مع عمق نقش نموذجي يبلغ 0.3 مم.
⑪ إزالة-الطلاء والتشطيبيتم تنظيف تجويف القالب المحفور باستخدام مذيب الورنيش والكحول الصناعي. يمكن استخدام البلاستيسين لأخذ طبعة للنص للتحقق من تأثير النقش، كما هو موضح في الشكل 6-9. يتم تنقيح أي مناطق معيبة محليًا ثم إخضاعها للحفر الثانوي أو الإصلاح الميكانيكي. بعد اكتمال الحفر، يجب غسل المستحلب الحساس الملتصق بالسطح بمحلول NaOH لحرق الطبقة الواقية، يليه الشطف عدة مرات بالماء. يتم بعد ذلك تجفيفها بالمروحة وتغليفها بغشاء زيتي، وبذلك تكتمل العملية برمتها. يظهر النص الموجود على قسم تجويف القالب النهائي في الشكل 6-10. يمكن العثور على فيديو معالجة موقع الإنتاج في مجلد "Case Videos" ضمن ملف "Drying Text.mp4" في مكتبة الموارد الخاصة بجامعة الصين MOOC "تكنولوجيا تصنيع القوالب" (رقم الدورة التدريبية: 0802SUST006).
