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行業(yè)動(dòng)態(tài)
發(fā)布時(shí)間:2025-07-09點(diǎn)擊:
液態(tài)硅膠(LSR)包異形五金件的流道設(shè)計(jì)與填充模擬優(yōu)化需結(jié)合材料特性、模具結(jié)構(gòu)及仿真技術(shù),以下是關(guān)鍵技術(shù)方案:
溫度隔離設(shè)計(jì):冷流道板與熱型腔間采用絕熱材料(如陶瓷纖維)隔離,溫差控制在 ±5℃以內(nèi),防止 LSR 在流道內(nèi)提前硫化 。例如,采用雙層流道板結(jié)構(gòu),內(nèi)層溫度維持在 50-70℃,外層通過循環(huán)水冷卻至 30-40℃,確保 LSR 在注射前保持低粘度狀態(tài)。
階梯式流道布局:主流道→分流道→澆口直徑按 4:2:1 比例遞減(如 φ8mm→φ4mm→φ2mm),配合針點(diǎn)澆口(直徑 0.8-1.2mm),減少流動(dòng)阻力并增強(qiáng)剪切速率,利用 LSR 的剪切變稀特性提升填充效率 。
順序閥熱流道:針對復(fù)雜異形件(如汽車傳感器支架),采用 4-6 個(gè)針閥式熱咀,通過 PLC 控制澆口開啟順序。例如,先開啟中央澆口填充主體結(jié)構(gòu),再依次激活邊緣澆口補(bǔ)縮,避免熔接痕和氣泡。
虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DoE):使用 Sigmasoft Virtual Molding 軟件測試 15 種澆口組合,對比填充壓力和流動(dòng)長度。例如,在防燙墊案例中,中央澆口雖需 220bar 壓力,但能將空氣推向側(cè)壁排氣,較雙角澆口方案減少 70% 氣穴風(fēng)險(xiǎn)。
仿生流道設(shè)計(jì):模擬血管分支原理,流道截面積按黃金分割比例(1:0.618)分配,使各型腔填充時(shí)間差<5%。例如,醫(yī)療導(dǎo)管接頭模具采用樹狀流道,流動(dòng)前沿同步性提升 30%。
水
路:在模具鑲件中集成螺旋形冷卻通道,與型腔表面距離保持 3-5mm,溫度均勻性誤差<±1℃,成型周期縮短 20%。
粘度曲線校準(zhǔn):通過旋轉(zhuǎn)流變儀測試 LSR 在不同溫度(80-180℃)和剪切速率(10-1000s?¹)下的粘度數(shù)據(jù),建立 Cross-WLF 模型。例如,道康寧 OE-6650 在 150℃、剪切速率 100s?¹ 時(shí)粘度為 1200Pa?s,用于 Moldflow 模擬時(shí)預(yù)測誤差<8%。
固化動(dòng)力學(xué)參數(shù):采用差示掃描量熱法(DSC)測定 LSR 的固化起始溫度(Tonset)、峰值溫度(Tpeak)及反應(yīng)熱(ΔH),輸入 CAE 軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)固化模擬。例如,埃肯 BLUESIL LSR 3935 的 Tonset=95℃,Tpeak=130℃,ΔH=85J/g,用于預(yù)測硫化程度和循環(huán)時(shí)間。
熱 - 流 - 固耦合仿真:同時(shí)模擬 LSR 的流動(dòng)、傳熱及固化過程,識別高溫區(qū)域(如澆口附近)和潛在縮孔。例如,某異形連接器模擬顯示,澆口處溫度達(dá) 180℃,需通過局部冷卻水路將溫度降至 160℃,避免過硫化。
氣穴預(yù)測與排氣優(yōu)化:在流動(dòng)前沿末端自動(dòng)生成氣穴標(biāo)記,指導(dǎo)排氣槽設(shè)計(jì)。例如,在醫(yī)療微針陣列模具中,通過在 0.1mm 厚的薄壁區(qū)域開設(shè) 0.05mm 深的排氣槽,配合真空抽氣(-0.09MPa),使氣穴率從 15% 降至 2% 以下。
機(jī)器學(xué)習(xí)算法:基于歷史模擬數(shù)據(jù)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,自動(dòng)優(yōu)化流道尺寸和工藝參數(shù)。例如,輸入 50 組流道直徑、注射速度、模具溫度數(shù)據(jù),模型輸出最優(yōu)組合使填充時(shí)間縮短 12%,壓力降低 15%。
實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng):在模具型腔布置溫度傳感器(精度 ±0.5℃)和壓力傳感器(精度 ±1% FS),將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至模擬軟件,動(dòng)態(tài)調(diào)整注射參數(shù)。例如,某汽車電子外殼生產(chǎn)中,通過實(shí)時(shí)反饋將良品率從 82% 提升至 94%。
多級注射策略:初始速度 200mm/s 填充 60% 型腔,隨后降至 50mm/s 填充至 90%,最后以 10mm/s 低速補(bǔ)縮。例如,某航空接頭模具采用此策略,使熔接痕強(qiáng)度從 2.1MPa 提升至 3.8MPa。
保壓壓力曲線:采用階梯式保壓(如 100bar→80bar→50bar),每階段維持 5-10s,消除收縮空洞。例如,某 LED 透鏡模具通過保壓優(yōu)化,產(chǎn)品收縮率從 1.8% 降至 1.2%。
金屬嵌件預(yù)處理:鋁件采用 AC/DC 雙相陽極氧化(孔隙率 20-40%),不銹鋼件經(jīng) 80 目白剛玉噴砂(Ra1.6μm),再涂覆 KH-560 硅烷偶聯(lián)劑(濃度 3%),使 LSR 與金屬界面剝離強(qiáng)度從 3.2N/cm 提升至 7.5N/cm。
溫度梯度控制:模具溫度 160-180℃,嵌件預(yù)熱至 80-100℃,溫差控制在 ±5℃,減少熱應(yīng)力導(dǎo)致的脫層。例如,某汽車傳感器嵌件預(yù)熱后,冷熱循環(huán)(-40℃~120℃)100 次后脫層率從 28% 降至 4%。
3D 打印快速驗(yàn)證:采用 SLS 尼龍模具進(jìn)行試模,通過 CT 掃描檢測內(nèi)部缺陷。例如,某醫(yī)療導(dǎo)管模具通過 3D 打印原型優(yōu)化流道設(shè)計(jì),正式模具開發(fā)周期縮短 40%。
壓力 - 溫度曲線記錄:使用 Kistler 壓力傳感器記錄型腔壓力曲線,與模擬結(jié)果對比。例如,某家電部件實(shí)際壓力峰值為 180bar,與模擬值(175bar)誤差<3%,驗(yàn)證模擬模型的準(zhǔn)確性。
PDCA 循環(huán):通過 “模擬→試模→檢測→修正” 循環(huán),逐步優(yōu)化設(shè)計(jì)。例如,某智能手表表冠模具經(jīng)過 3 次迭代,流道壓力從 250bar 降至 190bar,填充時(shí)間從 3.2s 縮短至 2.5s,良品率從 78% 提升至 96%。
某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器支架采用 LSR 包鋁件結(jié)構(gòu),優(yōu)化過程如下:
流道設(shè)計(jì):采用 4 點(diǎn)順序閥熱流道,澆口直徑 1.2mm,流道截面積按 1:0.618 比例分配,流動(dòng)前沿同步性誤差<3%。
填充模擬:使用 Moldflow 模擬顯示,最大壓力 210bar,氣穴集中在支架根部,通過開設(shè) 0.08mm 深排氣槽消除。
工藝參數(shù):注射速度 150mm/s→50mm/s→10mm/s,保壓壓力 100bar→80bar→50bar,模具溫度 170℃,嵌件預(yù)熱 90℃。
結(jié)果:填充時(shí)間 2.8s,界面剝離強(qiáng)度 7.2N/cm,通過 180℃×1000 小時(shí)熱老化測試,滿足 IP68 防水要求,量產(chǎn)良品率達(dá) 95%。
通過上述技術(shù)整合,LSR 包異形五金件的流道設(shè)計(jì)與填充模擬可實(shí)現(xiàn)流動(dòng)平衡、排氣充分、界面可靠的目標(biāo),推動(dòng)汽車、醫(yī)療等高端領(lǐng)域的精密成型技術(shù)突破。
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