Roestvrij staal biedt vele materiaalvoordelen in uiteenlopende industriële toepassingen, maar de gekozen bewerkingstechniek kan de kwaliteit en de integriteit van onderdelen van dit veelzijdige metaal beïnvloeden.
Dit artikel evalueert de beweegredenen voor het gebruik van roestvrij staal in een reeks onderdelen en assemblages, en bekijkt de rol van fotochemisch etsen als een verwerkingstechnologie die de productie van innovatieve en uiterst nauwkeurige eindproducten mogelijk kan maken.
Waarom kiezen voor roestvrij staal? Roestvrij staal is in principe een zacht staal met een chroomgehalte van 10% of meer (in gewicht). De toevoeging van chroom geeft het staal zijn unieke, corrosiebestendige eigenschappen. Het chroomgehalte van het staal zorgt voor de vorming van een sterke, hechtende, onzichtbare, corrosiebestendige chroomoxidefilm op het staaloppervlak. Indien mechanisch of chemisch beschadigd, kan de film zichzelf herstellen, mits er zuurstof aanwezig is (zelfs in zeer kleine hoeveelheden).
De corrosiebestendigheid en andere nuttige eigenschappen van staal worden verbeterd door het chroomgehalte te verhogen en andere elementen zoals molybdeen, nikkel en stikstof toe te voegen.
Roestvrij staal heeft veel voordelen. Ten eerste is het materiaal corrosiebestendig, en chroom is het legeringselement dat roestvrij staal deze eigenschap geeft. Laaggelegeerde soorten zijn bestand tegen corrosie in atmosferische en zuivere wateromgevingen; hooggelegeerde soorten zijn bestand tegen corrosie in de meeste zure en alkalische oplossingen en chloorhoudende omgevingen, waardoor hun eigenschappen nuttig zijn in verwerkingsinstallaties.
Speciale legeringen met een hoog chroom- en nikkelgehalte zijn bestand tegen aanslag en behouden hun hoge sterkte bij hoge temperaturen. Roestvast staal wordt veel gebruikt in warmtewisselaars, oververhitters, ketels, voedingswaterverwarmers, kleppen en leidingen, maar ook in de luchtvaart en ruimtevaart.
Reiniging is ook een zeer belangrijk aspect. Doordat roestvrij staal gemakkelijk schoon te maken is, is het de eerste keuze voor strenge hygiënische omstandigheden zoals ziekenhuizen, keukens en voedselverwerkingsbedrijven. Bovendien zorgt de gemakkelijk te onderhouden, glanzende afwerking van roestvrij staal voor een moderne en aantrekkelijke uitstraling.
Tot slot, als we de kosten in ogenschouw nemen, zowel de materiaal- en productiekosten als de levenscycluskosten, is roestvrij staal vaak de goedkoopste materiaalkeuze en is het 100% recyclebaar, waardoor de volledige levenscyclus wordt voltooid.
Fotochemisch geëtste micro-metaal "etsgroepen" (waaronder HP Etch en Etchform) etsen een breed scala aan metalen met een precisie die nergens anders ter wereld geëvenaard wordt. Bewerkte platen en folies variëren in dikte van 0,003 tot 2000 µm. Roestvrij staal blijft echter de eerste keuze voor veel klanten van het bedrijf vanwege de veelzijdigheid, de vele beschikbare kwaliteiten, het grote aantal verwante legeringen, de gunstige materiaaleigenschappen (zoals hierboven beschreven) en het grote aantal afwerkingen. Het is het metaal bij uitstek voor vele toepassingen in een breed scala aan industrieën, met name voor de bewerking van 1.4310: (AISI 301), 1.4404: (AISI 316L), 1.4301: (AISI 304) en micro-metalen van bekende austenitische metalen, diverse ferritische, tensitische (1.4028 Mo/7C27Mo2) of duplexstaalsoorten, Invar en Alloy. 42.
Fotochemisch etsen (het selectief verwijderen van metaal door middel van een fotogevoelig masker om precisieonderdelen te produceren) heeft verschillende inherente voordelen ten opzichte van traditionele plaatmetaalbewerkingstechnieken. Het belangrijkste voordeel is dat fotochemisch etsen onderdelen produceert zonder materiaaldegradatie, omdat er tijdens het proces geen warmte of kracht wordt gebruikt. Bovendien kunnen met dit proces vrijwel oneindig complexe onderdelen worden geproduceerd dankzij de gelijktijdige verwijdering van componentkenmerken met behulp van etsmiddelen.
De gereedschappen die voor het etsen worden gebruikt, zijn digitaal of van glas, waardoor het niet nodig is om dure en lastig te vervaardigen stalen mallen te maken. Dit betekent dat een groot aantal producten kan worden gereproduceerd zonder enige slijtage aan de gereedschappen, waardoor gegarandeerd wordt dat zowel het eerste als het miljoenste geproduceerde onderdeel identiek zijn.
Digitale en glazen gereedschappen kunnen bovendien zeer snel en voordelig worden aangepast en vervangen (meestal binnen een uur), waardoor ze ideaal zijn voor prototyping en grootschalige productie. Dit maakt risicovrije ontwerpoptimalisatie mogelijk zonder financieel verlies. De doorlooptijd is naar schatting 90% sneller dan bij gestempelde onderdelen, waarvoor ook een aanzienlijke investering in gereedschap vooraf nodig is.
Zeven, filters, schermen en bochten. Het bedrijf kan een reeks roestvrijstalen componenten etsen, waaronder zeven, filters, schermen, platte veren en gebogen veren.
Filters en zeven zijn onmisbaar in veel industriële sectoren, en klanten stellen vaak hoge eisen aan de complexiteit en extreme precisie. Micrometal gebruikt het fotochemische etsproces voor de productie van een breed scala aan filters en zeven voor de petrochemische industrie, de voedingsmiddelenindustrie, de medische industrie en de automobielindustrie (fotogeëtste filters worden vanwege hun hoge treksterkte gebruikt in brandstofinjectiesystemen en hydraulische systemen). Micrometal heeft zijn fotochemische etstechnologie ontwikkeld om een ​​nauwkeurige controle van het etsproces in 3 dimensies mogelijk te maken. Dit maakt de creatie van complexe geometrieën mogelijk en kan, toegepast op de productie van roosters en zeven, de doorlooptijden aanzienlijk verkorten. Bovendien kunnen speciale eigenschappen en diverse openingvormen in één rooster worden geïntegreerd zonder de kosten te verhogen.
In tegenstelling tot traditionele bewerkingstechnieken biedt fotochemisch etsen een hogere mate van verfijning bij de productie van dunne en precieze sjablonen, filters en zeven.
Gelijktijdige verwijdering van metaal tijdens het etsen maakt de integratie van meerdere gatgeometrieën mogelijk zonder dure gereedschappen of bewerkingskosten, en foto-geëtste meshes zijn braamvrij en spanningsvrij met materiaaldegradatie, terwijl geperforeerde platen niet gevoelig zijn voor vervorming.
Fotochemisch etsen verandert de oppervlakteafwerking van het te bewerken materiaal niet en maakt geen gebruik van metaal-op-metaalcontact of warmtebronnen om de oppervlakte-eigenschappen te wijzigen. Hierdoor kan het proces een unieke, esthetisch aantrekkelijke afwerking op roestvrij staal opleveren, waardoor het geschikt is voor decoratieve toepassingen.
Fotochemisch geëtste roestvrijstalen componenten worden ook vaak gebruikt in veiligheidskritische toepassingen of in extreme omgevingen, zoals ABS-remsystemen en brandstofinjectiesystemen. De geëtste bocht kan miljoenen keren perfect worden "gebogen", omdat het proces de vermoeiingssterkte van het staal niet aantast. Alternatieve bewerkingstechnieken zoals frezen en verspanen laten vaak kleine bramen en hergesmolten lagen achter die de prestaties van de veer kunnen beïnvloeden.
Fotochemisch etsen elimineert potentiële breukpunten in de materiaalstructuur, waardoor braamvrije en opnieuw gegoten lagen ontstaan ​​die buigzaam zijn, wat een lange levensduur en hogere betrouwbaarheid garandeert.
Samenvatting Staal en roestvrij staal beschikken over een reeks eigenschappen die ze ideaal maken voor vele industriële toepassingen. Hoewel ze worden beschouwd als een relatief eenvoudig materiaal om te verwerken met traditionele plaatbewerkingstechnieken, biedt fotochemisch etsen fabrikanten aanzienlijke voordelen bij de productie van complexe en veiligheidskritische onderdelen.
Etsen vereist geen speciaal gereedschap, maakt snelle productie mogelijk van prototype tot massaproductie, biedt vrijwel onbeperkte mogelijkheden voor de complexiteit van onderdelen, produceert braam- en spanningsvrije onderdelen, heeft geen invloed op de hardheid en eigenschappen van het metaal, werkt op alle staalsoorten en bereikt een nauwkeurigheid van ±0,025 mm. Alle levertijden worden in dagen, niet in maanden, vermeld.
De veelzijdigheid van het fotochemische etsproces maakt het een aantrekkelijke keuze voor de productie van roestvrijstalen onderdelen in tal van veeleisende toepassingen en stimuleert innovatie doordat het de belemmeringen wegneemt die inherent zijn aan traditionele plaatbewerkingstechnieken voor ontwerpers.
Een stof met metaalachtige eigenschappen, bestaande uit twee of meer chemische elementen, waarvan er ten minste één een metaal is.
Het vezelachtige gedeelte van het materiaal dat zich tijdens de bewerking aan de rand van een werkstuk vormt. Vaak scherp. Het kan worden verwijderd met handvijlen, slijpschijven of -banden, staalborstels, schurende vezelborstels, waterstraalapparatuur of andere methoden.
Het vermogen van een legering of materiaal om roest en corrosie te weerstaan. Dit zijn eigenschappen van nikkel en chroom die voorkomen in legeringen zoals roestvrij staal.
Een fenomeen dat resulteert in breuk onder herhaalde of fluctuerende spanning met een maximale waarde die lager is dan de treksterkte van het materiaal. Vermoeidheidsbreuk is progressief en begint met kleine scheurtjes die groeien onder fluctuerende spanning.
De maximale spanning die zonder bezwijken kan worden weerstaan ​​gedurende een bepaald aantal cycli, tenzij anders vermeld, waarbij de spanning binnen elke cyclus volledig wordt omgekeerd.
Elk productieproces waarbij metaal wordt bewerkt of gefreesd om een ​​werkstuk een nieuwe vorm te geven. In brede zin omvat de term processen zoals ontwerp en lay-out, warmtebehandeling, materiaalbehandeling en inspectie.
Roestvast staal heeft een hoge sterkte, hittebestendigheid, uitstekende bewerkbaarheid en corrosiebestendigheid. Er zijn vier algemene categorieën ontwikkeld om een ​​reeks mechanische en fysische eigenschappen voor specifieke toepassingen te dekken. De vier kwaliteiten zijn: CrNiMn 200-serie en CrNi 300-serie austenitisch type; chroom martensitisch type, hardbaar 400-serie; chroom, niet-hardbaar ferritisch 400-serie; neerslaghardbare chroom-nikkellegeringen met extra elementen voor oplossingsbehandeling en verouderingsharding.
Bij een trekproef is de verhouding tussen de maximale belasting en de oorspronkelijke dwarsdoorsnede. Dit wordt ook wel de treksterkte genoemd. Vergelijk dit met de vloeigrens.