Caso de producción de una carcasa de vacío multicavidad de alta precisión para SEM

Descubra cómo la experiencia de Sendot Technology en mecanizado CNC de aluminio y electroerosión por hilo (Wire EDM) produce carcasas de vacío para SEM complejas, con tolerancias estrechas y un sellado de vacío robusto, cumpliendo exigencias estrictas.

Resumen del proyecto

	Información
Sector	Electrónica
Producto	Carcasa de vacío de SEM
Retos	Estructura hueca grande, colas de milano, tolerancia de ±0,005 mm
Tecnología	Mecanizado CNC, electroerosión por hilo (Wire-cut EDM)
Material	Aluminio 6061-T651
Acabado superficial	Pulido liso, niquelado
Cantidad	2 juegos
Plazo de entrega	14 días hábiles

Sobre el producto

El SEM (microscopio electrónico de barrido) es un dispositivo de precisión utilizado para observar la microestructura de la superficie de un objeto. A diferencia de un microscopio óptico, que se basa en la luz visible, un SEM utiliza un haz de electrones como fuente de luz. Este haz irradia electrones acumulados sobre la muestra para que reaccionen. Después, el receptor de electrones acepta y amplifica las señales de los electrones secundarios y los electrones retrodispersados para formar la imagen.

Los electrones en un SEM se generan mediante disociación térmica. Para evitar que el filamento se oxide a altas temperaturas, el proceso debe llevarse a cabo en un entorno de vacío. El SEM se utiliza ampliamente en investigación de alto nivel en nuevos materiales, ciencia biomédica y muchos otros campos debido a su alta resolución y su amplio rango de magnificación.

Carcasa de vacío personalizada para SEM

Los SEM son instrumentos muy sofisticados con largas vidas útiles y costes elevados, lo que se traduce en una baja demanda anual. Como resultado, estos dispositivos suelen personalizarse, con componentes fabricados individualmente según las necesidades específicas del cliente en lugar de mediante producción en masa.

Nuestro cliente, un proveedor de equipos electrónicos de laboratorio principalmente para SEM, ha vendido sus productos a más de 400 universidades, empresas e institutos de investigación de todo el mundo. En esta ocasión, el cliente recurrió a Sendot Technology para producir la carcasa de vacío del SEM. Veamos cómo Sendot Technology gestiona este proyecto de forma eficaz.

Análisis de la estructura de la pieza y soluciones

Esta carcasa de vacío del SEM es una caja hueca, grande y pesada, con ranuras y agujeros roscados dispuestos en un patrón regular en cuatro lados. Todas las superficies, excepto las ranuras, deben pulirse lisas. Para equilibrar el coste y el plazo de entrega, los ingenieros de Sendot Technology consideran elegir una solución de mecanizado rentable, combinando la electroerosión por hilo (Wire EDM) y el mecanizado CNC.

En esta carcasa de vacío, todas las ranuras cuadradas tienen una cavidad profunda y el aluminio Al6061-T651 tiene una alta resistencia, lo que requiere que la máquina tenga suficiente fuerza de corte.

Soluciones de mecanizado de la carcasa de vacío

En primer lugar, Sendot Technology utiliza máquinas Haas de la serie VF con husillos BT40, que pueden alcanzar velocidades de avance de hasta 21,2 m/min. Estas máquinas son idóneas para fresar piezas grandes y eliminar mucho material. Elegimos este tipo de máquina para fabricar la carcasa de vacío por su fuerte fuerza de corte, que además acorta el tiempo de producción.

A continuación, aunque la electroerosión por hilo deja una superficie rugosa, se eligió para eliminar el material intermedio de la carcasa de vacío debido a su alta eficiencia en el corte de estructuras de cavidad profunda. Sin embargo, para cumplir el requisito de rugosidad y el corto plazo de entrega, dejamos un margen de 1 mm durante la electroerosión por hilo. Y después utilizamos máquinas CNC para eliminar las marcas rugosas. De este modo, se ahorra mucho tiempo y coste de pulido.

Enfoque clave de mecanizado: colas de milano y sus soluciones

Para garantizar la estanqueidad de la carcasa de vacío, el cliente diseñó ranuras de dos formas diferentes. Como se muestra en la imagen, la ranura exterior es una cola de milano, conocida por su alta tensión interna y sus fuertes propiedades antifugas, lo que la hace ideal para el sellado de vacío. Esta ranura en cola de milano se equipará con un blindaje en espiral, que sirve como defensa principal contra el aire exterior. En el interior, hay una ranura rectangular estándar que albergará una junta tórica (O-ring), actuando como estructura de sellado secundaria.
Para lograr la función de sellado, el tamaño de la ranura de sellado es especialmente crítico. Bajo cierta presión, las ranuras deben dejar espacio para que la junta tórica y el blindaje en espiral se expandan sin ser tan anchas que corran el riesgo de salirse. Por lo tanto, las ranuras deben fresarse con extrema precisión, manteniendo una tolerancia de ±0,005 mm.

¿Cómo lograr el mecanizado de la cola de milano?

En esta pieza de carcasa de vacío, debemos centrarnos en el mecanizado de la ranura en cola de milano, como se muestra en la imagen siguiente. Sendot Technology personalizó una fresa de cola de milano, cuyo diámetro es menor que el ancho de la ranura y que tiene una cuchilla que se ajusta al borde biselado de la ranura, para fabricar esta rebaja (undercut) conformada.

El proceso de mecanizado comienza con el desbaste, en el que la fresa elimina la mayor parte del material, dejando un margen para el acabado. A continuación, la fresa se utiliza para el mecanizado de acabado a baja velocidad, fresando gradualmente la estructura de la ranura. Este proceso garantiza que la ranura se mecanice con precisión, con la tolerancia controlada dentro de ±0,005 mm. Al mismo tiempo, como el volumen de corte de cada fresado es pequeño, el acabado superficial puede alcanzar Ra 3,2 μm.

Inspección estricta para garantizar el montaje

La carcasa de vacío presenta numerosos agujeros roscados en las cuatro paredes, que son críticos para garantizar un montaje ajustado con otros componentes. Estos agujeros deben cumplir una tolerancia de ±0,005 mm. Sendot Technology utilizó una MMC Zeiss para medir la distancia entre agujeros. Puede determinar la posición de los círculos mediante palpadores que toman puntos alrededor del agujero. Y el software ayuda a localizar con precisión el centro del círculo, midiendo la distancia entre agujeros con exactitud. Tras la inspección, se cumplieron todas las tolerancias, incluida la distancia entre agujeros.

Opinión del cliente y plan

Tras recibir la carcasa de vacío, se instaló inmediatamente en el sistema de vacío del SEM y funciona perfectamente. «Es increíble que Sendot Technology pudiera producir estas carcasas de vacío con un flujo de procesamiento tan complejo, una función de sellado perfecta y unos requisitos de alta precisión en dos semanas». Los clientes quedaron impresionados con nuestras excepcionales capacidades de producción y nuestra gestión eficiente.

Con capacidades de mecanizado integrales, Sendot Technology entrega componentes personalizados de alta calidad con tolerancias estrechas y estructuras complejas. Combinando técnicas de fabricación avanzadas y una gestión de proyectos eficiente, cumplimos de forma constante las exigencias de los productos en cuanto a precisión, coste y plazos de entrega rápidos. Solo contáctenos hoy, ¡empecemos su proyecto!