金属腐蚀加工方法之一:整体腐蚀加工

时间:2013-4-24 作者:dlz0099 分享到:

金属腐蚀加工方法之一:整体腐蚀加工

???这种方法是指从零件的整个表面上,均匀地腐蚀去掉一层材料的加工手段。为了获得减轻金属零件质量的方法,和更严格地控制零件质量的偏差值,人们发现采用化学腐蚀的方法就能满足这一要求。同时,这种方法不需要对零件进行防蚀处理,只需将零件经过清洁处理后浸人腐蚀液中进行腐蚀,直到腐蚀至所要求的厚度为止。

????化学腐蚀在用于减小产品零件的质量上,主要是针对减轻铸件、锻件的质量和各种挤压型材的厚度上,使零件壁厚减少到最低限度。

????利用化学腐蚀方法来减少零件尺寸厚度,是最经济和最有效的方法。因为这种方法不需要涂防蚀层和刻划防蚀层图形,只需根据切除金属所需要的蚀刻时间,使整个零件简单地浸入腐蚀液中接受全面腐蚀即可,像平时我们加工的汽车迎宾踏板、无连接点蚀刻、狭缝片、蚀刻贴膜、掩膜板等。这对于像钛合金等质地坚硬的材料及形状复杂的零件,用这一方法能很方便地把多余的材料腐蚀下来,而对于这些材料及形状复杂的零件,如采用机械加工减薄的确是非常闲难或难以进行的。在这一方面的主要应用都集中在航空航天工业或赛车壳体的减轻质量上。

????对于钛及合金经过成形处理及热处理后,其表面会有一层硬度很高的氧化层,这层高硬度的氧化层会使后面的机械加工难以进行,这时就可以采用整体化学腐蚀的方法,将零件毛坯先腐蚀去掉其高硬度的表层,然后再进行机械加工。

????这种方法还可用于普通板材减薄其厚度的腐蚀加工,用于生产非标厚度板材的加工。

????整体化学腐蚀的最大特点就是当零件在腐蚀加工时,被腐蚀零抖的各个面都会同时被腐蚀,并且化学腐蚀不存在切削力的问题,所以不会产生任何的应力形变,零件内部也不会有应力的残留。在进行整体化学腐蚀加工时,腐蚀液各主要成分浓度及腐蚀条件都在控制范围内的前提下,主要注意控制蚀刻时间就可以达到设计要求。

????例1?某异形腔零件表面积S?=10000cm2,质量150kg,现在需要将零件质量去掉26kg,质量蚀刻精度为50g。设材料密度d?=?8.5g/cm3,所用腐蚀液的蚀刻速度v=0.?003?cm/min。试计算完成这一加工需要多长时间。

????要完成这一加工过程,首先得根据已知条件计算出需要腐蚀的厚度h,再根据以上所提供的蚀刻速度即可计算出整个过程的蚀刻时间。

????需要腐蚀去掉的厚度h?=?26000/?(10000?x?8.5)?=?0.3059cm,

????所需蚀刻时间t?=h/v?=0.3059/0.003?=102?min,

????采用以上计算的蚀刻时问可得质量W?=?10000?x?0.003?x?102?x?8.5?=?26010g=26.01?kg,质量蚀刻精度在设计要求范围内。

?????在实际腐蚀过程中,我们不可以一次性直接腐蚀102min后,再将零件从腐蚀液中取出进行测量。而是要将整个蚀刻时间分为3段一4段,并在每一蚀刻时间段后都要将零件从腐蚀液中取出经酸洗、水洗除去黑灰后测量一次,再根据已经腐蚀的时间和测量的数据对蚀刻时间进行修正。在整个腐蚀过程中,除要保证腐蚀液中的腐蚀成分在控制范围内,还应注意的一个问题就是腐蚀液的温度,因为金属的腐蚀过程是一个放热过程,蚀刻速度越快,发热量就越大越快。通常情况采用大体积和宽大液面都能有效地控制好腐蚀液的温度相对稳定,在极限蚀刻速度以内,腐蚀液温度每升高12oc,蚀刻速度增加约1倍,为了保持相对恒定的蚀刻速度,要求腐蚀温度的正负变化总和不能超过规定温度的5oC。

????如果对于表面积不好测定的复杂零件,也可以采用质量损失逼近法进行蚀刻控制。这种方法是先将零件经清洁处理后准确称重,再放人腐蚀液中进行蚀刻,蚀刻时间根据腐蚀液蚀刻速度与所需要腐蚀的质量来决定。经规定时间蚀刻后,将零件从腐蚀液中取出经酸洗、水洗除去黑灰,彻底干燥后精确称重,即得到规定时间的腐蚀量。再通过这一测定的腐蚀量确定最终蚀刻时间。这一方法只对几何形状及大小完全相同的零件(同一金属材料)在某一腐蚀液的蚀刻加工才具有后备参考价值。因为,在零件的表面积不同的情况下,同种金属材料在相同的腐蚀液中侮分钟的蚀刻量是不同的。

????用于减轻零件质量的另一种蚀刻加工方法,是在零件表面的某些部位上使用一种选择蚀刻的方法来进行。这种加工方法和下面所要讨论的选择性蚀刻方法基本相同,只是在这里是专门用于减轻零件质量。这一减轻质量的方法有一个重要的特点,就是对于某些本来厚度就不大的材料,同时又需要较轻的质量时,如果采用例I的方法,虽然质量达到了设计的要求,但强度将受到明显的影响。甚至达不到设计所要求的强度。这时采用部分蚀刻法就能在减轻零件质量的前提下尽可能地保证零件的强度。在这里存在着两个控制参数:①零件的质量误差;②零件选择蚀刻部位的最小厚度误差。关干这一加工方法将在选择性蚀刻加工方法中进行举例说明。

????整体腐蚀加工,主要用于航空航天工业上一些其有特殊要求,而普通机械加工方法又难以进行的零部件的化学腐蚀加工。比如:航空发动机经锻造加工的毛坯、燃烧室、外太空飞行器的壳体等,旨在需要减轻质量或去掉表层以利于后面的机械加工。在特殊的民用领域整体化学腐蚀也被采用,如一些竞赛用的赛车,同样也会使用这一特殊的加工方法,来减速轻质觉同时又能最大限度地保持其强度。

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