注塑模的新型冷卻道設(shè)計(jì)概要(編輯修改稿)
2024-07-27 05:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，利用兩種高分子材料——PP和ABS，重點(diǎn)關(guān)注脫模力，最終引出DLC表面處理的影響和各種因素的影響的結(jié)論。關(guān)鍵詞：微注塑模，表面處理，脫模，微流體介紹微流控技術(shù)在許多領(lǐng)域都廣為運(yùn)用，例如生物技術(shù)、流式細(xì)胞儀、醫(yī)療診斷和微化學(xué)。這種微儀器設(shè)備的成功發(fā)展高度依賴于能夠經(jīng)濟(jì)又可靠地生產(chǎn)大規(guī)模微型組件的制造系統(tǒng)。在這個(gè)前提下，聚合物的微注射成型技術(shù)是微型制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。為了獲得經(jīng)濟(jì)可靠的微流控技術(shù)的產(chǎn)品零件，了解影響微型注射成型的因素并形成系統(tǒng)性的研究是很重要的。在成型周期的凝固階段，聚合物熔體在模腔壁上收縮并成型。在這個(gè)發(fā)展階段，零件的內(nèi)部應(yīng)力必須被克服，以避免隨后造成的局部偏移。在打碎聚合物和模腔之間的粘料時(shí)，為了避免翹曲變形，抑止局部偏移的最大等效應(yīng)力不應(yīng)超過材料的拉伸屈服應(yīng)力[1]。因此，影響脫模過程的因素必須加以研究，避免因?yàn)樗芗冃味斐善茐牧慵卣骱鸵敫嗟膬?nèi)部應(yīng)力。本文將講述那些擁有微觀特征的零件，在不同的表面處理下表現(xiàn)出來的效果。本文由如下的幾部分組成，下一章將研究影響排出的重要因素，尤其零件成型動(dòng)力和表面處理方式。然后，把那些檢測(cè)脫模的腔涂料影響所用到的實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)試工具用實(shí)驗(yàn)結(jié)果描繪出來。最后列出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并分析微注射成型的表面處理和脫模力之間的關(guān)系。脫模因素拔模力聚合物注射成型過程中，對(duì)零件和模具之間粘附力的預(yù)測(cè)是一項(xiàng)很復(fù)雜的任務(wù)，由于它依賴于產(chǎn)品的幾何與工藝參數(shù)，如過程中的溫度、壓力調(diào)控。脫模力（釋放力）被定義為模具與聚合物界面之間的總摩擦力。以往對(duì)注射成型和脫模的研究，實(shí)例表明摩擦因素是非常難解釋的。同時(shí)它表明注射壓力對(duì)脫模力的影響并不顯著，在過程中，它的摩擦系數(shù)與公布出來的摩擦系數(shù)大相徑庭。鑒于頂針的數(shù)量對(duì)拔模力的影響，具體而言，成型零件的壓力分布與頂針的數(shù)量成反比。在另一項(xiàng)研究中，脫模力的大小隨著模具的表面粗糙度的增加而增加。保壓壓力和腔體的表面溫度對(duì)脫模力的影響很大。綜合了大的表面容積比和大側(cè)面比的微觀特征，目前微注射成型面臨的挑戰(zhàn)是：降低拔模力和模具的磨損，以保證出品最佳的機(jī)械的性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并增加模具的使用壽命。模具涂層運(yùn)用表面處理可以用來改善模具表面的耐磨性。同時(shí)，可以通過傳統(tǒng)的方法去降低表面的磨損低，如加熱處理和氮化處理。過往研究表明物理汽相淀積技術(shù)和化學(xué)汽相淀積技術(shù)不但使模具耐磨性顯著提升，而且注塑件的質(zhì)量也因?yàn)榘文ＡΦ慕档投玫搅烁纳?。模具的涂層在使用類金剛石碳的脈沖激光淀積技術(shù)對(duì)模具進(jìn)行表面處理后，它的表面硬度提高到了70GPa。優(yōu)化沉積可以使類金剛石碳表面精度達(dá)到μm級(jí)（—），足足比陶瓷涂層低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。除此之外，模具涂層還可以阻止不良聚合物和模具的相互作用。為醫(yī)療產(chǎn)品生產(chǎn)微型模具存在著釋放金屬離子的危險(xiǎn)。例如鎳是一種常見的接觸過敏原，同時(shí)它也是用于制造微型模具的材料，通過涂抹腔體，模具與聚合物之間的隔膜就形成了。而且，由于類金剛石碳涂層的非晶體特性，它可以引入可調(diào)抗菌成分，從而達(dá)到對(duì)抗污染?；谶^往的研究，可以清楚地知道表面處理可以降低拔模力和模具的磨損。這項(xiàng)研究探討了模具涂層在微注射成型的脫模部位的效果。實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)材料選用兩種常用的注塑成型材料來進(jìn)行計(jì)劃的實(shí)驗(yàn)——ABS和PC，執(zhí)行微注射成型的機(jī)器是巴頓菲爾50微型系統(tǒng)。零件設(shè)計(jì)和模具制造在這項(xiàng)研究中，該設(shè)計(jì)零件尺寸是15mm20mm1mm微射流平臺(tái)(圖1)，該設(shè)計(jì)所包含的特征都是在微射流平臺(tái)中常見的，如冷料穴和流道。引腳直徑是500μm，高度600μm，交叉位置的主流道尺寸是200200μm，兩個(gè)相同的模具都用黃銅制造。他們通過微加工制作出來。動(dòng)模與定模被裝配到主模上，然后檢查其并行性和配合的緊閉性。圖1 微射流平臺(tái)和頂出位置類金剛石碳表面處理類金剛石薄膜是在一個(gè)低頻等離子體化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器內(nèi)形成。沉積前，首先將基板置于超聲波清洗機(jī)中，并用丙酮和乙醇清洗，然后在Ar+H2下進(jìn)行等離子刻蝕，為了提高附著力，利用四甲基等離子和氬氣將SiC:H的中間層沉積在基板上，然后2μm的類金剛石涂層也就形成了，其相關(guān)參數(shù)如表1表1類金剛石碳膜的機(jī)械特性 性質(zhì)數(shù)值硬度[GPa]22177。2楊氏模量[GPa]160177。10摩擦系數(shù)磨損率[]5107力的測(cè)量研究中，在注射成型的脫出階段，變化的力可以通過壓電式力傳感器（美國Dynisco）估算，測(cè)力范圍是0～10000N，傳感器輸出的信號(hào)可以通過國家儀器cDAQ9172 USB數(shù)據(jù)采集單元轉(zhuǎn)載到計(jì)算機(jī)上。同時(shí)測(cè)量值可以通過國家儀器Labview 8軟件進(jìn)行訪問。為了適應(yīng)力傳感器，每個(gè)工具都必須進(jìn)行修改。制造出來噴射器子裝配件是用來放置那4根移除零件的頂針。為了實(shí)現(xiàn)力的測(cè)量，傳感器放置在頂板子裝配件的中間（圖2）。噴射器裝配件移動(dòng)的時(shí)候，傳感器受到機(jī)械負(fù)載和成一定比例的電壓，機(jī)械負(fù)載和電壓都是由儀器NI 920（16位）模塊檢測(cè)出來。圖2 力傳感
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