مراحل درگیر در فرآیند قالب گیری تزریقی فلز با کپسوله سیلیکون مایع چیست؟

قالب‌گیری تزریقی سیلیکون مایع-روکش‌شده (قالب‌گیری یکپارچه سیلیکون مایع و درج‌های فلزی) فرآیندی است که در آن سیلیکون مایع (LSR) تحت دما و فشار بالا با استفاده از دستگاه قالب‌گیری تزریقی به قالب تزریق می‌شود، جایی که با یک درج فلزی از قبل قرار داده شده ترکیب می‌شود و برای تشکیل محصول کامپوزیتی جامد می‌شود. هسته اصلی این فرآیند اطمینان از پیوند قوی بین فلز و سیلیکون، دقت ابعاد و کیفیت ظاهری است. مراحل فرآیند خاص به شرح زیر است:

تولید خودکار سیلیکون مایع- قالب‌گیری تزریقی فلزی با پوشش
I. مرحله آماده سازی مقدماتی

1. طراحی و انتخاب درج فلزی

بر اساس الزامات عملکردی محصول، مواد (به عنوان مثال، فولاد ضد زنگ، آلیاژ آلومینیوم، آهن)، شکل (فضای محفوظ برای محصور کردن سیلیکون برای جلوگیری از تمرکز استرس ناشی از گوشه‌های تیز)، و تحمل‌های ابعادی (معمولاً در محدوده ± 0.02 میلی‌متر برای اطمینان از سازگاری قالب کنترل می‌شود) را تعیین کنید.

سطح درج باید دارای{0}«ساختارهای تقویت کننده پیوند» از قبل رزرو شده باشد، مانند شیارهای کم عمق، برآمدگی ها، یا رزوه ها (برای کمک به لنگر مکانیکی و بهبود چسبندگی سیلیکون).

2. انتخاب و تهیه رزین سیلیکون مایع (LSR).

انتخاب: یک LSR مناسب بر اساس الزامات عملکرد محصول (به عنوان مثال، سختی، مقاومت در برابر دما، مقاومت در برابر خوردگی) انتخاب کنید. به عنوان مثال، LSR درجه پزشکی-باید استانداردهای FDA را برآورده کند، در حالی که LSR درجه صنعتی-باید در برابر روغن-مقاوم و مقاوم در برابر پیری-مقاوم باشد.

پردازش مواد خام:

LSR دو جزئی (جزء A حاوی چسب پایه + کاتالیزور، جزء B حاوی چسب پایه + عامل اتصال عرضی) با توجه به نسبت (معمولاً 1:1 یا 10:1) وزن کنید. خطا باید کمتر یا مساوی 0.5٪ باشد (عدم تعادل در نسبت منجر به ولکانیزاسیون ناقص یا سختی/نرمی بیش از حد خواهد شد).

مخلوط کردن و هم زدن: از یک همزن اختصاصی برای هم زدن با سرعت کم به مدت 3-5 دقیقه استفاده کنید، سپس با سرعت بالا به مدت 5-10 دقیقه هم بزنید تا از یکنواختی اطمینان حاصل شود (از تفاوت عملکرد موضعی خودداری کنید).

گاز زدایی با خلاء: گاز زدایی در خلاء 0.095- مگاپاسکال به مدت 5-15 دقیقه برای حذف هوای وارد شده در حین اختلاط (حباب های هوا باعث چسبندگی ناکافی و کاهش استحکام محصول می شود).

II. پیش-تصفیه درزهای فلزی (مرحله بحرانی)

وضعیت سطح فلز به طور مستقیم بر چسبندگی چسب سیلیکون تأثیر می گذارد. یک فرآیند چند مرحله‌ای برای «تمیز کردن + فعال‌سازی + زبر کردن» مورد نیاز است:

1. چربی زدایی و حذف روغن

هدف: از بین بردن روغن برش، زنگ زدگی{0}روغن پیشگیری کننده، اثر انگشت و سایر مواد آلی از سطح فلز (گریس می تواند سیلیکون را از فلز جدا کرده و باعث لایه برداری شود).

روش:

تمیز کردن اولتراسونیک: از یک ماده تمیزکننده خنثی (مانند چربی‌گیر قلیایی) برای تمیز کردن اولتراسونیک در دمای 60{2}}80 درجه به مدت 10 تا 20 دقیقه استفاده کنید (مناسب برای قطعات ساختاری پیچیده؛ لرزش با فرکانس بالا لکه‌های ریز روغن را از بین می‌برد).

پاک کردن با حلال: برای قطعات کوچک دقیق، در الکل یا ایزوپروپیل الکل خیس کنید و سپس با یک پارچه{0}}آزاد پرز پاک کنید (از خراشیدگی سطح خودداری کنید).

معیارهای پذیرش: یک لایه آب پیوسته روی سطح (قطرات آب منجوق نمی شود)، یعنی "تست فیلم آب قبول شد".

2. زبر کردن سطح

هدف: افزایش زبری سطح (مقدار Ra بین 1.6-6.3μm کنترل می شود) و افزایش چسبندگی مکانیکی از طریق "درهم تنیدگی فیزیکی" (سیلیکون حفره ها را پر می کند تا یک ساختار لنگر ایجاد کند).

روش ها:

سندبلاست: از ذرات ساینده آلومینا مش 80- با فشار 0.3 تا 0.5 مگاپاسکال برای انفجار سطح استفاده کنید و سطح ناصافی یکنواخت ایجاد کنید (برای جلوگیری از انحراف ابعادی باید مراقب محافظت از مناطق غیر محصور شد).

حکاکی شیمیایی: برای فلزات بی اثر مانند فولاد زنگ نزن، از محلول اچ اسیدی (مانند مخلوط اسید هیدروفلوئوریک و اسید نیتریک) برای حکاکی سطح استفاده کنید و بی نظمی های میکروسکوپی ایجاد کنید (مناسب برای قطعات دقیق؛ عمق اچ باید کمتر یا مساوی 0.05 میلی متر باشد).

3. فعال سازی سطحی (اختیاری اما توصیه شده)

هدف: ایجاد یک "لایه انتقال" بر روی سطح فلز از طریق عمل شیمیایی، افزایش میل ترکیبی شیمیایی بین سیلیکون و فلز (به ویژه برای فلزات بی اثر مانند فولاد ضد زنگ و آلیاژهای آلومینیوم).

روش ها:

پوشش با عامل جفت کننده سیلان (به عنوان مثال، KH{8}}550، KH-560): عامل اتصال را رقیق کنید (غلظت 2٪ - 5٪)، سطح فلز را با غوطه وری، اسپری یا پاک کردن بپوشانید و در دمای 60-80 درجه به مدت 15-30 دقیقه خشک کنید تا یک لایه پیوندی در سطح مولکولی تشکیل شود.

عملیات پلاسما: برای معرفی گروه‌های فعال مانند گروه‌های هیدروکسیل و کربوکسیل، سطح را با اکسیژن یا پلاسمای آرگون (500-1000 وات توان) به مدت 30 ثانیه بمباران کنید و انرژی سطح را افزایش دهید (دوست‌دار محیط‌زیست و بدون باقی‌مانده، مناسب برای محصولات پیشرفته).

III. آماده سازی و اشکال زدایی قالب سیلیکونی مایع

1. طراحی و پردازش قالب

قالب باید شرایط زیر را برآورده کند:

قرارگیری دقیق درج: درج را با پین‌های تعیین‌کننده، آهن‌ربا یا گیره‌ها ثابت کنید تا از عدم جابجایی در طول قالب‌گیری تزریق مطمئن شوید (تلرانس موقعیت‌یابی کمتر یا مساوی 0.01 میلی‌متر).

طراحی دونده و تهویه: رانر باید صاف و دارای سطح مقطع متقاطع-در حال تغییر (برای جلوگیری از تجمع سیلیکون) باشد. عمق شیار هواگیری باید 0.02-0.05 میلی متر باشد (برای جلوگیری از ایجاد سیلیکون ناکافی یا سوزاندن هوای محبوس شده).

مقاومت در برابر دما: مواد قالب باید فولاد قالب کار داغ S136 یا H13 باشد (مقاوم در دمای بالای 180 درجه، مقاوم در برابر خوردگی)، و سطح باید به Ra0.02-0.05μm پرداخت شود (برای اطمینان از سطح سیلیکونی صاف).

2. پیش درمان قالب

تمیز کردن: حفره قالب، رانر، و اجزای محل را با الکل پاک کنید تا روغن و براده های فلزی جدا شوند (برای جلوگیری از آلوده شدن سیلیکون یا خراشیدگی محصول).

استفاده از عامل رهاسازی (اختیاری): برای حفره‌های پیچیده، می‌توان مقدار کمی سیلیکون-ماده آزادکننده خاص (مانند سیلیکون-بر پایه) اسپری کرد، اما مقدار آن باید کنترل شود (مقدار بیش از حد باعث کاهش چسبندگی بین سیلیکون و فلز می‌شود).

پیش گرم کردن: دمای قالب را به 120-180 درجه افزایش دهید (با یک کنترل کننده دمای قالب کنترل می شود، با اختلاف دما کمتر یا مساوی 5± درجه برای اطمینان از ولکانیزاسیون یکنواخت).

IV. قالب گیری تزریقی و ولکانیزاسیون

فرآیند قالب گیری تزریقی و ولکانیزاسیون با استفاده از دستگاه قالب گیری تزریق سیلیکون مایع تکمیل می شود:

1. درج موقعیت

تجهیزات دستی یا خودکار، درج‌های فلزی از قبل آماده‌شده{0} را در شکاف‌های موقعیت‌یابی قالب قرار می‌دهند و از عدم انحراف یا شل شدن آن اطمینان می‌دهند (انحراف موقعیت باید کمتر یا مساوی 0.1 میلی‌متر باشد، در غیر این صورت پوشش سیلیکونی ناهموار ایجاد می‌شود).

درج های فلزی بزرگ را می توان تا 60-80 درجه از قبل گرم کرد (برای کاهش نوسانات دمای قالب و جلوگیری از پخت زودرس سیلیکون در تماس با فلز سرد).

2. بستن قالب و تزریق

قالب بسته می شود (نیروی بستن بر اساس منطقه پیش بینی شده محصول، معمولاً 50-200 کیلونیوتن محاسبه می شود)، و پیچ ماشین قالب گیری تزریقی LSR گاز زدایی شده را از طریق رانر به داخل حفره قالب تزریق می کند.

کنترل پارامتر:

فشار تزریق: 5{1}}30 مگاپاسکال (فشار بالا برای قطعات با دیوار نازک-، فشار کم برای قطعات دیواره ضخیم برای جلوگیری از جابجایی درج).

سرعت تزریق: 10 تا 50 میلی‌متر بر ثانیه (سرعت خیلی سریع می‌تواند باعث به دام افتادن هوا شود، سرعت بسیار کم می‌تواند باعث پخت زودرس سیلیکون در رانر شود).

مقدار تزریق: کنترل دقیق بسیار مهم است (بیش از حد منجر به سرریز می شود، مقدار کم منجر به مواد ناکافی می شود)، معمولاً 5 تا 10 درصد بیشتر از حجم حفره (برای جبران انقباض ولکانیزاسیون).

3. ولکانیزاسیون و پخت

سیلیکون در دمای بالا (120-180 درجه) قالب تحت یک واکنش پیوند متقابل قرار می‌گیرد و به تدریج پخت می‌شود (زمان ولکانیزاسیون با توجه به ضخامت محصول تنظیم می‌شود: تقریباً 10-15 ثانیه برای ضخامت 1 میلی‌متر، 5-10 ثانیه برای هر 1 میلی‌متر اضافی افزایش می‌یابد).

فشار نگه داشتن: فشار نگهدارنده 5-10MPa را در حین ولکانیزاسیون حفظ کنید (برای جلوگیری از فرورفتگی ناشی از انقباض سیلیکون).

V. ارسال{1}}پردازش و بازرسی

1. قالب گیری و پیرایش

پس از باز شدن قالب، محصول را با استفاده از پین های اجکتور یا یک بازوی رباتیک خارج کنید (برای جلوگیری از پاره شدن سیلیکون یا جدا شدن درج فلزی از نیروی کششی خودداری کنید).

پیرایش: سیلیکون اضافی را با استفاده از تیغه یا ماشین برودتی برودتی بردارید (-30 درجه شکنندگی فلاش در دمای پایین) (ضخامت فلاش باید کمتر یا مساوی 0.1 میلی متر باشد تا از ظاهر قابل قبول اطمینان حاصل شود).

2. ولکانیزاسیون ثانویه (اختیاری)

برای محصولاتی که به مقاومت در برابر درجه حرارت بالا و مواد فرار کم نیاز دارند (به عنوان مثال، پزشکی، درجه غذایی)، ولکانیزاسیون ثانویه در کوره مورد نیاز است: پخت در دمای 180-200 درجه به مدت 2-4 ساعت (برای حذف مولکول های کوچک باقیمانده و بهبود پایداری عملکرد).

3. بازرسی کیفیت

شکل ظاهری: سطح سیلیکون را برای حباب، خراش، چسب از دست رفته و درج های فلزی در معرض دید بررسی کنید.

ابعاد: برای بررسی ابعاد کلیدی (به عنوان مثال، ضخامت سیلیکون، طول کل؛ تلورانس ها باید الزامات طراحی را برآورده کنند) از یک دستگاه اندازه گیری مختصات استفاده کنید.

چسبندگی: آزمایش لایه برداری را انجام دهید (از یک دستگاه تست کشش برای کشیدن عمودی رابط سیلیکون و فلز استفاده کنید؛ استحکام لایه برداری باید بیشتر یا مساوی 1.5 نیوتن بر میلی متر باشد، بدون لایه برداری برای پذیرش).

عملکرد: مقاومت در برابر دمای (60- درجه ~ 200 درجه دوچرخه سواری)، مقاومت در برابر آب (IP67/IP68) و مقاومت در برابر پیری (تست پیری UV) را در صورت نیاز تست کنید.

خلاصه کلید

پیش تصفیه فلز برای اطمینان از چسبندگی بسیار مهم است (تمیز کردن، زبری کردن و فعال سازی همه ضروری هستند).

دمای قالب، پارامترهای تزریق و زمان ولکانیزاسیون باید دقیقاً مطابقت داشته باشند (بر کیفیت محصول و راندمان تولید تأثیر می گذارد).

تجهیزات خودکار (مانند قرار دادن درج رباتیک و بازرسی خودکار) می توانند ثبات تولید انبوه را بهبود بخشند.

این فرآیند به طور گسترده در قطعات الکترونیکی (مانند آستین های ضد آب کانکتور)، دستگاه های پزشکی (مانند آستین های محافظ سوزن تزریق)، و قطعات خودرو (مانند حلقه های مهر و موم سنسور)، در میان سایر زمینه ها استفاده می شود.