在硅橡胶制品的生产过程中,热固性液态硅橡胶(LSR)注压模具扮演着至关重要的角色。尽管其结构与热塑性胶料所用的模具在总体上相似,但两者之间存在着一系列显著的差异。本文将深入探讨LSR注压模具的独特设计要点,以揭示其高效生产的奥秘。
模具结构与充模特性
LSR胶料以其低粘度著称,这意味着它在模具中的充模时间极短,即便在较低的注射压力下也能迅速填满模腔。然而,这种特性也带来了空气滞留的问题。因此,在模具设计中,设置高效的排气装置成为不可或缺的一环,以确保胶料能够顺畅流动并避免内部气泡的产生。
与热塑性胶料不同,LSR在模具内不会收缩,反而会在加热时膨胀,冷却时轻微收缩。这一特性导致制品往往滞留在表面积较大的模腔内,而非模具的凸面上。因此,模具设计师需要充分考虑这一因素,以确保制品能够顺利脱模。
收缩率与模具设计
尽管LSR在模具内不会收缩,但在脱模和冷却后,通常会收缩2.5%-3%。这一收缩率受到多种因素的影响,包括模具温度、胶料脱模时的温度、模腔内的压力以及胶料随后的压缩情况。此外,注射点的位置也会影响收缩率,通常胶料流动方向的收缩率会大于垂直流动方向的收缩率。因此,在模具设计中,需要精确计算并调整这些因素,以确保制品的尺寸精度。
分型线与排气设计
确定分型线的位置是设计硅橡胶注压模具的首要步骤之一。排气主要通过位于分型线上的槽沟来实现,这些槽沟必须位于注压胶料最后到达的区域内,以避免内部气泡的产生和胶接处强度损失。由于LSR粘度较低,分型线必须精确无比,以免造成溢胶。同时,制品的几何尺寸和分型面位置也会影响脱模效果,因此设计师需要将制品设计成稍有倒角,以确保制品对所需模腔的一致亲合力。
排气与真空抽吸
在LSR注压过程中,模具内的空气需要通过通气槽沟排出。通气槽沟的宽度和深度需精确设计,以确保空气能够顺畅排出而不造成制品缺陷。此外,采用模具内抽真空技术可以创造最佳的排气效果。通过在分型线上设计垫圈并用真空泵迅速抽真空,可以在模具闭合后开始注压前排除所有模腔内的空气。
注射点与冷流道系统
模压LSR时采用冷流道系统可以最大限度地发挥胶料的优点并提高生产效率。冷流道系统无需去掉注胶道,从而避免了增加作业强度和材料浪费。为了优化注射过程,注射嘴通常采用针形阀进行正向流控制,并设置在模具内的各个部位。开放式冷流道系统更是允许在有限的模具空间内设置多个注射点,以充满整个模腔。然而,冷流道系统需要确保热的模腔和冷的流道之间形成有效的温度间隔,以避免胶料在注射前开始硫化或冷却过快导致不完全硫化。
脱模技术与模具材料
硫化的液体硅橡胶容易粘附在金属表面,因此脱模成为模具设计中的一大挑战。常见的脱模技术包括脱模板脱模、脱模销脱模和气力脱模等。为了确保脱模效果,模具材料的选择也至关重要。模具托板通常采用非合金工具钢或预回火钢制造,以承受高温和抗冲击性。对于模腔部分,应采用经氮化或回火热处理的工具钢以确保耐高温性能。对于高填充量的LSR,如耐油级LSR,推荐使用硬度更高的材料如镀铬钢或粉末金属制造模具。
温度控制与加热系统
LSR的模压过程需要精确控制温度以确保均匀固化。电加热方式通常被采用,如带形电热器、筒形加热器或加热板。为了保持整个模具的温度场均匀分布,可以采用油温控制加热等经济有效的加热方法。同时,用绝热板包覆模具可以减少热损失并避免温度波动。在冷流道系统模具中,热端和冷端之间必须确保完全隔开,以避免热量传递导致胶料提前硫化。
综上所述,LSR注压模具的设计是一个复杂而精细的过程,需要综合考虑充模特性、收缩率、分型线与排气设计、注射点与冷流道系统、脱模技术与模具材料以及温度控制与加热系统等多个因素。通过精确设计和优化这些要素,可以确保LSR制品的高质量和高产量,从而为硅橡胶加工者带来良好的经济效益。
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