LSR熱固性液態(tài)硅橡膠注射成型模具設(shè)計(jì)需要注意哪些問題？
/ 2021/6/5 20:40:13
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熱固性液態(tài)硅橡膠(LSR)注壓
模具的結(jié)構(gòu)，總的來說跟熱塑性膠料所用的模具結(jié)構(gòu)相似，但也有不少顯著差別。例如，LSR膠料一般粘度較低，因而充模時(shí)間很短，即使在很低的注射壓力下也是如此。為了避免空氣滯留，在模具中設(shè)置良好的排氣裝置是至關(guān)重要的。
另外，LSR膠料在模具內(nèi)不會(huì)像熱塑性膠料那樣收縮，它們往往遇熱膨脹，遇冷輕微收縮。因而，其制品并不總是如所期望的那樣留在模具的凸面上，而是滯留在表面積較大的模腔內(nèi)。
1.收縮率
雖然LSR并不會(huì)在模內(nèi)收縮，但它們?cè)诿撃：屠鋮s后，常常會(huì)收縮2.5%-3%。至于究竟收縮多少，在一定程度上取決于該膠料的配方。不過，從模具角度考慮，收縮率可能受到幾種因素的影響，其中包括模具的溫度、膠料脫模時(shí)的溫度，以及模腔內(nèi)的壓力和膠料隨后的壓縮情況。
注射點(diǎn)的位置也值得斟酌，因?yàn)槟z料流動(dòng)方向的收縮率通常比與膠料垂直流動(dòng)方向的收縮率大一些。制品的外形尺寸對(duì)其收縮率也有影響，較厚的制品的收縮率一般要比較薄者小。如果需進(jìn)行二次硫化，則可能再額外地收縮0.5%-0.7%。
2.分型線
確定分型線的位置是設(shè)計(jì)硅橡膠注壓模具的前幾個(gè)步驟之一。排氣主要是通過位于分型線上的槽溝來實(shí)現(xiàn)的，這樣的槽溝必經(jīng)處在注壓膠料最后到達(dá)的區(qū)域內(nèi)。這樣有助于避免內(nèi)部產(chǎn)生氣泡和降低膠接處的強(qiáng)度損失。
由于LSR粘度較低，分型線必須精確，以免造成溢膠。即便如此在定型的制品上還常能看見分型線。脫模受制品的幾何尺寸和分型面位置的影響。將制品設(shè)計(jì)成稍有倒角，有助于保證制品對(duì)所需的另一半模腔有一致的親合力。
3.排氣
隨著LSR的注入，滯留在模腔內(nèi)的空氣在模具閉合時(shí)被壓縮，然后隨著充模過程而通過通氣槽溝被排出。空氣如果不能完全排出，就會(huì)滯留在膠料內(nèi)(這樣往往會(huì)造成制品部分露出白邊)。通氣槽溝一般寬度為lmm-3mm，深度為0.004mm-0.005mm。
在模具內(nèi)抽真空可創(chuàng)造最佳的排氣效果。這是通過在分型線上設(shè)計(jì)一個(gè)墊圈，并用真空泵迅速將所有的模腔抽成真空來實(shí)現(xiàn)的。一旦真空達(dá)到額定的程度，模具即完全閉合，開始注壓。
有些注射模壓設(shè)備容許在可變化的閉合力下操作，這使加工者可以在低壓下閉合模具，直到模腔的90%-95%被LSR充滿(使空氣更容易排出)，然后切換成較高的閉合力，以免硅橡膠膨脹而發(fā)生溢膠。
4.注射點(diǎn)
模壓LSR時(shí)采用冷流道系統(tǒng)?？蛇`禁詞限度地發(fā)揮這種膠料的優(yōu)點(diǎn)，并可將生產(chǎn)效率提升至最高限度。以這么一種方式來加工制品，就不必去掉注膠道，從而避免增加作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度，有時(shí)還可避免材料的大量浪費(fèi)。在許多情況下，無注膠道結(jié)構(gòu)還可縮短操作時(shí)間。
膠料注射嘴由針形閥來作正向流控制，目前許多制造廠商可將帶氣控開關(guān)的注射嘴作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備提供，并能將其設(shè)置在模具內(nèi)的各個(gè)部位。有些模具制造商專門研制出了一種開放式冷流道系統(tǒng)，其體積非常之小，以致要在極其有限的模具空間內(nèi)設(shè)置多個(gè)注射點(diǎn)(進(jìn)而充滿了整個(gè)模腔)。這項(xiàng)技術(shù)在無需使膠注口分離的情況下，使大量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)硅橡膠制品成為可能。
如果采用冷流道系統(tǒng)，那么重要的是在熱的模腔和冷的流道之間形成有效的溫度間隔。若流道太熱，膠料可能在注射前便開始硫化。但是若冷卻得太急，它就會(huì)從模具的澆口區(qū)吸收太多的熱，導(dǎo)致不能完全硫化。
對(duì)于用常規(guī)的注澆道(如潛入式澆道和錐形澆道)注射的制品，適宜采用小直徑注膠口加料(加料口直徑通常為0.2mm-0.5mm)來澆注。低粘度的LSR膠料如同熱塑性膠料一樣，平衡流道系統(tǒng)顯得十分重要，只有這樣，所有的模腔才會(huì)被膠料均勻地注滿。利用設(shè)計(jì)流道系統(tǒng)的模擬軟件，可以大大簡(jiǎn)化模具的研制過程，并通過充模試驗(yàn)證明其有效性。
5.脫模
通過硫化的液體硅橡膠容易粘附在金屬的表面，制品的柔韌性會(huì)使其脫模困難。而LSR擁有的高溫撕裂強(qiáng)度能使之在一般條件下脫模，即使較大的制品也不會(huì)被損傷。最常見的脫模技術(shù)包括脫模板脫模、脫模銷脫模和氣力脫模。其它常見的技術(shù)有輥筒刮模、導(dǎo)出板脫模和自動(dòng)御模。
使用脫模系統(tǒng)時(shí)，必須使其保持在高精度范圍內(nèi)。若頂推銷與導(dǎo)銷套之間的間隙太大，或者部件因長(zhǎng)時(shí)間磨損而間隙變大，就可能造成溢膠。倒錐形或蘑菇形頂推銷的效果甚佳因?yàn)樗试S采用較大的接觸壓力，便于改善密封性育旨。
模具托板常用非合金工具鋼(no.1.1730,DINcodeC45W)制成,對(duì)干需承受170℃-210℃高溫的模具托板，考慮到抗沖擊性，應(yīng)當(dāng)用預(yù)回火鋼(no.1.2312,DINcode40CrMn-MoS86)制造。對(duì)于設(shè)置模腔的模具托板，應(yīng)采用經(jīng)氮化或回火熱處理的乙具鋼制造，以確保其耐高溫性能。
對(duì)填充量高的LSR，如耐油級(jí)LSR，推薦采用硬度更高的材料來制造模具，例如光亮的鍍鉻鋼或?yàn)榇擞猛緦ｉT研制的粉末金屬(no.1.2379,DINcodeX155CrVMo121)。設(shè)計(jì)高磨損材料模具時(shí)，應(yīng)該將那些承受高磨擦的部件設(shè)計(jì)成可更換的形成，這樣就不用更換整個(gè)模具了。
模腔內(nèi)表面對(duì)制品的光潔度影響甚大。最明顯的是定型制品將同模腔表面完全吻合。透明制品用模具應(yīng)采用拋光的鋼材制造。經(jīng)過表面處理的欽/鎳鋼耐磨性極高，而聚四氟乙烯(PTFE)/鎳則能使脫模更加容易。
7.溫度控制
一般來說，LSR的模壓以采用電加熱方式為宜，通常是采用帶形電熱器、筒形加熱器或加熱板加熱。關(guān)鍵的是要使整個(gè)模具的溫度場(chǎng)均勻分布，以促進(jìn)LSR均勻固化。在大型模具上，是經(jīng)濟(jì)有效的加熱法當(dāng)推油溫控制加熱。
用絕熱板包覆模具有利于減少熱損失。熱模任何部位的不適宜都可能使之在各操作工序之間遭受大的溫度波動(dòng)，或造成跑氣。如果表面溫度降得過低，膠料固化速度就會(huì)減慢，這往往會(huì)使制品無法脫模，引起質(zhì)量問題。加熱器和分型線之間應(yīng)保持一定的距離，以防止模板彎翹變形，在成品上形成溢膠毛邊。
若設(shè)計(jì)冷流道系統(tǒng)的模具，熱端和冷端之間必須確保完全隔開?？梢圆捎锰刂频臍J合金(如3.7165[TiA16V4])制造，這是因?yàn)榕c別的鋼材相比，其導(dǎo)熱性低得多。對(duì)于一個(gè)整體的模具加熱系統(tǒng)而言，隔熱板應(yīng)設(shè)置在模具與模具托板之間，以使熱損失最小。
恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和構(gòu)思可確保LSR注壓成型，在此模具十分重要。上述模具設(shè)計(jì)原則旨在使膠料充滿模腔，縮短固化時(shí)間，成品質(zhì)量上乘，產(chǎn)量高，從而使硅橡膠加工者獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
