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相關知識

金屬雕刻種類及應用

金屬雕刻種類與應用

金屬雕刻大致分以下幾種

一、化學腐蝕(氯化鐵腐蝕,又稱咬版、咬花、蝕刻)

二、雷射雕刻

三、手工雕刻

四、CNC雕刻

五、放電加工(電火花)

六、電解腐蝕

七、噴砂加工

八、輾壓、壓紋


一、化學腐蝕(氯化鐵腐蝕,又稱咬版、咬花、蝕刻)

化學腐蝕適用氯化鐵粉末調製的藥水,氯化鐵(FeCl3)又稱三氯化鐵,是三價鐵的氯化物。它易潮解,在潮濕的空氣會水解,溶於水時會釋放大量熱,並產生咖啡色的酸性溶液。這個溶液可蝕刻銅製的金屬,甚至不鏽鋼。

化學腐蝕製成

洗版(鹼洗) > 塗布(抗蝕刻油墨) > 曝光 > 顯影 > 腐蝕 > 脫膜 > 洗版 > 後加工

化學腐蝕優點:快速,可大量生產,品質穩定

化學腐蝕缺點:強酸高汙染

化學腐蝕的線條可做到0.05mm的細線,可以用於製作邏輯光紋版/折光紋

將邏輯光紋搭配在銘版、書籤、名片上,可以做出光芒的效果,非常吸睛

適合製作:金屬銘版、金屬書籤、金屬濾網、金屬墊片、平面金屬雕花

銘版

書籤

名片

濾網

門牌


二、雷射雕刻

雷射雕刻是機械以雷射激光在物體表面作雕刻之動作,依雷射激光之功率及雷射激光光束密度之不同,可以產生各種不一樣的效果;雷射雕刻以電腦程式控制之精密程度,可以雕刻出如黑白相片般的影像效果,但顯現的效果優劣程度,會依雕刻的材質而有所影響。雷射雕刻激反射振動鏡,在接到電訊號後,轉動軸帶動振動鏡發生偏轉,如果接到交變電訊號,則鏡片發生振動,使光線掃描出一條條直線。兩個鏡片分別負責X方向和Y方向的掃描,即可在工作物件上標示出雷射的效果。屬於振鏡式雷雕,其技術原理為:雷射光束經激發後,從雷射管經由擴束鏡以一定的角度照射到反射鏡(1),再反射到反射鏡(2),最後通過f-θ聚焦鏡,照射到打標物體上。

雷射雕刻製成:用電腦繪製圖樣,直接匯入雷射機台,即可激光雕刻

雷射雕刻優點:簡單、便利、少量製作優、可局部加工

雷射雕刻缺點:深刻時間長,用大功率雕刻會產生熱能,易使材料變形或是雕刻邊緣變黑碳化

適合製作:標籤、流水編號、識別碼、元件編號、裝飾開關等

標牌

鍵盤

裝飾刻度

打標

條碼

 

 


三、手工雕刻

手工雕刻即是徒手用工具雕刻作品。常用的工具有:平口刀、斜口刀、圓口刀、V型刀與木槌等幾種。此外手工雕刻的技法種類眾多,大約可分成線雕、陰雕、陽雕、透雕、立雕、浮雕等。值得一提的是,不論使用何種雕法,所有的雕刻均是減法,下刀時的深度或面積寧可不足,以留有修飾的空間,否則一旦超出,就不容易更改。

手工雕刻優點:柔和、細膩

手工雕刻缺點:工時長、人才培訓困難、沒辦法量產複製

模具在製作的最後期,都需要依靠手工雕刻做細修部修飾,手工雕刻能有效輔助機械無法完成的效果。


四、CNC雕刻

CNC雕刻在現今已是非常成熟的,透過專業人員在電腦上繪製好圖檔,即可透過AI智能啟動機械手臂進行雕刻,現已進化到5軸球面立體雕刻,並且雕刻精度甚至可以到1絲以下,CNC的運用範圍非常的廣泛,大到航太軍艦零組件製作,小到螺絲螺牙雕刻。

在金屬工藝這部分,大多運用在雕刻金屬模具,CNC已經可以取代掉大部分的手工雕刻。

CNC雕刻優點:快速、精準、便利

CNC雕刻缺點:機台成本高、細微線條無法製作(折光紋)


五、放電加工(電火花)

放電加工機,中國大陸稱為電火花機,廣泛應用在各種模具製造、精密零件加工。放電加工可以用來加工傳統切削方法難以加工的超硬材料和複雜形狀的型孔和型腔的模具和零件,通常用於加工導電的材料,可以在如鈦合金、工具鋼、碳鋼和硬質合金等難加工材料上,加工深細孔、異形孔、深槽、窄縫、螺紋孔等模具。

電極即為工具,它與工件中所欲切除的形狀相同,通常使用銅、黃銅、石墨、碳化鎢、銅鎢合金,和鋅合金等,再透過雕刻機等接觸式工具機切削出我們要的形狀來,雖然放電加工中不承受大量的熱,但必須有較高的熔點與良好的導電性,而工件材料只須具有良好的導電性即可。放電加工原理是將導電的工具電極安裝於加工機機頭,工件置於充滿絕緣油液的加工槽中,並且在電極和工件之間施加上周期性快速變化的電壓脈衝,藉著加工機的伺服控制,使電極與工件在極細微的間隙中,產生過渡電弧放電現象,每秒數千至數十萬次的放電頻率,在工件表面熔蝕出許多放電凹坑,熔融屑固態化後則被循環加工液帶走,此乃放電加工原理。因此,在加工過程中幾乎不存在切削力。

放電加工的優點:

  1. 能加工普通切削加工方法難以切削的材料和複雜形狀工件。
  2. 加工時無切削力,不會產生刀痕等缺陷。
  3. 工具電極材料無需比工件材料硬,直接使用電能加工。
  4. 傳統加工機的切削力可能會損壞小型的工件,但放電加工沒有此情形。
放電加工的缺點:
  1. 加工後表面產生變質,在某些應用中需進一步去除。
  2. 工作液的淨化和加工產生的烟霧污染處理比較麻煩。
  3. 不能加工非導體(已經有技術可以加工陶瓷材料)。

六、電解腐蝕

電解腐蝕,由於外加電源使得電極電位高的氧化性離子在陰極放電還原,而陽極區電極電位低的較活潑金屬失電子被氧化,成為陽離子脫離材料表面,形成陽極的腐蝕。電解腐蝕可透過調整電流大小,控制陽極工件被腐蝕後的表面粗糙度。

 

電解腐蝕優點:可以控制表面粗糙度,無汙染

電解腐蝕缺點:效率較低,尖端放電


七、噴砂加工

噴砂(珠擊法)是針對素材表面進行的一種破壞性的加工方式,利用細小的研磨砂材顆粒對素材表面衝擊,讓表面產生像顆粒化般的凹陷使之形成霧面或侵蝕面,而達到除金銹、去毛刺、去氧化層、應力處理、摩擦系數調整、精密度調整、高附著力、美化、霧化、消光.....……提升素材表面的光潔度,其用途運用廣泛。

噴砂的應用

1.表面清除加工:
金屬的氧化層或熱處理後的黑皮、表面細孔、金屬或非金屬之表面污鏽清除、陶瓷表面黑點及著色去除或彩繪再生、橡膠模及重力壓鑄模之氧化物、殘渣或離形劑之去除。

2.表面美/強化加工:
各種金屬製品 ( 如:黃金,K金飾品,貴金屬製品 ) 之裝飾加工及電鍍品之消光及柔光霧面處理,以及非金屬製品 ( 如:壓克力、波麗、玻璃、水晶玻璃 ) 之表面霧化處理 / 粗化處理以及能使加工物表面成金屬光澤。讓表面有"咬花"面的感覺與因表面粗糙經光線折射所產生不規則之反射晶亮.。表面硬度增強達到不易刮傷耐磨。

3.毛邊 ( 頭 ) 去除加工:
鋅鋁壓鑄品、塑膠、電木製品、電子零件,磁芯等毛邊 ( 頭 ) 去除之表面修整處理。

4.刻蝕加工:
貴金屬蝕品、寶石、玉石、水晶、瑪瑙、半寶石、雅石、古董、印章、石材、大理石墓碑、竹片、玻璃、陶瓷、木材等之表面修刻蝕處理。

5.工件應力消除加工:
航太工業、精密工業之零件清潔及應力消除,或國防武器之整修及消光除銹除漆處理等之應力消除加工處理。

6.電子零件加工:
矽晶片擴散後表面雜質的去除作業.矽晶片噴砂切割成小圓晶粒的刻蝕加工作業.電子零件封裝業溢膠毛邊的噴除.電子零件成品表面 印字的去除.陶瓷電熱材質之清潔。

7.模具加工:
模具表面的梨地加工 ( 噴砂 )、模具咬花及霧面處理、增加模具被覆PU之附著力、線切割模,玻璃模,輪胎模,電木模,電鍍模,按鍵模,塑膠製品模、鞋模、導電橡膠模、輪胎模及電子產品模具的清潔及霧面處理。

8.大工作物之加工:
大型工件如油槽,化學槽,船殼,鋼構,鐵皮屋,貨櫃,汽車工業等之除銹,除漆,維修處理。


八、輾壓、壓紋

輾壓壓紋是金工常用的技法,可以運用周邊的材料,材料包誇緞帶、美術紙、雕花版、蕾絲布等等材料,都可以將紋路轉印在金屬上,可以透過創意製造出很多精美的工藝品


這八類金屬雕刻是一般常見的技法
透過這八類金屬雕刻的融合,可以創作出各式各樣的精美的工藝品

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