Quins són els passos implicats en el procés d'emmotllament per injecció de metall d'encapsulació de silicona líquida?

L'emmotllament per injecció de metall recobert-de silicona líquida (emmotllament integrat de silicona líquida i insercions metàl·liques) és un procés en què s'injecta silicona líquida (LSR) en un motlle a alta temperatura i pressió mitjançant una màquina d'emmotllament per injecció, on es combina amb una inserció metàl·lica pre-col·locada i es solidifica per formar un producte compost. El nucli d'aquest procés és garantir un fort enllaç entre el metall i la silicona, la precisió dimensional i la qualitat de l'aspecte. Els passos específics del procés són els següents:

Producció automatitzada d'emmotllament per injecció de metall recobert de silicona líquida-
I. Fase de Preparació Preliminar

1. Disseny i selecció de plaquetes metàl·liques

En funció dels requisits funcionals del producte, determineu el material (per exemple, acer inoxidable, aliatge d'alumini, ferro), la forma (reservant espai per a l'encapsulació de silicona per evitar la concentració d'estrès causada per cantons afilats) i les toleràncies dimensionals (normalment es controlen dins de ± 0,02 mm per garantir la compatibilitat del motlle).

La superfície de la inserció ha de tenir-estructures de reforç d'unió prèviament reservades, com ara solcs poc profunds, cops o fils (per ajudar a l'ancoratge mecànic i millorar l'adhesió de la silicona).

2. Selecció i preparació de la resina de silicona líquida (LSR).

Selecció: trieu un LSR adequat en funció dels requisits de rendiment del producte (per exemple, duresa, resistència a la temperatura, resistència a la corrosió). Per exemple, l'LSR de grau-medical ha de complir els estàndards de la FDA, mentre que l'LSR de grau-industrial ha de ser resistent a l'oli-i l'envelliment-.

Processament de matèries primeres:

Peseu els dos -components LSR (el component A conté adhesiu base + catalitzador, el component B conté adhesiu base + agent de reticulació) segons la proporció (normalment 1:1 o 10:1). L'error ha de ser inferior o igual al 0,5% (un desequilibri en la relació donarà lloc a una vulcanització incompleta o una duresa/suavitat excessiva).

Mescla i agitació: utilitzeu una batedora dedicada per remenar a baixa velocitat durant 3-5 minuts, després remeneu-ho a gran velocitat durant 5-10 minuts per garantir la uniformitat (evitar diferències de rendiment locals).

Desgasificació al buit: Desgasificar sota un buit de -0,095 MPa durant 5-15 minuts per eliminar l'aire introduït durant la barreja (les bombolles d'aire provocaran una adhesiu insuficient i una resistència reduïda al producte).

II. Pre-tractament d'insercions metàl·liques (pas crític)

L'estat de la superfície del metall afecta directament l'adhesió de l'adhesiu de silicona. Es requereix un procés de diversos-passos de "neteja + activació + rugositat":

1. Desgreixatge i eliminació d'oli

Propòsit: eliminar l'oli de tall, l'oli-preventiu de l'òxid, les empremtes dactilars i altres matèries orgàniques de la superfície metàl·lica (el greix pot aïllar la silicona del metall i provocar la delaminació).

Mètode:

Neteja per ultrasons: utilitzeu un agent de neteja neutre (com un desengreixant alcalí) per a la neteja per ultrasons a 60-80 graus durant 10-20 minuts (apte per a peces estructurals complexes; la vibració d'alta freqüència elimina les petites taques d'oli).

Netejada amb dissolvent: per obtenir peces petites de precisió, remulleu-la amb alcohol o alcohol isopropílic i, a continuació, netegeu-la amb un drap-no deixa pelusa (eviteu rascar la superfície).

Criteris d'acceptació: una pel·lícula d'aigua contínua a la superfície (les gotes d'aigua no s'enfilen), és a dir, "prova de pel·lícula d'aigua superada".

2. Desbast superficial

Propòsit: augmentar la rugositat superficial (valor Ra controlat entre 1,6-6,3μm) i millorar l'adhesió mecànica mitjançant "enclavament físic" (la silicona omple les fosses per formar una estructura d'ancoratge).

Mètodes:

Sorra: utilitzeu partícules abrasives d'alúmina de 80-120 malles a una pressió de 0,3-0,5 MPa per explotar la superfície, creant una superfície rugosa uniforme (cal tenir cura de protegir les zones no encapsulades per evitar desviacions dimensionals).

Gravat químic: per a metalls inerts com l'acer inoxidable, utilitzeu una solució de gravat àcid (com una barreja d'àcid fluorhídric i àcid nítric) per gravar la superfície, creant irregularitats microscòpiques (adequades per a peces de precisió; la profunditat de gravat s'ha de controlar a menys o igual a 0,05 mm).

3. Activació superficial (opcional però recomanada)

Propòsit: Formar una "capa de transició" a la superfície del metall mitjançant l'acció química, millorant l'afinitat química entre la silicona i el metall (especialment per als metalls inerts com l'acer inoxidable i els aliatges d'alumini).

Mètodes:

Recobriment amb agent d'acoblament de silà (p. ex., KH-550, KH-560): diluïu l'agent d'acoblament (concentració del 2% al 5%), cobreixi la superfície metàl·lica mitjançant immersió, polvorització o neteja i assequeu-lo a 60-80 graus durant 15-30 minuts per formar una capa d'unió a nivell molecular.

Tractament amb plasma: bombardeja la superfície amb oxigen o plasma d'argó (potència de 500-1000 W) durant 30-60 segons per introduir grups actius com els grups hidroxil i carboxil, augmentant l'energia superficial (ecològic i sense residus, adequat per a productes de gamma alta).

III. Preparació i depuració de motlles de silicona líquida

1. Disseny i processament de motlles

El motlle ha de complir els requisits següents:

Posicionament precís de la inserció: fixeu la inserció amb agulles de posicionament, imants o pinces per assegurar-vos que no es desplaça durant l'emmotllament per injecció (tolerància de posicionament inferior o igual a 0,01 mm).

Disseny del corredor i de la ventilació: el corredor ha de ser llis amb una àrea de secció transversal que canviï gradualment-(per evitar l'acumulació de silicona). La profunditat de la ranura de ventilació ha de ser de 0,02-0,05 mm (per evitar que l'aire atrapat provoqui cremades o una silicona insuficient).

Resistència a la temperatura: el material del motlle ha de ser d'acer de motlle de treball en calent S136 o H13 (resistent a temperatures superiors a 180 graus, resistent a la corrosió), i la superfície s'ha de polir a Ra0,02-0,05μm (per garantir una superfície llisa de silicona).

2. Pretractament de motlles

Neteja: Netegeu la cavitat del motlle, el corredor i els components de posicionament amb alcohol per eliminar l'oli i les llimades metàl·liques (per evitar contaminar la silicona o ratllar el producte).

Aplicació d'agent d'alliberament (opcional): per a cavitats complexes, es pot ruixar una petita quantitat d'agent d'alliberament específic de silicona-(com ara a base de silicona-), però la quantitat s'ha de controlar (les quantitats excessives reduiran l'adhesió entre la silicona i el metall).

Preescalfament: Augmenteu la temperatura del motlle a 120-180 graus (controlat per un controlador de temperatura del motlle, amb una diferència de temperatura inferior o igual a ± 5 graus per garantir una vulcanització uniforme).

IV. Emmotllament per injecció i vulcanització

El procés d'emmotllament per injecció i vulcanització es completa amb una màquina d'emmotllament per injecció de silicona líquida:

1. Posicionament d'inserció

Els equips manuals o automatitzats col·loquen les insercions metàl·liques-pretractades a les ranures de posicionament del motlle, garantint que no hi hagi cap inclinació ni afluixament (la desviació de posicionament ha de ser inferior o igual a 0,1 mm, en cas contrari es produirà un recobriment de silicona desigual).

Les insercions metàl·liques grans es poden preescalfar a 60-80 graus (per reduir les fluctuacions de temperatura del motlle i evitar la curació prematura de la silicona en contacte amb metall fred).

2. Tancament de motlles i injecció

El motlle es tanca (la força de subjecció es calcula en funció de l'àrea projectada del producte, normalment 50-200 kN), i el cargol de la màquina d'emmotllament per injecció injecta el LSR desgasificat a la cavitat del motlle a través del corredor.

Control de paràmetres:

Pressió d'injecció: 5-30MPa (alta pressió per a peces de paret-prima, baixa pressió per a peces de paret gruixuda per evitar el desplaçament de la inserció).

Velocitat d'injecció: 10-50 mm/s (Una velocitat massa ràpida pot provocar atrapament d'aire, una velocitat massa lenta pot provocar un curat prematur de la silicona al corredor).

Quantitat d'injecció: el control precís és crucial (massa produirà un desbordament, massa poc donarà lloc a un material insuficient), normalment entre un 5% i un 10% més que el volum de la cavitat (per compensar la contracció de la vulcanització).

3. Vulcanització i Curat

La silicona experimenta una reacció d'enllaç creuat a l'alta temperatura (120-180 graus) del motlle, curant gradualment (el temps de vulcanització s'ajusta segons el gruix del producte: aproximadament 10-15 segons per 1 mm de gruix, augmentant de 5-10 segons per cada 1 mm addicional).

Pressió de retenció: mantingueu una pressió de retenció de 5-10MPa durant la vulcanització (per evitar sagnacions causades per la contracció de la silicona).

V. Post-processament i inspecció

1. Desmolt i retallat

Després de l'obertura del motlle, traieu el producte amb agulles d'expulsió o amb un braç robòtic (eviteu la força de tracció per evitar que la silicona es trenqui o es desprengui la inserció metàl·lica).

Tall: traieu l'excés de silicona amb una fulla o una màquina de retallar criogènica (-fragilització del flaix a baixa temperatura de 30 graus) (el gruix del flaix ha de ser inferior o igual a 0,1 mm per garantir un aspecte acceptable).

2. Vulcanització secundària (opcional)

Per als productes que requereixen resistència a alta temperatura i poca matèria volàtil (per exemple, mèdics, de qualitat alimentària), es requereix una vulcanització secundària en un forn: coure a 180-200 graus durant 2-4 hores (per eliminar les molècules petites residuals i millorar l'estabilitat del rendiment).

3. Inspecció de qualitat

Aspecte: inspeccioneu la superfície de silicona per detectar bombolles, rascades, adhesius que falten i insercions metàl·liques exposades.

Dimensions: utilitzeu una màquina de mesura de coordenades per comprovar les dimensions clau (per exemple, el gruix de la silicona, la longitud total; les toleràncies han de complir els requisits del dibuix).

Adhesió: realitzeu una prova de pelat (utilitzeu una màquina de prova de tracció per estirar verticalment la interfície de silicona i metall; la força de pelat ha de ser superior o igual a 1,5 N/mm, sense delaminació per a l'acceptació).

Rendiment: prova de resistència a la temperatura (-60 graus ~ 200 graus de cicle), resistència a l'aigua (IP67/IP68) i resistència a l'envelliment (prova d'envelliment UV) segons sigui necessari.

Resum clau

El pretractament metàl·lic és crucial per garantir l'adhesió (la neteja, la rugositat i l'activació són essencials).

La temperatura del motlle, els paràmetres d'injecció i el temps de vulcanització s'han d'ajustar amb precisió (afectant la qualitat del producte i l'eficiència de producció).

Els equips automatitzats (com ara la col·locació d'inserts robòtics i la inspecció automàtica) poden millorar l'estabilitat de la producció en massa.

Aquest procés s'utilitza àmpliament en components electrònics (com ara mànigues impermeables de connectors), dispositius mèdics (com mànigues protectores d'agulles d'infusió) i peces d'automòbil (com anells de segellat de sensors), entre altres camps.