Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электроформалау – металл пішінін қалыптастыру процесі, онда бөлшектер модельге электродепозиция арқылы жасалады, ол өнеркәсіпте мандрел деп аталады. Өткізгіш (металл) мандрелдер механикалық бөліну қабатын жасау үшін өңделеді немесе электроформаның мандрельге жабысуын шектеу және одан кейін оны бөлуге мүмкіндік беру үшін химиялық пассивтеуден өткізіледі. Электр өткізбейтін (шыны, кремний, пластик) мандрелдерге электродепозиция алдында өткізгіш қабат жағу қажет. Мұндай қабаттар химиялық жолмен немесе вакуумдық әдістермен (мысалы, алтынды шашырату) жағылуы мүмкін. Мандрелдің сыртқы беті форманың ішкі бетін құрайды. Процесс электроформаланатын металдың тұздарын қамтитын электролит арқылы тұрақты ток өткізуді қамтиды. Анод – электроформаланатын қатты металл, ал катод – электроформаның жабысатын (төселген) мандрель. Процесс қажетті электроформа қалыңдығына жеткенге дейін жалғасады. Содан кейін мандрель бұзылмай бөлінеді, балқытылады немесе химиялық жолмен ерітіледі. Дайын бөлшектің мандрельмен тығыз жанасқан беті түпнұсқаға сәйкес егжей-тегжейлі көшіріледі және құю цехындағы металл бұйымдардағы ықшамдалуға немесе фрезерленген бөлшектің құрал іздеріне ұшырамайды. Бөлшектің ерітінді жағы нашар анықталған, ал анықталмаушылық деңгейі қабаттың қалыңдығымен бірге артады. Ерекше жағдайларда, бірнеше миллиметр қалыңдық қажет болғанда, материалдың өткір сыртқы жиектері мен бұрыштарында артық жинақталу байқалады. Бұл бейімділікті қорғау экраны арқылы немесе «мерзімді кері ток» деп аталатын процесс арқылы азайтуға болады, онда электроформалау тогы қысқа мерзімге кері бұрылып, артық материал электрохимиялық жолмен ерітіледі. Аяқталған форма дайын бөлшек бола береді немесе бастапқы мандрель пішінінің оң көшірмесін жасау үшін келесі процесте қолданылуы мүмкін, мысалы, винил пластинкаларын немесе CD және DVD матрицаларын жасауда. Соңғы жылдары, мандрель бетін дерлік ешқандай бұрмалаусыз көшіру қабілетіне байланысты, электроформалау микро және нано масштабтағы металл құрылғыларын жасауда және металл емес микроқұрылымды бұйымдарды өндіруге арналған микро және нано масштабтағы ерекшеліктері бар дәлдік инъекциялық қалыптарды жасауда маңызды рөл атқарады.
Electroforming is a metal forming process in which parts are fabricated through electrodeposition on a model, known in the industry as a mandrel. Conductive (metallic) mandrels are treated to create a mechanical parting layer, or are chemically passivated to limit electroform adhesion to the mandrel and thereby allow its subsequent separation. Non conductive (glass, silicon, plastic) mandrels require the deposition of a conductive layer prior to electrodeposition. Such layers can be deposited chemically, or using vacuum deposition techniques (e. g., gold sputtering). The outer surface of the mandrel forms the inner surface of the form. The process involves passing direct current through an electrolyte containing salts of the metal being electroformed. The anode is the solid metal being electroformed, and the cathode is the mandrel, onto which the electroform gets plated (deposited). The process continues until the required electroform thickness is achieved. The mandrel is then either separated intact, melted away, or chemically dissolved. The surface of the finished part that was in intimate contact with the mandrel is replicated in fine detail with respect to the original, and is not subject to the shrinkage that would normally be experienced in a foundry cast metal object, or the tool marks of a milled part. The solution side of the part is less well defined, and that loss of definition increases with thickness of the deposit. In extreme cases, where a thickness of several millimetres is required, there is preferential build up of material on sharp outside edges and corners. This tendency can be reduced by shielding, or a process known as periodic reverse, where the electroforming current is reversed for short periods and the excess is preferentially dissolved electrochemically. The finished form can either be the finished part, or can be used in a subsequent process to produce a positive of the original mandrel shape, such as with vinyl records or CD and DVD stamper manufacture. In recent years, due to its ability to replicate a mandrel surface with practically no loss of fidelity, electroforming has taken on new importance in the fabrication of micro and nano scale metallic devices and in producing precision injection molds with micro and nano scale features for production of non metallic micro molded objects.
Процесс
Электроформалау процесінде электролиттік ванна қолданылып, никель немесе басқа электроформаланатын металл модельдің өткізгіш бетіне (мандрель) жатқызылады. Шөккен материал қажетті қалыңдыққа жеткен соң электроформа негізден ажыратылады. Бұл процеске мандрелдің беттік текстурасы мен геометриясын төмен бірлік құнымен, жоғары қайталанатындықпен және тиімді процесс бақылауымен дәл көшіруге мүмкіндік береді. Егер мандрель өткізгіш емес материалдан жасалған болса, оны жұқа өткізгіш қабатпен жабуға болады.
In the basic electroforming process, an electrolytic bath is used to deposit nickel or other electroformable metal onto a conductive surface of a model (mandrel). Once the deposited material has been built up to the desired thickness, the electroform is parted from the substrate. This process allows the precise replication of the mandrel surface texture and geometry at low unit cost with high repeatability and excellent process control. If the mandrel is made of a non conductive material, then it can be coated with a thin conductive layer.
Артықшылықтары мен кемшіліктері
Электроформалаудың басты артықшылығы – ол мандрелдің сыртқы пішінін дәл көшіреді. Әдетте, қуысты дәл өңдеу, дөңес пішіндегі өңдеуден қиын; алайда, электроформалау үшін керісінше, себебі мандрелдің сыртқы бетін дәл өңдеуге болады, содан кейін оны пайдаланып дәл қуысты электроформалауға болады. Басқа негізгі металл пішіндеу процестерімен (құю, соғу, штамптау, терең тарту, өңдеу және дайындау) салыстырғанда, электроформалау өте жоғары дәлдік, күрделілік немесе жеңіл салмақ талап етілген кезде өте тиімді. Фотолитографиялық әдіспен жасалған өткізгіш үлгілі негіздің туа біткен дәлдігі мен ажыратымдылығы, жақын оптикалық сапамен өте анық шеттерді сақтай отырып, жоғары дәлдікпен ұсақ геометриялық пішіндерді жасауға мүмкіндік береді. Электроформаланған металл өте таза болуы мүмкін, оның кристалдық құрылымы жақсартылғандықтан, соғылған металлдан артық қасиеттерге ие. Электроформаланған металдардың бірнеше қабаттарын біріктіруге немесе әртүрлі негізгі материалдарға "біріктірілген" фланецтер мен босстармен күрделі құрылымдар жасауға болады. 1,5-тен 3 нанометрге дейінгі дәлдікке қол жеткізілген. Электроформалау арқылы әртүрлі пішіндер мен өлшемдерді жасауға болады, басты шектеу – өнімді мандрелден бөлу қажеттігі. Өнімді жасау үшін тек бір модель немесе мандрел қажет болғандықтан, шағын көлемдегі өндіріс экономикалық тұрғыдан тиімді.
The main advantage of electroforming is that it accurately replicates the external shape of the mandrel. Generally, machining a cavity accurately is more challenging than machining a convex shape; however, the opposite holds true for electroforming because the mandrel's exterior can be accurately machined and then used to electroform a precision cavity. Compared to other basic metal forming processes (casting, forging, stamping, deep drawing, machining, and fabricating), electroforming is very effective when requirements call for extreme tolerances, complexity, or light weight. The precision and resolution inherent in the photo lithographically produced conductive patterned substrate allows finer geometries to be produced to tighter tolerances while maintaining superior edge definition with a near optical finish. Electroformed metal can be extremely pure, with superior properties over wrought metal due to its refined crystal structure. Multiple layers of electroformed metals can be bonded together, or to different substrate materials, to produce complex structures with "grown on" flanges and bosses. Tolerances of 1.5 to 3 nanometers have been reported. A wide variety of shapes and sizes can be made by electroforming, the principal limitation being the need to part the product from the mandrel. Since the fabrication of a product requires only a single model or mandrel, low production quantities can be made economically.