Каковы этапы процесса литья под давлением металла с жидким силиконовым капсулированием?

Литье металла под давлением с-покрытием из жидкого силикона (комплексное формование жидкого силикона и металлических вставок) — это процесс, при котором жидкий силикон (LSR) впрыскивается в форму при высокой температуре и давлении с помощью термопластавтомата, где он соединяется с предварительно-установленной металлической вставкой и затвердевает, образуя композитное изделие. Сутью этого процесса является обеспечение прочной связи между металлом и силиконом, точности размеров и качества внешнего вида. Конкретные этапы процесса следующие:

Автоматизированное производство жидкого силикона-литья под давлением металла с покрытием
I. Этап предварительной подготовки

1. Конструкция и выбор металлической вставки

Основываясь на функциональных требованиях к продукту, определите материал (например, нержавеющую сталь, алюминиевый сплав, железо), форму (оставьте место для силиконовой герметизации, чтобы избежать концентрации напряжений, вызванной острыми углами), и допуски на размеры (обычно контролируются в пределах ±0,02 мм для обеспечения совместимости с пресс-формой).

На поверхности вставки должны быть заранее-зарезервированы «армирующие структуры склеивания», такие как неглубокие канавки, выступы или резьба (для облегчения механического крепления и улучшения адгезии силикона).

2. Выбор и подготовка жидкой силиконовой смолы (LSR).

Выбор: выберите подходящий LSR на основе требований к характеристикам продукта (например, твердости, термостойкости, коррозионной стойкости). Например, LSR медицинского-класса должен соответствовать стандартам FDA, а LSR промышленного-класса должен быть масло-стойким и устойчивым к старению-.

Обработка сырья:

Взвесьте двухкомпонентный-LSR (компонент A содержит основной клей + катализатор, компонент B содержит основной клей + сшивающий агент) в соответствии с соотношением (обычно 1:1 или 10:1). Погрешность должна быть Меньше или равна 0,5% (дисбаланс соотношения приведет к неполной вулканизации или чрезмерной твердости/мягкости).

Смешивание и перемешивание: используйте специальный миксер для перемешивания на низкой скорости в течение 3–5 минут, затем перемешивайте на высокой скорости в течение 5–10 минут, чтобы обеспечить однородность (избегайте местных различий в производительности).

Вакуумная дегазация: Дегазация под вакуумом -0,095 МПа в течение 5-15 минут для удаления воздуха, попавшего во время смешивания (пузырьки воздуха приводят к недостаточному клею и снижению прочности продукта).

II. Предварительная-обработка металлических вставок (важный этап)

Состояние поверхности металла напрямую влияет на адгезию силиконового клея. Требуется многоэтапный-процесс «очистка + активация + придание шероховатости»:

1. Обезжиривание и удаление масла

Назначение: удаление смазочно-охлаждающей жидкости,-антикоррозионного масла, отпечатков пальцев и других органических веществ с металлической поверхности (смазка может изолировать силикон от металла, вызывая расслоение).

Метод:

Ультразвуковая очистка: используйте нейтральное чистящее средство (например, щелочной обезжириватель) для ультразвуковой очистки при температуре 60-80 градусов в течение 10–20 минут (подходит для сложных деталей конструкции; высокочастотная вибрация удаляет крошечные масляные пятна).

Протирание растворителем. Для точных мелких деталей смочите их спиртом или изопропиловым спиртом, а затем протрите безворсовой-тряпкой (не допускайте появления царапин на поверхности).

Критерии приемки: Сплошная водная пленка на поверхности (капли воды не скатываются), т.е. «Испытание на водяную пленку пройдено».

2. Придание шероховатости поверхности

Цель: повысить шероховатость поверхности (значение Ra контролируется в пределах 1,6–6,3 мкм) и улучшить механическую адгезию за счет «физического сцепления» (силикон заполняет ямки, образуя закрепляющую структуру).

Методы:

Пескоструйная очистка: используйте абразивные частицы глинозема размером 80-120 под давлением 0,3–0,5 МПа для пескоструйной обработки поверхности, создавая однородную шероховатую поверхность (необходимо соблюдать осторожность, чтобы защитить негерметизированные участки, чтобы избежать отклонений в размерах).

Химическое травление: для инертных металлов, таких как нержавеющая сталь, используйте кислотный раствор для травления (например, смесь плавиковой и азотной кислот) для травления поверхности, создавая микроскопические неровности (подходит для прецизионных деталей; глубина травления должна контролироваться до значения менее или равного 0,05 мм).

3. Активация поверхности (необязательно, но рекомендуется)

Цель: Образовать «переходный слой» на поверхности металла путем химического воздействия, усиливая химическое сродство между силиконом и металлом (особенно для инертных металлов, таких как нержавеющая сталь и алюминиевые сплавы).

Методы:

Покрытие силановым связующим веществом (например, KH-550, KH-560): разбавьте связующее вещество (концентрация 2–5%), покройте металлическую поверхность погружением, распылением или протиранием и высушите при температуре 60–80 градусов в течение 15–30 минут для образования связующего слоя на молекулярном уровне.

Плазменная обработка: бомбардируйте поверхность кислородной или аргоновой плазмой (мощность 500-1000 Вт) в течение 30-60 секунд для введения активных групп, таких как гидроксильные и карбоксильные группы, увеличения поверхностной энергии (экологически безопасно и без остатков, подходит для высококачественных продуктов).

III. Подготовка и отладка пресс-форм для жидкого силикона

1. Проектирование и обработка пресс-форм

Форма должна отвечать следующим требованиям:

Точное позиционирование вставки: зафиксируйте вставку с помощью позиционирующих штифтов, магнитов или зажимов, чтобы избежать смещения во время литья под давлением (допуск позиционирования менее или равен 0,01 мм).

Конструкция желоба и вентиляции. Желоб должен быть гладким с постепенно меняющейся-площадью поперечного сечения (во избежание скопления силикона). Глубина вентиляционной канавки должна составлять 0,02–0,05 мм (во избежание пригорания захваченного воздуха или недостаточного количества силикона).

Термостойкость: материал формы должен быть изготовлен из стали для горячей обработки S136 или H13 (устойчивой к температурам выше 180 градусов, устойчивой к коррозии), а поверхность должна быть отполирована до Ra0,02-0,05 мкм (чтобы обеспечить гладкую силиконовую поверхность).

2. Предварительная обработка пресс-формы

Очистка: Протрите полость формы, направляющую и позиционирующие компоненты спиртом, чтобы удалить масло и металлические опилки (во избежание загрязнения силикона или появления царапин на изделии).

Нанесение антиадгезива (дополнительно). Для полостей сложной формы можно распылить небольшое количество антиадгезива,-специфического для силикона (например, на основе силикона-), но его количество необходимо контролировать (чрезмерное количество уменьшит адгезию между силиконом и металлом).

Предварительный нагрев: поднимите температуру формы до 120-180 градусов (контролируется контроллером температуры формы, с разницей температур менее или равной ± 5 градусов для обеспечения равномерной вулканизации).

IV. Литье под давлением и вулканизация

Процесс литья под давлением и вулканизации завершается с использованием машины для литья жидкого силикона под давлением:

1. Расположение вставки

Ручное или автоматическое оборудование помещает предварительно -обработанные металлические вставки в пазы для позиционирования формы, гарантируя отсутствие перекоса или ослабления (отклонение позиционирования должно быть меньше или равно 0,1 мм, в противном случае произойдет неравномерное силиконовое покрытие).

Крупные металлические вставки можно предварительно нагревать до 60-80 градусов (чтобы уменьшить колебания температуры формы и предотвратить преждевременное отверждение силикона при контакте с холодным металлом).

2. Закрытие формы и инъекция.

Форма закрывается (усилие зажима рассчитывается на основе проектируемой площади изделия, обычно 50-200 кН), и шнек литьевой машины впрыскивает дегазированный LSR в полость формы через направляющую.

Управление параметрами:

Давление впрыска: 5-30 МПа (высокое давление для тонкостенных-деталей, низкое давление для толстостенных деталей во избежание смещения вставки).

Скорость впрыска: 10–50 мм/с (слишком высокая скорость может привести к захвату воздуха, слишком низкая скорость может привести к преждевременному отверждению силикона в литнике).

Количество впрыска: Точный контроль имеет решающее значение (слишком большое количество приведет к переливу, слишком малое приведет к недостаточному количеству материала), обычно на 5–10 % больше, чем объем полости (чтобы компенсировать усадку при вулканизации).

3. Вулканизация и отверждение

Силикон претерпевает реакцию поперечной-сшивки при высокой температуре (120–180 градусов) формы, постепенно затвердевая (время вулканизации регулируется в зависимости от толщины изделия: примерно 10–15 секунд для толщины 1 мм, увеличиваясь на 5–10 секунд для каждого дополнительного 1 мм).

Давление удержания: Поддерживайте давление удержания на уровне 5–10 МПа во время вулканизации (чтобы предотвратить вмятины, вызванные усадкой силикона).

V. Посто-обработка и проверка

1. Демонтаж и обрезка

После открытия формы извлеките изделие с помощью выталкивателей или роботизированной руки (избегайте тянущих усилий, чтобы предотвратить разрыв силикона или отсоединение металлической вставки).

Обрезка: удалите излишки силикона с помощью лезвия или криогенного устройства для обрезки (-охрупчивание при низкой температуре 30 градусов) (толщина заусенца должна быть меньше или равна 0,1 мм, чтобы обеспечить приемлемый внешний вид).

2. Вторичная вулканизация (дополнительно)

Для изделий, требующих высокой термостойкости и низкого содержания летучих веществ (например, медицинских, пищевых), необходима вторичная вулканизация в печи: обжиг при 180-200 градусах в течение 2-4 часов (для удаления остаточных малых молекул и повышения стабильности свойств).

3. Проверка качества

Внешний вид: Осмотрите силиконовую поверхность на наличие пузырей, царапин, отсутствия клея и открытых металлических вставок.

Размеры: используйте координатно-измерительную машину для проверки основных размеров (например, толщины силикона, общей длины; допуски должны соответствовать требованиям чертежа).

Адгезия: выполните испытание на отслаивание (используйте машину для испытания на растяжение, чтобы вертикально потянуть границу раздела силикона и металла; прочность на отслаивание должна быть больше или равна 1,5 Н/мм, без расслоения для принятия).

Производительность: Испытание на термостойкость (циклирование от -60 до 200 градусов), водонепроницаемость (IP67/IP68) и устойчивость к старению (испытание на УФ-старение) по мере необходимости.

Ключевое резюме

Предварительная обработка металла имеет решающее значение для обеспечения адгезии (очистка, придание шероховатости и активация необходимы).

Температура формы, параметры впрыска и время вулканизации должны быть точно подобраны (что влияет на качество продукции и эффективность производства).

Автоматизированное оборудование (например, роботизированное размещение вставок и автоматический контроль) может повысить стабильность массового производства.

Этот процесс широко используется в электронных компонентах (таких как водонепроницаемые гильзы разъемов), медицинских устройствах (таких как защитные гильзы для инфузионных игл) и автомобильных деталях (таких как уплотнительные кольца датчиков) и в других областях.