Các bước liên quan đến quá trình ép phun kim loại đóng gói silicone lỏng là gì?
Để lại lời nhắn
Đúc phun kim loại phủ silicon-lỏng (đúc tích hợp silicon lỏng và miếng đệm kim loại) là một quá trình trong đó silicon lỏng (LSR) được bơm vào khuôn dưới nhiệt độ và áp suất cao bằng cách sử dụng máy ép phun, trong đó nó kết hợp với miếng đệm kim loại-được đặt sẵn và đông đặc lại để tạo thành sản phẩm tổng hợp. Cốt lõi của quá trình này là đảm bảo mối liên kết chặt chẽ giữa kim loại và silicone, độ chính xác về kích thước và chất lượng bề ngoài. Các bước quy trình cụ thể như sau:
Tự động sản xuất silicone lỏng-Đúc phun kim loại tráng phủ
I. Giai đoạn chuẩn bị sơ bộ
1. Thiết kế và lựa chọn mảnh ghép kim loại
Dựa trên các yêu cầu về chức năng của sản phẩm, xác định vật liệu (ví dụ: thép không gỉ, hợp kim nhôm, sắt), hình dạng (dành không gian cho việc đóng gói silicon để tránh tập trung ứng suất do các góc nhọn gây ra) và dung sai kích thước (thường được kiểm soát trong phạm vi ± 0,02mm để đảm bảo khả năng tương thích của khuôn).
Bề mặt chèn cần phải có "cấu trúc gia cố liên kết" dành riêng-dành riêng, chẳng hạn như rãnh nông, chỗ lồi hoặc ren (để hỗ trợ neo cơ học và cải thiện độ bám dính silicon).
2. Lựa chọn và chuẩn bị nhựa silicon lỏng (LSR)
Lựa chọn: Chọn LSR phù hợp dựa trên yêu cầu về hiệu suất của sản phẩm (ví dụ: độ cứng, khả năng chịu nhiệt độ, khả năng chống ăn mòn). Ví dụ: LSR cấp-y tế phải đáp ứng các tiêu chuẩn của FDA, trong khi LSR cấp-công nghiệp phải có khả năng kháng dầu-và chống lão hóa-.
Chế biến nguyên liệu thô:
Cân hai-thành phần LSR (thành phần A chứa chất kết dính bazơ + chất xúc tác, thành phần B chứa chất kết dính bazơ + chất tạo liên kết ngang) theo tỷ lệ (thường là 1:1 hoặc 10:1). Sai số phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,5% (mất cân bằng về tỷ lệ sẽ dẫn đến lưu hóa không hoàn toàn hoặc độ cứng/độ mềm quá mức).
Trộn và khuấy: Dùng máy trộn chuyên dụng khuấy ở tốc độ thấp trong 3-5 phút, sau đó khuấy ở tốc độ cao trong 5-10 phút để đảm bảo độ đồng nhất (tránh chênh lệch hiệu suất cục bộ).
Khử khí chân không: Khử khí trong chân không -0,095MPa trong 5-15 phút để loại bỏ không khí được đưa vào trong quá trình trộn (bọt khí sẽ gây ra sự kết dính không đủ và giảm độ bền trong sản phẩm).
II. Xử lý trước phần chèn kim loại (Bước quan trọng)
Tình trạng bề mặt của kim loại ảnh hưởng trực tiếp đến độ bám dính của keo silicone. Cần phải có quy trình gồm-bước "làm sạch + kích hoạt + làm nhám":
1. Tẩy dầu mỡ và loại bỏ dầu
Mục đích: Để loại bỏ dầu cắt, dầu chống gỉ,-dầu ngăn ngừa rỉ sét, dấu vân tay và các chất hữu cơ khác khỏi bề mặt kim loại (mỡ có thể cách ly silicone khỏi kim loại, gây ra sự phân tách).
Phương pháp:
Làm sạch bằng siêu âm: Sử dụng chất làm sạch trung tính (chẳng hạn như chất tẩy nhờn có tính kiềm) để làm sạch bằng siêu âm ở nhiệt độ 60-80 độ trong 10-20 phút (thích hợp cho các bộ phận kết cấu phức tạp; rung tần số cao sẽ loại bỏ các vết dầu nhỏ).
Lau bằng dung môi: Đối với các bộ phận nhỏ có độ chính xác cao, hãy ngâm trong cồn hoặc cồn isopropyl rồi lau bằng vải-không có xơ (tránh làm trầy xước bề mặt).
Tiêu chí chấp nhận: Màng nước liên tục trên bề mặt (giọt nước không kết thành giọt), tức là "Đã vượt qua thử nghiệm màng nước".
2. Làm nhám bề mặt
Mục đích: Để tăng độ nhám bề mặt (giá trị Ra được kiểm soát trong khoảng 1,6-6,3μm) và tăng cường độ bám dính cơ học thông qua "lồng vào vật lý" (silicone lấp đầy các lỗ để tạo thành cấu trúc neo).
Phương pháp:
Phun cát: Sử dụng 80-120 hạt mài mòn alumina lưới ở áp suất 0,3-0,5MPa để phun nổ bề mặt, tạo ra bề mặt nhám đồng đều (cần chú ý bảo vệ các khu vực không được bao bọc để tránh sai lệch kích thước).
Khắc hóa học: Đối với kim loại trơ như thép không gỉ, sử dụng dung dịch khắc axit (như hỗn hợp axit hydrofluoric và axit nitric) để khắc bề mặt, tạo ra những bất thường ở cấp độ vi mô (phù hợp với các bộ phận chính xác; độ sâu khắc phải được kiểm soát nhỏ hơn hoặc bằng 0,05mm).
3. Kích hoạt bề mặt (Tùy chọn nhưng được khuyến nghị)
Mục đích: Tạo thành một “lớp chuyển tiếp” trên bề mặt kim loại thông qua tác động hóa học, tăng cường ái lực hóa học giữa silicone và kim loại (đặc biệt đối với các kim loại trơ như thép không gỉ và hợp kim nhôm).
Phương pháp:
Phủ phủ bằng chất liên kết silane (ví dụ KH-550, KH-560): Pha loãng chất liên kết (nồng độ 2%-5%), phủ lên bề mặt kim loại bằng cách ngâm, phun hoặc lau và sấy khô ở 60-80 độ trong 15-30 phút để tạo thành lớp liên kết cấp độ phân tử.
Xử lý bằng plasma: Bắn phá bề mặt bằng plasma oxy hoặc argon (công suất 500-1000W) trong 30-60 giây để đưa vào các nhóm hoạt tính như nhóm hydroxyl và carboxyl, tăng năng lượng bề mặt (thân thiện với môi trường và không chứa cặn, thích hợp cho các sản phẩm cao cấp).
III. Chuẩn bị và gỡ lỗi khuôn silicon lỏng
1. Thiết kế và gia công khuôn
Khuôn phải đáp ứng các yêu cầu sau:
Định vị hạt dao chính xác: Cố định hạt dao bằng chốt định vị, nam châm hoặc kẹp để đảm bảo không bị dịch chuyển trong quá trình ép phun (dung sai định vị Nhỏ hơn hoặc bằng 0,01mm).
Thiết kế đường dẫn và thông gió: Đường dẫn phải nhẵn với tiết diện thay đổi dần dần (để ngăn chặn sự tích tụ silicone). Độ sâu rãnh thông hơi phải là 0,02-0,05mm (để tránh không khí bị mắc kẹt gây cháy xém hoặc không đủ silicon).
Chịu nhiệt độ: Vật liệu khuôn phải là thép khuôn gia công nóng S136 hoặc H13 (chịu được nhiệt độ trên 180 độ, chống ăn mòn) và bề mặt phải được đánh bóng đến Ra0,02-0,05μm (để đảm bảo bề mặt silicon mịn).
2. Tiền xử lý khuôn
Vệ sinh: Lau khoang khuôn, đường dẫn và các bộ phận định vị bằng cồn để loại bỏ dầu và mạt kim loại (tránh làm nhiễm bẩn silicone hoặc trầy xước sản phẩm).
Áp dụng chất giải phóng (Tùy chọn): Đối với các lỗ sâu răng phức tạp, có thể phun một lượng nhỏ chất giải phóng đặc hiệu silicone (chẳng hạn như gốc silicone{1}}, nhưng lượng phải được kiểm soát (lượng quá nhiều sẽ làm giảm độ bám dính giữa silicone và kim loại).
Làm nóng sơ bộ: Nâng nhiệt độ khuôn lên 120-180 độ (được điều khiển bằng bộ điều khiển nhiệt độ khuôn, có chênh lệch nhiệt độ Nhỏ hơn hoặc bằng ±5 độ để đảm bảo lưu hóa đồng đều).
IV. Ép phun và lưu hóa
Quá trình ép phun và lưu hóa được hoàn thành bằng máy ép phun silicon lỏng:
1. Chèn định vị
Thiết bị thủ công hoặc tự động đặt các tấm kim loại đã được xử lý trước-vào các khe định vị khuôn, đảm bảo không bị lệch hoặc lỏng (độ lệch vị trí phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,1mm, nếu không lớp phủ silicon không đồng đều sẽ xảy ra).
Các miếng chèn kim loại lớn có thể được làm nóng trước đến 60-80 độ (để giảm sự dao động nhiệt độ khuôn và ngăn chặn quá trình đóng rắn sớm của silicone khi tiếp xúc với kim loại lạnh).
2. Đóng khuôn và ép phun
Khuôn đóng lại (lực kẹp được tính toán dựa trên diện tích hình chiếu của sản phẩm, thường là 50-200kN) và vít của máy ép phun sẽ bơm LSR đã khử khí vào khoang khuôn thông qua đường dẫn.
Kiểm soát tham số:
Áp suất phun: 5-30MPa (Áp suất cao cho các bộ phận có thành mỏng, áp suất thấp cho các bộ phận có thành dày để ngăn chặn sự dịch chuyển của hạt dao).
Tốc độ phun: 10-50mm/s (Tốc độ quá nhanh có thể gây ra hiện tượng kẹt không khí, tốc độ quá chậm có thể khiến silicone trong đường chạy bị đóng rắn sớm).
Lượng phun: Kiểm soát chính xác là rất quan trọng (quá nhiều sẽ dẫn đến tràn, quá ít sẽ dẫn đến không đủ vật liệu), thường nhiều hơn 5% -10% so với thể tích khoang (để bù cho độ co rút lưu hóa).
3. Lưu hóa và bảo dưỡng
Silicone trải qua phản ứng liên kết chéo ở nhiệt độ cao (120-180 độ ) của khuôn, đóng rắn dần dần (thời gian lưu hóa được điều chỉnh theo độ dày của sản phẩm: khoảng 10-15 giây cho độ dày 1mm, tăng thêm 5-10 giây cho mỗi 1mm bổ sung).
Áp suất giữ: Duy trì áp suất giữ 5-10MPa trong quá trình lưu hóa (để tránh các vết lõm do co rút silicone).
V. Xử lý và kiểm tra sau{1}}
1. Đổ khuôn và cắt tỉa
Sau khi mở khuôn, lấy sản phẩm ra bằng chốt đẩy hoặc cánh tay robot (tránh dùng lực kéo để tránh làm rách silicone hoặc bong phần chèn kim loại).
Cắt tỉa: Loại bỏ silicone thừa bằng cách sử dụng một lưỡi dao hoặc máy cắt tỉa đông lạnh (-độ giòn của đèn flash ở nhiệt độ thấp 30 độ) (độ dày của đèn flash phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,1mm để đảm bảo hình thức có thể chấp nhận được).
2. Lưu hóa thứ cấp (Tùy chọn)
Đối với các sản phẩm yêu cầu khả năng chịu nhiệt độ cao và chất dễ bay hơi thấp (ví dụ: loại y tế, thực phẩm), cần lưu hóa thứ cấp trong lò: nướng ở 180-200 độ trong 2-4 giờ (để loại bỏ các phân tử nhỏ còn sót lại và cải thiện độ ổn định hiệu suất).
3. Kiểm tra chất lượng
Hình thức bên ngoài: Kiểm tra bề mặt silicon xem có bong bóng, vết trầy xước, thiếu chất kết dính và các chi tiết kim loại lộ ra không.
Kích thước: Sử dụng máy đo tọa độ để kiểm tra các kích thước chính (ví dụ: độ dày silicon, tổng chiều dài; dung sai phải đáp ứng yêu cầu bản vẽ).
Độ bám dính: Thực hiện kiểm tra độ bong tróc (dùng máy kiểm tra độ bền kéo để kéo theo chiều dọc bề mặt silicon và kim loại; độ bền bong tróc phải Lớn hơn hoặc bằng 1,5 N/mm, không bị bong tróc mới được nghiệm thu).
Hiệu suất: Kiểm tra khả năng chịu nhiệt độ (chu kỳ -60 độ ~ 200 độ), khả năng chống nước (IP67/IP68) và khả năng chống lão hóa (thử nghiệm lão hóa tia cực tím) nếu cần.
Tóm tắt chính
Tiền xử lý kim loại là rất quan trọng để đảm bảo độ bám dính (làm sạch, làm nhám và kích hoạt đều cần thiết).
Nhiệt độ khuôn, thông số phun và thời gian lưu hóa phải phù hợp chính xác (ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất).
Thiết bị tự động (chẳng hạn như vị trí chèn robot và kiểm tra tự động) có thể cải thiện tính ổn định của sản xuất hàng loạt.
Quá trình này được sử dụng rộng rãi trong các linh kiện điện tử (chẳng hạn như ống bọc chống thấm đầu nối), thiết bị y tế (chẳng hạn như ống bảo vệ kim truyền) và các bộ phận ô tô (chẳng hạn như vòng đệm cảm biến), trong số các lĩnh vực khác.
