Interpretácia kľúčových bodov technológie mikrovstrekovania

V rámci predpokladu čoraz diverzifikovanejšieho trhu sa aj priemysel vstrekovania neustále vyvíja a expanduje so vznikom nových procesov, ako je viacfarebné vstrekovanie, vstrekovanie s pomocou plynu, nanášanie fólií na formy a spoločné vstrekovanie. Z hľadiska špecifikácií vstrekolisov sa vyvíjajú aj dvoma smermi – veľkotonážne vstrekolisy a mikrovstrekovacie stroje sú neustále aktualizované. Tento článok sa zameriava na predstavenie názorov autora na procesy mikro vstrekovania.
V posledných rokoch sa zvyšuje dopyt po mikroproduktoch. Či už v elektronickom priemysle, hodinárskom priemysle alebo vojenskom priemysle, existuje veľký dopyt po súčiastkach vyrobených mikro vstrekovaním, ktoré majú vysoké požiadavky na veľkosť a presnosť.
Na základe takéhoto predpokladu čelí proces mikro vstrekovania aj obrovským výzvam. Ako môžeme dosiahnuť, aby vstrekované diely spĺňali požiadavky na veľkosť na úrovni mikrometrov a zároveň mali dobrý vzhľad a výkon? Nižšie stručne predstavíme rozdiely medzi mikro vstrekovaním a tradičným vstrekovaním, pokiaľ ide o formy, zariadenia, materiály, procesy a ďalšie aspekty.
Dopyt po mikroproduktoch sa zvyšuje a obrázok ukazuje mikro medicínske chirurgické klipsy vystavené Weimeng Bartenfield.
Spracovanie foriem a kľúčové body
Pokiaľ ide o formy, mikrovstrekovanie vyžaduje oveľa vyššie vybavenie na spracovanie v porovnaní s tradičným vstrekovaním.
Pri spracovaní foriem sú zvyčajne dva trendy v mikro vstrekovaní: prvým je použitie iskrového obrábania so zrkadlovým povrchom. Pre zaistenie vysokej presnosti je najlepšie použiť na elektroiskrové obrábanie grafitové elektródy, pretože strata grafitových elektród je oveľa menšia ako u bežných medených elektród.
Druhou bežne používanou metódou spracovania je použitie galvanoplastických foriem, ktoré dokážu zabezpečiť veľmi vysokú presnosť. Nevýhodou však je, že cyklus spracovania je dlhý a každý otvor je potrebné spracovať samostatne. Okrem toho, ak dôjde k miernemu poškodeniu, ktoré nie je možné opraviť počas výroby, je možné poškodený otvor iba vymeniť.
Pokiaľ ide o formy, teplota formy je tiež veľmi dôležitým parametrom pre mikro vstrekovanie. Bežne používaným prístupom pre špičkových zákazníkov je požičať si koncept vstrekovania s vysokým leskom a zaviesť systémy rýchleho ohrevu a chladenia.
Teoreticky je vysoká teplota formy veľmi užitočná pre mikro vstrekovanie, ako je prevencia ťažkostí pri plnení tenkostenných materiálov a nedostatku materiálu. Nadmerná teplota formy však môže priniesť nové problémy, ako je predĺžený čas cyklu a deformácia zmršťovaním po otvorení formy. Preto je veľmi dôležité zaviesť nový systém riadenia teploty formy. Počas procesu vstrekovania môže byť teplota formy zvýšená (čo môže presiahnuť bod topenia použitého plastu), čo umožní tavenine rýchlo vyplniť dutinu formy a zabrániť príliš rýchlemu poklesu taveniny počas procesu plnenia, čo vedie k neúplnosti náplň; Pri vyberaní z formy sa môže teplota formy rýchlo znížiť a udržiavať na mierne nižšej teplote, než je teplota plastickej tepelnej deformácie, a potom sa forma môže otvoriť a vysunúť.
Okrem toho, vzhľadom na skutočnosť, že mikrovstrekovanie zahŕňa výrobky s hmotnosťou miligramov, ak sa na vstrekovanie používa konvenčný vtokový systém, aj po optimalizačných zlepšeniach je pomer hmotnosti materiálu medzi produktom a vtokovým systémom stále 1: 10. Menej ako 10 percent materiálov sa vstrekuje do mikroproduktov, čo vedie k veľkému množstvu tuhnutia v lejacom systéme. Mikro vstrekovanie by preto malo používať systém liatia horúcim kanálom.
Kľúčové body pre výber materiálu
Z hľadiska výberu materiálu sa v raných štádiách vývoja odporúča voliť niektoré všeobecné technické plasty s nízkou viskozitou a dobrou tepelnou stabilitou.
Výber materiálov s nízkou viskozitou je spôsobený tým, že počas procesu plnenia je viskozita taveniny nízka, čo má za následok relatívne malý odpor v celom lejacom systéme. Rýchlosť plnenia je rýchla, čo zaisťuje, že tavenina hladko vyplní dutinu formy a nedochádza k výraznému poklesu teploty taveniny. Inak sa na produkte ľahko vytvárajú studené spoje a molekulárna orientácia je počas procesu plnenia menšia, čo vedie k relatívne rovnomernému výkonu produktu.
Ak sa vyberú plasty s vysokou viskozitou, nielenže bude proces plnenia pomalší, ale aj čas podávania bude dlhší. V dôsledku šmykového toku spôsobeného podávaním sa molekuly podobné reťazcom môžu ľahko orientovať v smere šmykového toku. V tomto prípade pri ochladení pod bod mäknutia bude stav orientácie zmrazený. Táto orientácia zmrazovania do určitej miery môže ľahko spôsobiť vnútorné napätie vo výrobku a dokonca spôsobiť praskanie pod napätím alebo deformáciu výrobku.
Dôvodom požiadavky na dobrú tepelnú stabilitu plastov je, že materiály, ktoré zostávajú dlho v horúcom kanáli alebo sú náchylné na tepelnú degradáciu v dôsledku šmyku skrutiek. Najmä pri plastoch citlivých na teplo je aj pri krátkom čase cyklu v dôsledku malého vstrekovaného objemu materiálu pomerne dlhá doba zotrvania v lejacom systéme, čo spôsobuje značnú degradáciu plastu. Preto plasty citlivé na teplo nie sú vhodné na mikro vstrekovanie.
Kľúčové body pre výber vybavenia
Z hľadiska výberu zariadenia, keďže veľkosť mikro vstrekovaných dielov je v úrovni mikrometrov, je vhodné zvoliť vstrekovací stroj so vstrekovacím objemom miligramov.
Vstrekovacia jednotka tohto typu vstrekovacieho stroja vo všeobecnosti využíva typ kombinovanej skrutkovice, kde skrutková časť dokončuje plastifikáciu materiálu a piest vstrekuje taveninu do dutiny formy. Vstrekovací stroj s plunžerovým piestom môže kombinovať vysokú presnosť skrutky s vysokou rýchlosťou piestového zariadenia, čím sa zabezpečí presnosť a rýchlosť plnenia výrobného procesu.
Okrem toho sa tento typ vstrekovacieho stroja zvyčajne skladá z vodiaceho mechanizmu uzatvárania formy, vstrekovacieho systému, pneumatického mechanizmu na vyberanie z formy, mechanizmu kontroly kvality a automatického baliaceho systému. Dobrý systém kontroly kvality môže zabezpečiť výťažnosť mikropresných vstrekovaných výrobkov a monitorovať výkyvy parametrov počas celého procesu.
Kľúčové body procesu vstrekovania
Nakoniec sa pozrime na požiadavky mikro vstrekovania z hľadiska procesu vstrekovania. V procese vstrekovania musíme zvážiť problémy so vzduchovými stopami a namáhaním v bráne, zvyčajne pomocou viacstupňového vstrekovania, aby sa zabezpečilo, že materiál môže byť naplnený v stabilnom stave toku.
Okrem toho je potrebné zvážiť aj veľkosť doby držania. Príliš malý prídržný tlak môže spôsobiť zmrštenie produktu, ale nadmerný prídržný tlak môže viesť ku koncentrácii napätia a zväčšeniu veľkosti.
Okrem toho je potrebné prísne sledovať aj čas, počas ktorého materiál zostáva v skúmavke. Ak materiál zostane v trubici s materiálom príliš dlho, môže to viesť k degradácii materiálu a ovplyvniť funkčnosť produktu. Odporúča sa implementovať štandardné riadenie parametrov do riadenia parametrov procesu. Najlepšie je vykonať overenie DOE pre každý produkt pred hromadnou výrobou a všetky zmeny počas výroby by sa mali znova otestovať na veľkosť a funkčnosť.
Mikro vstrekovanie, ako odvetvie vstrekovania, sa vyvíja smerom k vysokej rozmerovej presnosti, vysokým funkčným požiadavkám a vysokým požiadavkám na vzhľad. Len prísnou kontrolou a neustálym zdokonaľovaním rôznych procesov, ako sú formy, zariadenia, materiály a procesy, je možné dosiahnuť vývoj na trhu.