射出成型 | 13分钟阅读

进入LSR:第二部分-选择注射机

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选择液体硅橡胶注模机的标准与选择用于标准热塑性注模机的标准非常相似,但有几个主要区别。其中大多数与LSR的热固化热固性有关,其非常低的粘度以及其在固化过程中膨胀的趋势。尽管您永远无法指定一台计算机来满足您遇到的每种需求或机会,但是本文中讨论的准则将帮助您指定一台功能非常多的计算机。

 

选择合适的夹子

让’从机器的夹紧单元开始。两种最常见的夹紧系统可供选择:液压柱塞和电动肘杆。每种都有其自身的优点和缺点。两者都有拉杆或无拉杆设计。

液压夹具具有非常简单的结构,几乎没有活动部件,并且使用液压传感器来进行闭环夹紧力控制,以在整个过程中保持连续的夹紧力。此外,可以在不中断过程的情况下更改夹紧力设置。液压夹具系统为模具高度提供了更大的灵活性,因为整个打开行程都可用于模具安装,并且该系统的模具高度设置趋于简单。

为了利用先进的加工方法并行进行注射以建立夹紧力,液压机必须配备双液压泵。或者,您可以使用带有电动伺服控制注射单元和液压夹具的混合动力机器系统。这些选项中的任一个都可以使您在注射过程中保持较低的夹紧力—使LSR工具中使用的小型模具排气孔更有效—然后在最重要的保持压力和固化过程中增加夹紧力。

电动肘节式夹具可提供更精确的打开和关闭位置,以进行精密的脱模或机械手起飞操作,并能够以非常精确的夹具位置平行于合模顺序进行注射。这不同于液压机械,其注射与夹持力的建立平行。电气系统将允许您在开始注射序列之前将模具合模到精度优于0.001英寸的精确位置,然后以精确速度继续合模—使您可以清除难于排放的滞留空气,或完全消除低粘度材料的排放。由于其更快的加速和减速,电气系统也可以实现更快的空转时间。

液压夹具和电动肘杆之间的一个关键功能差异是如何监控夹紧力。液压机通过换能器监控液压,而电机则必须测量拉杆或肘杆上的应力。因此,许多机器制造商不提供电动肘杆式机器的闭环夹紧力控制。

 

夹钳尺寸

首先要考虑的是最明显的:压盘尺寸必须满足模具的空间要求。其次,在指定使用拉杆的夹紧系统时,需要检查拉杆之间的距离,而在指定无拉杆的夹紧系统时,必须注意框架或压出宽度。如果要将零件从模具中刷出或弹出并使其掉入机器下方的斜槽中,则此规格特别重要。无拉杆系统为辅助设备提供了更大的灵活性,例如拉芯或将机器人移入成型区域。

指定夹紧单元的尺寸时’最重要的是要记住,夹紧力必须能够克服硫化(固化)过程中硅酮的膨胀。有机硅的标准规则是允许2到3吨/英寸。²预计零件面积。有关夹具尺寸规格的其他考虑因素是零件的横截面和模具结构。由于LSR材料在固化过程中会明显膨胀,因此对于横截面非常厚的成型零件,您可能需要考虑较高的夹紧力。对于横截面较薄(0.005至0.010英寸)的零件(例如隔膜),情况也相反。尽管这样的薄部件可以具有非常大的表面积,但是在这样的厚度下硅酮的膨胀受到限制。通过在较低的模具温度和延长的固化时间下进行加工,也可以在一定程度上控制膨胀率。

确定所需的夹紧力时,还必须考虑模具的构造。夹紧力必须足够高,以在整个型腔焊盘上保持正确的力分布。在指定用于多腔模具以生产非常小的物品的机器时,考虑这一点特别重要。零件的总表面积可能很小,因此您必须改为考虑型腔插件的尺寸。同样,使用预紧的空腔和/或弹簧垫圈可能会影响所需的夹紧力。最好一起咨询您的工具制造商和机器供应商。由于这些原因,用于LSR成型的机器尺寸通常是基于压板尺寸要求而不是夹紧力—这使无系杆设计成为一个不错的选择。

 

注射装置

选择正确的喷射单元涉及很多因素,例如喷射压力极限,喷射量和性能要求。 LSR成型有时可以在注射单元尺寸上提供比标准热塑性工艺更大的灵活性,但仍有许多细节需要考虑。

LSR成型机和标准热塑性机器之间的大部分细节都与螺杆和机筒组件有关。由于LSR是一种热固性材料,在加热时会固化,因此注射单元具有水冷式料筒,以在计量和注射过程中保持材料的恒定温度,并在成型之前阻止材料的反应。该螺钉是零压缩进给螺钉,配有板式弹簧加载的止回阀组件。止回阀组件专为低粘度LSR材料的正向关闭而设计,弹簧可确保板在静止时处于关闭位置。这意味着不需要将螺钉向前移动就可以使止回阀组件就位,这与热塑性模制中使用的标准止回环是必需的。

枪管的末端必须装有截止喷嘴。基于更快的反应时间,与液压操作相比,关闭喷嘴的气动操作更为可取。有许多种样式和制造的截止喷嘴—选择一个应用程序时,了解您的应用程序很重要。对于冷流道模具,最常用的是潜水尖端,以消除将空气引入流道系统。潜水吸头通常配备15或25毫米的吸头,并带有周边密封。该尖端穿过浇口套,可以稍微缩回以减轻冷流道系统的压力。使用开放式喷嘴系统时,少量的减压有助于避免模具喷嘴中的泄漏。当与冷流道系统一起使用时,该吸头可以用水冷却—但这不是必需的。对于热流道模具(类似于冷流道热塑性模具),通常使用半径为0.5英寸的尖端。在这种情况下,绝对需要水冷以避免喷嘴中的材料固化。通常在进样和保持顺序后使用浇口断裂选件将尖端缩回。

尽管大多数LSR注射机使用往复螺杆来帮助混合两组分树脂系统,但非标准注射单元也可用于特殊应用。例如,Engel提供了用于高反应性LSR材料的柱塞注射单元,该材料不能承受螺杆施加的剪切力。它也可以与高磨料填充配方一起使用。对于大于500 cc的超大喷射量,恩格尔提供了一个双柱塞注射装置,其中物料在筒的末端汇合,并在到达喷嘴之前通过静态混合器。也可以制造以平行或垂直排列方式安装的热塑性和LSR注塑单元进行两组分包覆成型的机器。

在为LSR指定注射单元时,通常不考虑压力,因为注射材料和移动流动前沿所需的压力非常低。但是,在指定运行多腔,开闸,冷流道系统的机器时,绝对应该考虑注射压力限制。 (热固性LSR成型中的冷流道类似于热塑性成型中的热流道—都将材料保留在流道中“live,”这是特别重要的,因为LSR是高价值的材料。)在这种类型的系统中,所有闸门同时打开以保持平衡填充非常重要。在开放式喷嘴系统中,通过在每个循环中固化浇口中的少量材料并将其注入到下一个零件中(例如“cold slug”在热塑性成型中)。为了达到所需的平衡,重要的是在注射顺序的早期就产生峰值注射压力,以确保所有喷嘴同时打开。注入曲线看起来与图1类似。(请注意,该图是从左到右读取的。)

您会注意到,初始进样顺序设置为最大进样速度设置,然后随着过渡到保持顺序而逐渐降低速度。即使机器可能无法达到速度设定值,该配置文件仍可确保所有闸门同时打开。

在带阀的冷流道系统中,阀闸的打开是机械驱动的,因此快速产生压力的能力并不关键。注射顺序基于理想速度,以最有效的方式维持流量并填充型腔。阀控冷流道的正常LSR注入曲线看起来与图2相似。

 

调整注射装置的尺寸

注射量是LSR注射机最灵活的地方。由于LSR螺杆注射单元使用零压缩螺杆,因此没有进料,熔化或压缩区域。同样,LSR成型机在确定螺杆直径或注射量时不会考虑停留时间。那’因为桶中的物料保持低温且未固化。为LSR选择正确的螺杆直径时,主要考虑因素应该是注射顺序中的行程分辨率。许多模塑商认为理想的注射量为总注射量的30%至60%。我宁愿考虑注射周期中螺杆的行程,而不是我所使用的枪管百分比。您必须计算出可以使用的最小冲程运动,这仍将使机器保持速度和压力控制。这将取决于注射单元的驱动系统以及注射单元的安装方式而有所不同。

液压注射装置是一种经过验证的标准系统,在加速和减速方面都具有很好的重复性和速度控制。而且,随着控制器扫描时间和液压硬件的发展,这些系统变得更加精确。通过在注射单元附近增加一个专用伺服阀,可以改善标准液压系统的性能。这将减少阀门的反应时间并减少液压油的压缩。根据机器和控制器的能力,使用液压系统的最小行程可小于0.500英寸,并且仍可保持出色的控制—这可能低至总射弹容量的5%至10%。

与液压版本相比,电喷装置可提高精确度,并具有速度和位置控制功能,并提高了每次注射的可重复性。液压注射系统通过液压传感器测量压力并将其通过计算转换为塑料上的实际压力,而电动注射系统(在英格 ’如果是这种情况,则可通过位于螺丝支架上的力传感器测量直接注入压力并保持压力。这意味着所有压力读数都是绝对的,没有计算出来。电机的最大喷射速率不得超过标准液压机的最大喷射速率,但是电气单元的动态加速和减速将胜过液压系统。电喷装置的启动和参数更改所需时间少于标准液压系统,因为无需加油即可预热。

尽管听起来好像这里没有竞赛,并且您应该始终选择电喷装置,但是您必须考虑您的应用和设备的资本成本。的确,电喷装置比标准的液压系统更为精确,但也会增加设备成本20%到30%。另外,由于LSR在机筒,冷流道和模具型腔中的可压缩性,实际上在高空冷流道模具中模制较大的零件和较小的零件时,并不总是能够实现提高的精度。此外,在节能方面,您可以选择电动还是液压机器,与更长久的循环时间相比,LSR可以比热塑性塑料提供更大的潜在成本节省,这意味着液压泵将有更多的闲置时间。运行,但没有做任何有用的工作。

涉及LSR注射成型的所有讨论最终都变成了微成型的话题。由于计量LSR材料所需的扭矩较小,并且所需的注射压力较低,因此可以使用直径小至12 mm的螺杆注射装置。这种小直径螺钉与全电动注射机的精度相结合,可以使注射量小至0.005 in.3。

但是在微成型中,注射机只是一个因素。计量设备(所有LSR成型需要一个单独的单元)的尺寸也必须适当调整,以保持小剂量的恒定计量和混合。微成型还将突出注塑模具中的缺陷,因此高质量的模具与成型机和配料设备一样重要。

 

LSR的其他特殊功能

保持LSR一致加工的其他重要因素还有足够的模具加热区和温度控制,冷却水歧管和流量控制,真空泵和真空监控软件,集成脱模装置的接口以及可编程顺序控制。

由于需要保持一致的模具加热来保持全自动处理,因此机器应具有自整定软件,以针对特定的模具要求优化加热曲线。模具加热区的数量应由模具制造商根据模具尺寸和质量确定,以保持一致的温度。根据经验,超过50吨的LSR机器所需的最小区域数是8个区域。对于较小的机器,四个区域就足够了。

冷流道系统的水冷却极为重要。冷却水的温度和流速必须一致,否则材料的固化也将不一致。在开放式喷嘴冷流道系统中,不一致的水流或温度可能导致喷嘴泄漏或固化太深。添加水过滤器系统以确保干净,均匀的流向成型系统也是一个好主意。

模具真空系统应具有专用的真空源,真空阀和软件,以在注射前监控真空度。由于LSR的粘度低,排气非常受限制,即使排气孔的深度小于0.0005英寸,某些材料也会闪蒸。这增加了在注射之前排空尽可能多的空气的重要性。真空监控软件对于确保在全自动过程中达到适当的真空水平非常重要。

由于有机硅具有橡胶般的柔韧性,因此有许多脱模选项在热塑性模塑中不可用。因此,许多工具制造商开发了简单的脱模设备,这些设备已集成到模具中—从简单的模板或刷子系统到更复杂的抓手系统。机器应具有与该设备连接并将其编程为成型顺序的能力。

LSR成型单元的最后一块是计量系统。与注射成型机一样,计量设备也有很多选择,从由小型可重复使用塑料药筒供料的系统到由55加仑料桶供料的系统。泵的运行范围从电动伺服控制到液压和气动运行。与行业之一讨论您的特定应用’计量系统提供商。 (加料设备将在本系列的下一篇文章中介绍。)

 

关于作者

Steve Broadbent是宾夕法尼亚州约克市恩格尔机械公司的LSR /弹性体项目工程师。两年前,他在三个橡胶定制成型机公司工作了18年,从冲压机操作员到项目工程师,他都加入了恩格尔。通过(717)764-6818与他联系,或发送电子邮件至steve.broadbent@engelglobal.com。

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