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583 | Publié par VMT le 23 décembre 2022
Dans le domaine de l'usinage à commande numérique industriel moderne, l'application des lasers devient de plus en plus courante, et la gravure au laser en fait partie, qui est actuellement le processus de marquage le plus rapide.
La gravure laser sur aluminium anodisé est l'une des applications les plus courantes des graveurs laser dans le monde et est populaire en raison de sa durabilité et de son esthétique uniques, ainsi que des enseignes brillantes et à contraste élevé produites par les graveurs laser de haute qualité.
Qu'est-ce que la gravure ?
La gravure fait généralement référence à la gravure photochimique, qui consiste à retirer le film protecteur de la zone à graver après exposition et développement de la plaque, à mettre le métal en contact avec la solution chimique pendant la gravure et à utiliser deux motifs positifs pour obtenir l'effet de dissolution et de corrosion par meulage chimique des deux côtés. Pour former l'effet de moulage concave-convexe ou creux, la gravure chimique est très ciblée. Elle fait référence à la corrosion contrôlée. Il s'agit d'une méthode d'usinage contrôlable pour les métaux par des méthodes chimiques. Différents agents de gravure ont des caractéristiques de corrosion et des résistances différentes pour différents matériaux métalliques. La gravure est divisée en gravure sèche et gravure humide. La technologie de gravure sèche est en outre divisée en gravure ionique réactive (RIE), gravure par pulvérisation et gravure en phase vapeur.
Lors de la gravure au laser, la chaleur extrême du faisceau laser fait fondre la surface métallique après contact avec le métal. Après la fusion, le matériau fondu se dilate, laissant des marques sur la surface du matériau.
Les motifs gravés au laser sont générés par un logiciel de conception graphique. Ce logiciel de conception graphique prend en charge les fichiers vectoriels. Une fois le motif terminé, il est enregistré sous forme de fichier vectoriel et transféré vers un graveur laser pour impression. Les graveurs laser utilisent des routeurs CNC pour lire les fichiers vectoriels. Il détermine également le modèle de mouvement du laser et crée le motif souhaité.
L' anodisation de l'aluminium consiste à transformer sa couche superficielle en oxyde d'aluminium. Ce matériau est plus résistant à la corrosion et à l'usure que l'aluminium pur sous-jacent. Bien que l'oxyde d'aluminium soit pratiquement transparent, certains procédés d'anodisation permettent d'obtenir des couches poreuses qui peuvent être colorées à l'aide de colorants spéciaux. Ainsi, l'aluminium anodisé est plus durable que l'aluminium ordinaire et ne se corrode pas, ne se raye pas et ne se casse pas. De plus, il est disponible dans une large gamme de couleurs, offrant ainsi de nombreux avantages.
Le processus d'anodisation n'affecte que la surface de l'aluminium sur une profondeur de 0.1 à 1.0 mm. Cela fait du processus de gravure au laser, avec une profondeur d'impact de seulement 0.25 mm, le meilleur choix pour marquer l'aluminium anodisé. En revanche, la gravure au laser a une profondeur d'impact de 3 mm, ce qui signifie que le laser expose l'aluminium moins durable sous la couche anodique, ce qui rend l'objet plus vulnérable aux dommages.
La technologie de gravure et de gravure au laser est utilisée dans de nombreux secteurs industriels pour marquer les timbres-poste, les monogrammes et les codes-barres. Leurs techniques sont similaires, mais il existe des différences.
La principale différence entre la gravure au laser et la gravure au burin réside dans la profondeur de coupe. La gravure au laser pénètre dans l'intégralité du matériau en aluminium, tandis que la gravure au laser est une coupe peu profonde qui ne traverse que partiellement le matériau.
La gravure au laser est souvent utilisée sur l'aluminium anodisé car elle ne supprime pas la couche anodisée. Ce programme peut être utilisé pour les numéros de série, les codes-barres ou d'autres dessins qui doivent être affichés mais pas en profondeur.
Types de techniques de gravure
Gravure humide :
La gravure humide consiste à immerger la plaquette dans une solution chimique appropriée, ou à pulvériser la solution chimique sur la plaquette pour la tremper, et à éliminer les atomes de la surface du film par la réaction chimique entre la solution et l'objet à graver, de manière à atteindre l'objectif de la gravure. Effectuer une gravure humide Pendant la gravure, les réactifs de la solution diffusent d'abord à travers la couche limite stagnante, puis atteignent la surface de la plaquette, où des réactions chimiques se produisent pour produire divers produits. Les produits de la réaction chimique de gravure sont des produits en phase liquide ou gazeuse, qui diffusent ensuite à travers la couche limite et se dissolvent dans la solution principale. La gravure humide grave non seulement verticalement, mais aussi horizontalement.
Gravure à sec :
La gravure sèche est généralement un type de gravure au plasma ou de gravure chimique. En raison des différents effets de gravure, les atomes physiques des ions dans le plasma, les réactions chimiques des radicaux actifs et les atomes de surface du dispositif (wafer), ou une combinaison des deux, comprennent les éléments suivants :
Gravure physique : gravure par pulvérisation cathodique, gravure par faisceau ionique
Gravure chimique : gravure au plasma
Gravure composite physico-chimique : gravure ionique réactive (RIE)
La gravure sèche est une gravure anisotrope avec une bonne directionnalité mais une sélectivité plus faible que la gravure humide. Dans la gravure au plasma, le plasma est un gaz partiellement dissocié dans lequel les molécules de gaz sont dissociées en électrons, ions et autres espèces hautement réactives chimiquement. Le plus grand avantage de la gravure sèche est la « gravure anisotrope ». Cependant, la gravure sèche (radicalaire) est moins sélective que la gravure humide. En effet, le mécanisme de gravure de la gravure sèche est l'interaction physique ; par conséquent, l'impact des ions peut éliminer non seulement le film de gravure mais également le masque de résine photosensible.
Avantages de choisir l'usinage par gravure :
L'avantage du procédé de gravure sur métal est que le coût d'usinage du prototype est faible, presque tous les métaux sont dans la plage de gravure, il n'y a pas de limite à la dureté du métal, pas de rayures, pas de bavures, la conception est rapide, simple, à haute efficacité et le processus prend 48 heures, L'influence de l'épaisseur du matériau sur la tolérance est de ± 10 %, l'emballage du produit, le transfert est extrêmement pratique. Le coût de fabrication de l'emboutissage est élevé. Bien que tous les métaux puissent être utilisés, les métaux trop durs ou trop petits pour être facilement cassés ne peuvent pas être utilisés, et il y a des rayures sur les bords de coupe et des bavures locales.
Aucun changement dans les propriétés du matériau
Le développement est rapide et peu coûteux, et la modification des plans est aisée. Il garantit une grande cohérence avec la matière première, préservant ainsi ses propriétés, notamment sa contrainte, sa dureté, sa résistance à la traction, sa limite d'élasticité et sa ductilité. La gravure, réalisée à l'état atomisé, n'exerce aucune pression notable en surface. D'autres méthodes d'usinage CNC , telles que la découpe laser et l'emboutissage, peuvent altérer les propriétés du métal en raison des contraintes thermiques ou mécaniques induites lors de la production.
Haute précision, faible tolérance
Haute précision, faible tolérance. La petite tolérance peut être de 0.005 mm, le diamètre des micropores peut être de 0.03 mm, le diamètre du fil peut être de 0.015 mm et l'uniformité peut atteindre +/- 0.03 mm
Qualité des matériaux:
La gravure au laser et l'estampage au laser permettent de créer des marquages permanents de haute qualité sur une grande variété de matériaux. Cependant, la gravure au laser est généralement mieux adaptée au marquage de surfaces planes et dures, tandis que la gravure au laser est mieux adaptée aux matériaux plus souples et aux surfaces courbes.
Durabilité
La gravure au laser peut produire un logo plus durable que la gravure au laser. Les systèmes de gravure au laser sont souvent efficaces pour les pièces qui nécessitent une usure importante.
Production
Capacité de production élevée, répétabilité à faible coût des conceptions complexes, production de masse rapide, peut être réalisée en quelques heures ou quelques jours ; pas de bavures , contrairement à l'usinage mécanique, les produits traités par corrosion chimique sont presque lisses et sans bavures ;
Il peut coopérer avec l'estampage post-traitement pour compléter l'action de moulage personnalisée du produit et peut utiliser la méthode du point de suspension pour la galvanoplastie pleine page, le collage, l'électrophorèse, le noircissement, etc., ce qui est plus rentable.
Déroulement du processus de gravure 10 :
Le procédé de gravure de VMT est principalement adapté aux dessins techniques reçus. Il permet de graver divers matériaux, d'une épaisseur allant de 0.03 mm à 2.0 mm ; la tolérance minimale est de 0.0075 mm, et les dessins techniques les plus adaptés sont principalement les dessins CAO.
2. Préparation des matières premières
Le processus de gravure Zhuolida concerne principalement l'acier inoxydable (201, 202, 301, 304, 316 et 400), le cuivre, l'alliage d'aluminium, l'alliage de titane, parmi lesquels l'acier inoxydable (201, 202, 301, 304, 316 et 400).
3. Processus de nettoyage
Le processus avant la gravure de l'acier inoxydable ou d'autres métaux est un traitement de nettoyage, dont la fonction principale est d'éliminer la saleté, la poussière, les taches d'huile, etc. sur la surface du matériau. Le processus de nettoyage est la clé pour assurer une bonne adhérence du film ou de l'encre de sérigraphie ultérieur à la surface métallique. Par conséquent, le film d'huile et d'oxyde sur la surface de gravure du métal doit être soigneusement éliminé. Le dégraissage doit être déterminé en fonction de la pollution par l'huile de la pièce. Il est préférable d'effectuer un dégraissage électrique avant l'encre de sérigraphie pour garantir l'effet dégraissant. En plus du film d'oxyde, la meilleure solution de gravure doit être sélectionnée en fonction du type de métal et de l'épaisseur du film pour garantir la propreté de la surface. Doit être sec avant la sérigraphie. S'il y a de l'humidité.
4. Collez la couche adhésive photosensible du film sec ou de la sérigraphie
En fonction du matériau du produit, de son épaisseur et de la largeur précise du graphisme, il est déterminé s'il faut utiliser une sérigraphie à film sec ou à film humide. Pour les produits d'épaisseurs différentes, des facteurs tels que le temps d'usinage de gravure requis pour les graphismes du produit doivent être pris en compte lors de l'application de la couche photosensible. Des couches de résine photosensible plus épaisses ou plus fines peuvent être réalisées avec une bonne couverture et des motifs haute définition produits par gravure métallique.
5. Exposition
Exposition, transfert d'image via l'exposition UV du photomasque.
Ce processus est un processus important de gravure des métaux, et l'énergie d'exposition sera prise en compte en fonction de l'épaisseur et de la précision du matériau du produit. Cela reflète également les capacités techniques des entreprises d'usinage de gravure. Le processus d'exposition détermine si la gravure peut garantir une meilleure précision de contrôle dimensionnel et d'autres exigences.
6. Développement
Après avoir exposé la couche adhésive photosensible sur la surface de la plaque de gravure métallique, la couche adhésive du motif est durcie après exposition. Ensuite, les parties indésirables du motif, c'est-à-dire les parties à graver, sont exposées. Le processus de développement détermine également si les dimensions finales du produit répondront aux exigences. Ce processus éliminera complètement la couche de résine photosensible indésirable du produit.
7. Séchage
Une fois l'encre de sérigraphie sur film ou rouleau terminée, la couche de résine photosensible doit être soigneusement séchée avant le processus d'exposition. Dans le même temps, il est nécessaire de s'assurer que la surface est propre et exempte d'adhérences et d'impuretés.
8. Gravure
Une fois le processus de préfabrication du produit terminé, le métal est corrodé par la solution de gravure. Ce processus détermine si le produit final est qualifié ou non. Ce processus implique des paramètres tels que la concentration, la température, la pression et la vitesse de la solution de gravure. La qualité du produit doit être déterminée par ces paramètres.
9. Supprimer
La surface du produit gravé est encore recouverte d'une couche d'adhésif photosensible et la couche d'adhésif photosensible sur la surface du produit gravé doit être retirée. Étant donné que la couche d'adhésif photosensible est une substance acide, la méthode de neutralisation acide-base est principalement utilisée pour le soufflage. Après le nettoyage par débordement et le nettoyage par ultrasons, la couche d'adhésif photosensible sur la surface est retirée pour éviter les résidus d'adhésif photosensible.
10. Détection
Après la prise de vue, les étapes suivantes comprennent les tests, l'emballage et le contrôle de la conformité du produit final aux spécifications. L'emballage est standardisé : chaque produit est placé dans la boîte correspondante et les informations associées sont enregistrées.
Précautions à prendre lors du processus de gravure
1. Réduisez la corrosion latérale et les bords saillants et améliorez le coefficient d'usinage de la gravure métallique : en général, plus la carte imprimée reste longtemps dans la solution de gravure métallique, plus la gravure latérale sera grave. Les contre-dépouilles affectent sérieusement la précision des lignes imprimées et les contre-dépouilles sévères ne permettront pas de créer des lignes fines.
Le facteur de gravure augmente à mesure que les contre-dépouilles et les bords diminuent. Un facteur de gravure élevé indique la capacité à conserver des lignes fines et à rapprocher les lignes gravées de la taille de l'image d'origine. Que la résine de placage soit en étain-plomb, en étain, en étain-nickel, en nickel, etc., des bords excessivement saillants peuvent provoquer des courts-circuits dans les fils. Comme le bord saillant se casse facilement, un pont se forme entre les deux points du fil.
2. Améliorer la cohérence du taux d'usinage de gravure entre les plaques : dans la gravure continue des plaques, plus le taux de processus de gravure du métal est constant, plus les plaques gravées sont uniformes. Afin de toujours maintenir le meilleur état de gravure pendant le processus de pré-gravure, il est nécessaire de choisir une solution de gravure facile à régénérer et à compenser, et dont le taux de gravure est facile à contrôler.
Choisir des techniques et des équipements qui assurent des conditions de fonctionnement constantes et permettent un contrôle automatique des différents paramètres de la solution. Cela peut être réalisé en contrôlant la quantité de cuivre dissous, la valeur du pH, la concentration de la solution, la température, l'uniformité du débit de la solution, etc.
3. Améliorer l'uniformité de la vitesse d'usinage de gravure du métal sur toute la surface de la carte : l'uniformité de la gravure des côtés supérieur et inférieur de la carte et de chaque partie de la surface de la carte est déterminée par l'uniformité du débit de la solution de gravure du métal sur la surface de la carte.
Lors du processus de gravure, les vitesses de gravure des plaques supérieure et inférieure sont souvent inégales. La vitesse de gravure de la face inférieure est supérieure à celle de la face supérieure. En raison de l'accumulation de solution sur la surface de la plaque supérieure, la réaction de gravure est affaiblie. La gravure inégale des plaques supérieure et inférieure peut être résolue en ajustant la pression d'injection des buses supérieure et inférieure. Avec un système de pulvérisation, des buses oscillantes, l'uniformité de toute la surface de la carte peut être encore améliorée en faisant en sorte que la pression de pulvérisation soit différente au centre et sur le bord de la carte.
Problèmes courants et solutions dans l'usinage par gravure
Problèmes d'exposition et de développement
L'usinage par gravure est très ciblé et les métaux sont généralement traités par gravure chimique. L'usinage par gravure peut donc également être appelé usinage par gravure chimique. Les problèmes courants de l'usinage par gravure chimique sont les suivants :
1. La surface gravée rugueuse présente des piqûres et des rainures après avoir été gravée. La raison principale est que la concentration de la solution de gravure acide dans la solution de gravure est trop élevée, le décapage après la gravure, le décapage n'est pas propre, la solution consiste à ajuster la concentration des composants de la solution de gravure pour répondre à la plage spécifiée du processus.
2. Des piqûres apparaissent sur les parties gravées. Cela est dû à une concentration trop élevée de la solution de gravure NaOH et Al3 ; il suffit de diluer la solution de gravure et d’en réduire la concentration.
3. La ligne de contour est très floue. Dans ce cas, la surface de la matière première de la pièce gravée n'a pas été nettoyée et il y a des films d'oxyde, de la pollution chimique, de l'encre, etc. La solution consiste à établir un nettoyage efficace et raisonnable de la matière première avant d'entrer dans l'exposition et le développement. Processus de nettoyage.
Utilisations courantes de la gravure au laser
La gravure au laser peut produire des marques permanentes et bon nombre de ces méthodes de marquage de pièces sont utilisées sur une large gamme de matériaux, ce qui fait du processus de marquage un choix judicieux dans de nombreux secteurs. En raison de leur forte demande, ils sont utilisés dans une grande variété d'industries, notamment l'aérospatiale, la médecine, l'automobile, l'armée, la défense, l'électronique, l'industrie et l'outillage.
La gravure au laser est utilisée dans le secteur manufacturier car elle crée des marques permanentes et élimine physiquement la matière des métaux à grande vitesse. Elle peut marquer des logos textuels, des numéros de série, des données 2D et des codes-barres.
Souvent utilisée pour former des marques de projection avant le revêtement du matériau. Ces marques de projection aident à maintenir la traçabilité après le revêtement du matériau. Cette technologie est principalement utilisée pour le revêtement et l'extrusion de composants automobiles.
Domaine d'application de l'usinage par gravure
Technologie de filtration et de séparation
Industrie aerospatiale
Machines de précision
Artisanat haut de gamme
Vous trouverez ci-dessus la définition, le type, le procédé, les avantages, les précautions, les problèmes courants et les solutions liés à la gravure chimique. Nous espérons que ces informations vous seront utiles. Contactez-nous dès aujourd'hui pour en savoir plus sur les procédés de gravure chimique et mener à bien votre projet d'usinage CNC.
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