Перейти к содержанию 
Компрессионное формование силиконовой резины Insights
Освойте технику компрессионного формования силиконовой резины, чтобы создавать прочные и высококачественные изделия. Изучите советы и преимущества процесса. Узнайте больше уже сегодня!
Полное руководство по компрессионному формованию силиконовой резины
Что такое компрессионное формование силиконовой резины?
Компрессионное формование силиконовой резины - это термореактивный производственный процесс, используемый для создания трехмерных деталей из силиконовой резины. Основной принцип заключается в помещении точно взвешенной и сформированной предварительной формы из неотвержденной силиконовой резины высокой консистенции (HCR) в нагретую полость пресс-формы. Затем гидравлический пресс закрывает форму, создавая огромное давление (обычно от 1 000 до 2 000 PSI). Это давление заставляет податливый силикон течь и заполнять каждую деталь полости формы.
Сочетание длительного нагрева и давления запускает химическую реакцию, называемую вулканизацией или отверждением. Этот необратимый процесс скрепляет полимерные цепи внутри силикона, превращая его из податливого, похожего на тесто материала в твердую, стабильную и эластичную резиновую деталь. По истечении заданного времени вулканизации пресс открывается, и готовая деталь выбрасывается наружу.
Классификация и типы компрессионного формования
Несмотря на то, что основной принцип остается неизменным, компрессионное формование можно классифицировать по нескольким признакам, что позволяет адаптировать его к различным производственным потребностям.
1. Классификация по вариациям процесса:
Стандартное компрессионное формование: Наиболее распространенный тип, как описано выше, когда предварительная форма помещается непосредственно в основную полость пресс-формы.
Трансферное формование: Тесно связанный процесс, при котором предварительная форма помещается в отдельную камеру ("горшок") над полостью формы. Плунжер выталкивает нагретый материал через каналы ("шпуры" и "бегунки") в закрытую полость. Этот способ часто используется для изготовления более сложных деталей или вставок для овермолдинга, поскольку он обеспечивает лучший контроль над потоком материала и уменьшает количество вспышек.
Компрессионно-литьевое формование: Гибридный метод, сочетающий в себе особенности компрессионного и литьевого формования, обычно используется для специальных крупносерийных изделий, требующих точности.
2. Классификация по форме материала:
Перед формованием сырой силиконовый материал подготавливается в различных формах:
Предварительные формы: Наиболее распространенный метод, при котором неотвержденный силиконовый компаунд разрезается, экструдируется или формуется в определенную форму и вес (например, шайба, полоса или лист) для приблизительного определения объема конечной детали.
Насыпной состав: В некоторых случаях отмеренное количество сырого, неформованного силиконового компаунда помещается непосредственно в форму.
3. Классификация по уровню автоматизации:
Ручной/полуавтоматический: Оператор отвечает за загрузку предварительной формы, запуск цикла прессования и ручное удаление готовой детали и всех сопутствующих вспышек. Это характерно для малосерийных производств и крупных деталей.
Полностью автоматический: Роботизированные системы выполняют загрузку материала, выталкивание деталей, а иногда и снятие прошивки, что делает их пригодными для крупносерийного производства небольших деталей.
Типичные сценарии применения и примеры использования
Сочетание свойств силикона и экономичности компрессионного формования делает его основным материалом во многих отраслях.
① Автомобильная промышленность: Необходим для создания прочных уплотнений, прокладок и кольцевых прокладок, которые должны выдерживать экстремальные температуры, моторные жидкости и постоянную вибрацию. В качестве примера можно привести прокладки клапанной крышки, башмаки свечей зажигания и виброгасящие втулки.
② Медицина и здравоохранение: Биосовместимость медицинского силикона имеет ключевое значение. Компрессионное формование используется для изготовления хирургических ковриков, многоразовых дыхательных масок, диафрагм для медицинских насосов, пробок для флаконов и уплотнений для диагностического оборудования.
③ Потребительские товары: Широко используется для изготовления гибких, прочных и безопасных для пищевых продуктов изделий. Среди распространенных примеров - силиконовая посуда для выпечки, шпатели, лотки для кубиков льда, гибкие ремешки для часов и защитные чехлы для электроники.
④ Электроника и электротехника: Превосходные диэлектрические свойства силикона делают его идеальным материалом для электрических изоляторов, уплотнений разъемов и прокладок для наружных корпусов, защищающих чувствительную электронику от влаги и пыли. Токопроводящие силиконовые клавиатуры также находят широкое применение.
⑤ Промышленность и аэрокосмическая отрасль: Используется в тяжелых условиях эксплуатации, где требуются высокопроизводительные уплотнения, мембраны насосов, промышленные прокладки и крепления для амортизаторов, которые надежно работают в жестких условиях эксплуатации.
Сравнение преимуществ и недостатков
В каждом производственном процессе есть компромиссы. Здесь представлен взвешенный анализ компрессионного формования силикона.
1. Ключевые преимущества:
① Низкие затраты на оснастку: Пресс-формы для компрессионного формования имеют более простую конструкцию по сравнению с пресс-формами для литья под давлением. Они не требуют сложных систем бегунков и затворов, что значительно снижает первоначальные инвестиции в оснастку. Это делает их весьма привлекательными для создания прототипов и мало- и среднесерийного производства.
② Идеально подходит для крупных и объемных деталей: Этот процесс отлично подходит для производства крупноформатных деталей, таких как большие прокладки или маты, которые было бы непомерно сложно или дорого создавать с помощью литья под давлением.
③ Отличная универсальность материала: Он идеально подходит для высококонсистентной резины (HCR), которая имеет очень высокую вязкость (консистенция, похожая на шпатлевку). Непосредственное размещение материала в пресс-форме сводит к минимуму напряжение и деградацию, сохраняя свойства материала.
④ Минимальные материальные отходы (от бегунов): Так как материал помещается непосредственно в полость, нет никаких шпренгелей или бегунков, которые являются основным источником отходов при литье под давлением. Хотя при этом образуются вспышки, часто отходы материала в целом меньше.
⑤ Экономичность при малых и средних объемах: Сочетание более низкой стоимости оснастки и простоты настройки делает его наиболее экономичным выбором для серийного производства, которое не оправдывает высокую стоимость инструментов для литья под давлением.
2. Основные недостатки:
① Более длительное время цикла: Процесс отверждения является самым трудоемким этапом и может занимать несколько минут на цикл, в зависимости от толщины детали. Это значительно медленнее, чем литье под давлением LSR, время цикла которого измеряется секундами.
② Более высокие затраты на рабочую силу: Этот процесс часто является трудоемким, требующим ручной загрузки предварительных форм, деформовки деталей и вторичной операции дефлештинга. Это может привести к увеличению стоимости каждой детали при больших объемах производства.
③ Ограниченная геометрическая сложность: Не подходит для деталей с очень сложными деталями, тонкими стенками или сложными вырезами. Высоковязкий материал не так легко проникает в микрорельеф, как жидкая силиконовая резина.
④ Генерация вспышек: Практически невозможно избежать образования флэша - тонкой пленки избыточного материала, которая выдавливается на линии разъема пресс-формы. Эта вспышка должна быть удалена в ходе дополнительной операции (обрезка или криогенное удаление вспышки), что увеличивает время и затраты.
⑤ Согласованность между частями: В значительной степени зависит от точности установки предварительной формы оператором. Отклонения в размещении могут привести к незначительным несоответствиям в толщине стенок или размерах деталей по сравнению с высокой повторяемостью литья под давлением.
3. Сравнение с литьем под давлением жидкого силиконового каучука (LSR):
| Характеристика | Компрессионное формование силикона | Жидкая силиконовая резина (LSR) для литья под давлением |
|---|---|---|
| Используемый материал | Высококонсистентная резина (HCR/HTV) | Жидкая силиконовая резина (LSR) |
| Стоимость оснастки | Низкий | Высокий |
| Время цикла | Длинный (минуты) | Быстрый (секунды) |
| Объем производства | Идеально подходит для Низкий и средний Объем | Идеально подходит для Высокий Объем |
| Сложность деталей | Хорошо подходит для простых и умеренно сложных деталей | Превосходно подходит для сложных деталей с мелким рисунком |
| Стоимость труда | Высокий (часто вручную) | Низкий (высокая степень автоматизации) |
| Вспышка | Значительный, требует обрезки | Минимальное или полное отсутствие вспышек благодаря прецизионным инструментам |
| Лучшее для | Крупные детали, прототипы, недорогая оснастка | Мелкие и средние детали, жесткие допуски, крупносерийное производство |
Основные характеристики и свойства силикона для компрессионного формования
Детали, изготовленные методом компрессионного формования, наследуют выдающиеся свойства силиконовой резины, используемой при высокотемпературной вулканизации (HTV).
① Исключительная термостабильность: Стандартные марки надежно работают в широком диапазоне температур, как правило, от -55°C до +230°C (от -67°F до +446°F). Специальные марки могут расширить эти границы еще больше.
② Отличная устойчивость к воздействию окружающей среды и химических веществ: Силикон обладает высокой устойчивостью к озону, ультрафиолетовому излучению, влаге и атмосферным воздействиям, что делает его идеальным для наружного применения. Он также устойчив ко многим маслам, растворителям и химическим веществам, хотя всегда следует проверять его совместимость.
③ Превосходная биосовместимость: Силиконы медицинского класса нетоксичны, гипоаллергенны и не поддерживают рост микроорганизмов. Они могут быть стерилизованы различными методами (автоклав, EtO, гамма-излучение) и сертифицированы для контакта с кожей (USP Class VI) и даже для имплантации.
④ Высокая электрическая изоляция: Силиконовая резина обладает высокой диэлектрической прочностью и объемным сопротивлением, что делает ее лучшим выбором для электрических изоляторов и соединителей.
⑤ Настраиваемые свойства: В базовый силикон могут быть введены добавки для достижения определенных свойств, таких как повышенная огнестойкость (UL 94 V-0), электропроводность (за счет добавления углерода или металлических частиц) или широкий спектр цветов.
⑥ Механическая прочность: Силикон обладает отличным балансом прочности на растяжение, удлинение и сопротивление разрыву. Он очень гибкий и обладает отличной устойчивостью к сжатию, то есть возвращается к своей первоначальной форме после сжатия. Твердость может быть указана в широком диапазоне, обычно от 20 до 80 дюрометров по Шору А.
Рабочий процесс основных процессов: Пошаговая разбивка
Процесс компрессионного формования - это систематический рабочий процесс, который должен точно контролироваться для обеспечения качества и повторяемости.
① Составление и подготовка материалов: Процесс начинается с получения сырой силиконовой резинки HTV. Она смешивается с отвердителем (обычно катализатором на основе перекиси), армирующими наполнителями (например, фумированным диоксидом кремния), пигментами для придания цвета и любыми другими необходимыми добавками в двухвалковой мельнице или внутреннем смесителе. Затем конечный состав перерабатывается в предварительную форму определенной формы и точного веса.
② Подготовка формы: Стальную форму тщательно очищают, чтобы удалить остатки предыдущих циклов. На поверхности полостей часто наносится разделительный агент, чтобы предотвратить прилипание затвердевшей детали и облегчить ее извлечение из формы.
③ Нагрев плесени: Обе половины пресс-формы нагреваются до точной и равномерной температуры, обычно от 150 до 200°C (от 300 до 392°F). Эта температура является критической для начала и эффективного завершения процесса вулканизации.
④ Загрузка силиконовой предварительной формы: При открытом прессе оператор аккуратно помещает предварительно взвешенную силиконовую преформу в нижнюю половину нагретой полости формы. Размещение является стратегически важным для того, чтобы при закрытии формы материал заполнил все области и вытеснил воздух через вентиляционные отверстия.
⑤ Закрытие и сжатие формы: Гидравлический пресс закрывается, соединяя две половинки формы вместе. Прикладывается высокое давление, заставляя размягченный силикон течь и соответствовать форме полости.
⑥ Отверждение (вулканизация): Деталь выдерживается под теплом и давлением в течение заранее определенного времени отверждения. Это время может составлять от 1 до 10 с лишним минут, в зависимости от толщины детали, состава силикона и температуры формы. На этом этапе происходит реакция термореакции, в результате которой деталь окончательно принимает свою форму.
⑦ Снятие формовки: После завершения цикла отверждения пресс открывается. Затем оператор аккуратно извлекает готовую деталь из пресс-формы. Это можно сделать вручную или с помощью струи сжатого воздуха или механических выталкивающих штифтов, встроенных в пресс-форму.
⑧ Постобработка: Деталь редко бывает готовой прямо из пресс-формы.
- Мигание: Избыток вспышки вокруг линии раздела обрезается вручную с помощью лезвия, путем криогенного обезжиривания (замораживание деталей, чтобы сделать вспышку хрупкой) или с помощью прецизионной высечки.
- После отверждения: Многие детали с высокими эксплуатационными характеристиками подвергаются вторичной обработке после отверждения. Их помещают в печь с циркуляцией горячего воздуха на несколько часов (например, на 4 часа при 200°C) для удаления остаточных побочных продуктов пероксидного отверждения, а также для стабилизации и улучшения конечных физических свойств материала.
Компрессионное формование силиконовой резины: Исчерпывающее руководство
Ознакомьтесь с полным процессом компрессионного формования силиконовой резины в нашем подробном руководстве.
Полное руководство по компрессионному формованию силиконовой резины
Ключевые соображения при проектировании и производстве
Успех компрессионного формования зависит от внимательного отношения к нескольким важнейшим факторам.
① Выбор материала: Это первое и самое важное решение. Выбор марки силикона должен основываться на требованиях к твердости (дюрометр), температурному диапазону, химической стойкости, цвету и любым специальным сертификатам (например, FDA, USP Class VI).
② Проектирование и контроль предварительных форм: Вес предварительной формы должен быть очень точным. Слишком малое количество материала приводит к "короткому выстрелу" (неполной детали), а слишком большое количество материала создает чрезмерную, трудноудаляемую вспышку. Форма и расположение предварительной формы также имеют решающее значение для обеспечения правильного потока материала и предотвращения захвата воздуха.
③ Управление параметрами процесса: Для достижения стабильных результатов "железный треугольник" температуры, давления и времени должен строго контролироваться и оптимизироваться для каждого конкретного сочетания деталей и материалов.
④ Проектирование и конструирование пресс-форм: Хорошо спроектированная пресс-форма имеет большое значение. Ключевыми элементами конструкции являются расположение линии разъема, наличие достаточных углов вытяжки для легкого извлечения деталей, эффективные вентиляционные отверстия для выхода воздуха, а также качество инструментальной стали и отделки поверхности.
Лучшие практики разработки и внедрения
Соблюдение установленных принципов проектирования производства (DFM) при компрессионном формовании позволяет предотвратить дорогостоящие ошибки и повысить качество конечных деталей.
Лучшие практики проектирования деталей:
① Поддерживайте равномерную толщину стенок: Резкие колебания толщины стенок могут привести к неравномерному затвердеванию, внутренним напряжениям и возможному короблению. Стремитесь к максимально равномерной толщине.
② Включайте филе большого радиуса: Острые внутренние углы являются точками концентрации напряжений и могут препятствовать течению материала. Используйте закругленные углы и галтели для повышения прочности и заполнения формы.
③ Используйте адекватные углы наклона: Угол осадки - это небольшое сужение вертикальных стенок. Обычно рекомендуется осадка от 1 до 3 градусов, чтобы деталь можно было извлечь из формы без повреждений.
④ Спланируйте линию расставания: В месте соединения двух половин пресс-формы (линия разъема) всегда остается след от свидетеля, и именно там образуется вспышка. Расположите его на некритичной или менее заметной поверхности детали.
⑤ Укажите реалистичные допуски: Компрессионное формование менее точно, чем литье под давлением. Чтобы избежать лишних затрат, поймите его ограничения и укажите допустимые для данного процесса допуски.
Общие проблемы и решения в производстве
Даже с хорошо спроектированной деталью в процессе производства могут возникнуть проблемы. Ниже перечислены распространенные проблемы и шаги по их устранению.
| Проблема | Потенциальные причины | Решения и стратегии смягчения последствий |
|---|---|---|
| Короткие снимки / неполные кадры (Неполная часть) | - Недостаточное количество материала (неполный вес предварительной формы) - Преждевременное затвердевание (обгорание) - Задержанный воздух, препятствующий движению материала - Недостаточное давление формования | - Проверьте вес предварительной формы; при необходимости увеличьте его. - Оптимизируйте размещение предварительных форм для лучшего потока. - Немного снизьте температуру формы или уменьшите время до подачи давления. - Проверьте и очистите вентиляционные отверстия от плесени; при необходимости добавьте вентиляционные отверстия. |
| Чрезмерная вспышка | - Слишком много материала (избыточная предварительная форма) - Недостаточное усилие зажима пресса - Изношенные или поврежденные поверхности линии разъема пресс-формы - Слишком высокая температура пресс-формы, что слишком сильно снижает вязкость | - Уменьшите вес предварительной формы до заданного значения. - Увеличьте давление прижима пресса. - Осмотрите пресс-форму на предмет износа и выполните техническое обслуживание/ремонт. - Немного снизьте температуру формы. |
| Воздушные ловушки / пустоты / пористость | - Неправильное размещение предварительной формы задерживает воздух - Недостаточные или засоренные вентиляционные отверстия для плесени - Влага в силиконовом компаунде - Отверждение материала до выхода воздуха | - Измените предварительную форму или ее положение в пресс-форме. - В начале цикла "подпрыгивайте" (быстро открывайте и закрывайте пресс), чтобы выпустить воздух. - Убедитесь, что вентиляционные отверстия чистые и правильно подобраны. - При подозрении на влажность предварительно нагрейте или высушите материал. |
| Волдыри или пузыри на поверхности деталей | - Недостаточное отверждение (газы продолжают образовываться в процессе формования детали) - Задержанные летучие побочные продукты | - Увеличьте время отверждения или температуру отверждения. - Обеспечьте надлежащий цикл после отверждения. - Улучшите вентиляцию плесени. |
| Часть Придерживаясь формы | - Недостаточный или изношенный разделительный агент для пресс-форм - Неровная или поврежденная поверхность полости пресс-формы - Недостаточное отверждение, оставляющее деталь "липкой" | - Установите постоянный график очистки и повторного нанесения средства для разделения формы. - Отполируйте полость формы до гладкости. - Проверьте параметры отверждения и при необходимости увеличьте время отверждения. |
Помощь в принятии решений: Компрессионное формование против литьевого формования под давлением
Используйте это краткое руководство, чтобы решить, какой процесс лучше подходит для вашего проекта:
1. Выберите силиконовый компрессионный молдинг, если:
① Объем вашего производства небольшой или средний (например, от сотен до нескольких тысяч деталей).
② Ваша деталь большая, толстая или имеет простую или умеренную геометрию.
③ Бюджет на оснастку является основным ограничением.
④ Вы находитесь на стадии создания прототипа или первоначального запуска.
⑤ Необходимый материал - высокопрочный или специализированный состав HTV/HCR.
2. Выбирайте литье под давлением LSR, если:
① Объем вашего производства высок (например, от десятков тысяч до миллионов деталей).
② Ваша деталь имеет небольшие размеры, тонкие стенки или сложную геометрию с замысловатыми деталями.
③ Время цикла и стоимость каждой детали при больших объемах производства являются основными факторами.
④ Вам требуются чрезвычайно жесткие допуски и высокая согласованность между деталями.
⑤ Процесс должен быть полностью автоматизирован с минимальными трудозатратами.
Связанные технологии и концепции
① Литье жидкого силиконового каучука (LSR) под давлением: Как уже говорилось, это основной вариант для больших объемов производства. В нем используется двухкомпонентный жидкий материал, который автоматически смешивается и впрыскивается в пресс-форму, обеспечивая очень быстрые циклы и высокую точность.
② Силиконовый трансферный молдинг: Мост между компрессионным и литьевым формованием. Он обеспечивает лучший контроль, чем стандартное компрессионное формование, и отлично подходит для переливки электронных компонентов или металлических вставок, поскольку материал поступает в форму более мягко.
③ Экструзия силикона: Непрерывный процесс, используемый для создания линейных профилей, таких как трубки, шнуры, ленты и сложные формы поперечного сечения. Силикон продавливается через фильеру для формирования профиля и затем отверждается в потоке.
④ Каландрирование силикона: Процесс производства непрерывных листов силиконовой резины точной толщины. Силиконовая смесь пропускается через серию нагретых валков, которые прессуют ее в тонкий однородный лист.
⑤ Высококонсистентная резина (HCR): Также известный как силикон HTV (High-Temperature Vulcanizing), это сырье для компрессионного формования. Он обладает высокой вязкостью и консистенцией, похожей на замазку или тесто, что требует использования мельниц или миксеров для обработки. Он отличается от низковязкого, перекачиваемого LSR.
⑥ Вулканизация: Фундаментальный химический процесс, который придает силикону окончательные резиновые свойства. Он может быть инициирован различными системами катализаторов:
⑦ Пероксидное лечение: Распространенная и экономически эффективная система, используемая в компрессионном формовании. Она может оставлять кислые побочные продукты, которые удаляются при последующем отверждении.
⑧ Platinum-Cure (Addition-Cure): Более чистая система, не производящая побочных продуктов, часто используется для LSR и высокочистых медицинских приложений. Она более чувствительна к загрязнениям.
How to Reduce the Cost of Injection Molded Products?
Reducing the cost of injection molded products requires strategic material selection, optimized mold design, and efficient production processes to minimize waste and maximize efficiency. To reduce injection molding costs, focus
What is Mold Flow Analysis?
Mold flow analysis simulates the injection molding process to predict potential defects and optimize part design, enhancing efficiency and quality in production. Mold flow analysis aids engineers in detecting issues
How to Improve the Precision of Injection Molds?
Achieving high precision in injection molding is key to ensuring product quality. Fine-tuning mold design, material choice, and processing parameters can all enhance mold accuracy. Improving precision in injection molds
Предоставляемые решения по оптимизации Бесплатно
- Предоставление обратной связи по дизайну и оптимизационных решений
- Оптимизация структуры и снижение затрат на пресс-формы
- Общайтесь напрямую с инженерами один на один
RU 
EN 
ES 
FR 
DE 
PT 
AR 
JA 
KO 
IT 
NL 
TR 
PL 