Услуги по литью под давлением жидкого силиконового каучука (LSR) на заказ

Полное руководство по литьевому моделированию из жидкой силиконовой резины (LSR)

Полное руководство по литьевому моделированию из жидкой силиконовой резины (LSR)

• Каковы основные характеристики и свойства ЛСР?

• В чем заключается основной процесс литья под давлением ЛСР?

• Каковы ключевые моменты при формовке LSR?

• Каковы лучшие практики проектирования деталей из LSR?

• Каковы общие проблемы при литье LSR и их решения?

• Каковы сопутствующие технологии и концепции?

Что такое литье под давлением жидкой силиконовой резины (LSR)?

Какие существуют классификации и типы ЛСР?

③ Микроформование с LSR: чрезвычайно точная версия процесса, используемая для изготовления деталей с элементами микромасштаба или массой менее грамма, часто применяемая в медицинских изделиях и микроэлектронике.

Каковы типичные сценарии применения LSR?

Уникальные свойства LSR делают его материалом выбора в применениях, где эксплуатационные характеристики и надёжность не подлежат компромиссу.

Каковы преимущества литья под давлением из LSR?

3. Высокая автоматизация и короткое время цикла: процесс полностью автоматизирован. Время отверждения очень короткое, часто от 20 до 60 секунд, что способствует эффективному крупносерийному производству с минимальными трудозатратами.

4. Чистый и безотходный процесс: система замкнутого цикла, от емкостей с материалом до герметичной пресс-формы, минимизирует контакт с загрязнителями. Это критически важно для медицинских и пищевых применений. Кроме того, прецизионные технологии литья «без облоя» значительно сокращают отходы материала и этапы постобработки.

Каковы недостатки литья под давлением ЛСР?

4. Сложность оснастки: проектирование и изготовление пресс-форм для LSR сложнее, чем для термопластов. Они должны выдерживать высокие температуры, сохраняя систему подачи материала холодной, и требуют исключительной герметизации для предотвращения облоя.

Чем отличается формовка LSR от других процессов?

LSR не является универсальным материалом. Он выпускается во множестве сортов и может быть обработан с помощью нескольких передовых технологий, что обеспечивает высокую степень персонализации.

⑤ Проводящая марка: за счет добавления проводящих наполнителей, таких как технический углерод, эти LSR можно использовать для применений, требующих электропроводности, таких как экранирующие прокладки EMI/RFI, проводящие подложки и электрические разъемы.

⑥ Самосмазывающаяся марка: этот материал со временем выделяет небольшое количество силиконового масла на свою поверхность, снижая коэффициент трения. Он идеально подходит для создания уплотнений с низким трением, уплотнительных колец и уплотнений разъёмов, которые должны легко собираться.

⑦ Фторсиликон (F-LSR): обеспечивает повышенную стойкость к неполярным растворителям, топливам, маслам и агрессивным химическим веществам, что делает его предпочтительным выбором для автомобильных и аэрокосмических уплотнений, подверженных воздействию агрессивных жидкостей.

1. Высокая точность и свобода проектирования: низкая вязкость жидкого силикона позволяет ему легко затекать в тонкие стенки и заполнять сложные, замысловатые полости пресс-формы, обеспечивая производство высокодетализированных деталей, которые были бы невозможны с другими эластомерами.

2. Превосходные свойства материала: LSR предлагает непревзойденное сочетание характеристик:

① Биосовместимость: По своей природе инертен и гипоаллергенен.

1. Высокие первоначальные вложения: пресс-формы для LSR требуют исключительно жёстких допусков и специализированных элементов (таких как системы холодного литника) для работы с материалом низкой вязкости. И оснастка, и специализированные машины для литья под давлением представляют собой значительные первоначальные капитальные затраты.

2. Более высокая стоимость материала: в пересчете на килограмм LSR обычно дороже, чем многие распространенные термопласты и некоторые синтетические каучуки. Однако это может компенсироваться более коротким временем цикла и более низкими затратами на рабочую силу при крупносерийном производстве.

3. Термореактивная природа: как термореактивный материал, LSR нельзя расплавить и переработать так же, как термопласты. Хотя отходы можно измельчить и использовать в качестве наполнителя в некоторых применениях, это не является процессом переработки замкнутого цикла.

Литье под давлением жидкой силиконовой резины, часто сокращенно называемое LSR Molding или LIM (Liquid Injection Molding), - это производственный процесс, используемый для создания прочных, гибких и высокоточных деталей из материала жидкой силиконовой резины.

По своей сути это термореактивный процесс. Это принципиально отличает его от литья термопластов под давлением. В то время как термопласты нагреваются до расплавления, впрыскиваются в холодную форму для застывания и могут быть повторно расплавлены, термореактивные материалы работают в обратном порядке. При литье LSR двухкомпонентная жидкая смесь смешивается, а затем впрыскивается в нагретую форму. Под воздействием тепла происходит необратимая химическая реакция, называемая вулканизацией, в результате которой жидкость превращается в твердую, стабильную и эластичную резиновую деталь.

① Марка общего назначения: стандартный состав, обеспечивающий хороший баланс физических свойств для широкого спектра промышленных уплотнений, прокладок и потребительских изделий.

② Медицинский класс: эти марки биосовместимы и соответствуют строгим стандартам, таким как USP Class VI и ISO 10993. Они используются для дыхательных масок, хирургических инструментов, уплотнений для медицинских устройств и краткосрочных имплантов.

③ Пищевая категория: соответствует нормам FDA (например, 21 CFR 177.2600) для использования в изделиях, контактирующих с пищей, таких как формы для выпечки, соски детских бутылочек и кухонная утварь.

④ Оптическая марка: характеризуясь высокой прозрачностью и светопропусканием, эта марка идеально подходит для производства линз, световодов и крышек для светодиодов и датчиков, где оптическая прозрачность имеет первостепенное значение.

① Стандартное литьё LSR: Основной процесс создания одноматериальной детали из LSR.

② Обливное литье LSR (двухкомпонентное литье): многоэтапный процесс, при котором LSR формуется поверх предварительно отформованной подложки. Это может быть:

• LSR на термопластике: Деталь из конструкционного пластика (например, PBT, нейлон) помещается во вторую форму, и LSR впрыскивается вокруг нее для создания интегрированной детали с жесткими и мягкими свойствами (например, водонепроницаемый корпус со встроенным уплотнением).

• ЛСР на металле: ЛСР наносится на металлические детали (например, нержавеющая сталь, алюминий) для создания ручек, изоляторов или компонентов, демпфирующих вибрацию.

Благодаря своей превосходной биосовместимости, стерильности и инертности, LSR повсеместно используется в медицине.

Примеры: дыхательные маски, гибкие уплотнения для устройств доставки лекарств, поршни шприцев, катетеры, компоненты клапанов для систем управления жидкостями и мягкие, эластичные компоненты для хирургических инструментов.

Автомобильная среда требует устойчивости к экстремальным температурам, вибрациям и жидкостям.

Примеры: уплотнения разъёмов для жгутов проводов, прокладки для компонентов двигателя и трансмиссии, защитные чехлы для датчиков, виброгасители и гибкие диафрагмы для систем регулирования давления.

LSR обеспечивает водонепроницаемость, долговечность и мягкость на ощупь.

Примеры: уплотнения и прокладки для умных часов и защищённых телефонов, мягкие на ощупь кнопки на пультах дистанционного управления, гибкие клавиатуры, детские соски-пустышки и соски, а также высококачественная кухонная утварь, такая как лопатки и формы для выпечки.

В сложных промышленных условиях LSR обеспечивает долговременную стабильность и герметичность.

Примеры: прокладки для уличных светодиодных светильников, уплотнения для промышленных насосов, диафрагмы для клапанов давления и защитные крышки для чувствительного оборудования.

② Температурная стойкость: Стабильность в широком диапазоне температур, обычно от -50°C до +200°C, а в специальных сортах - и того больше.

③ Химическая и ультрафиолетовая устойчивость: Устойчивость к воде, озону, УФ-излучению и широкому спектру химических веществ.

④ Набор для низкого сжатия: Детали возвращают свою первоначальную форму после длительного сжатия, что делает их превосходными для уплотнений и прокладок.

⑤ Электрическая изоляция: Обладает высокой диэлектрической прочностью.

Основное различие - термореактивные и термопластичные материалы. ЛСР подвергается химической реакции отверждения в горячей форме, в то время как термопласты плавятся и застывают в холодной форме. Детали из LSR гибкие и термостойкие, в то время как термопласты обеспечивают жесткость и прочность.

Для компрессионного формования обычно используется каучук высокой консистенции (HCR), похожий на глину. Это более медленный, трудоемкий процесс с менее точным контролем материала, приводящий к большим отходам материала и большему количеству вспышек. Литье LSR автоматизировано, быстрее, чище и лучше подходит для сложных геометрических форм и крупносерийного производства.

Жидкая силиконовая резина (LSR) для литья под давлением

Каковы основные характеристики и свойства ЛСР?

В чем заключается основной процесс литья под давлением ЛСР?

Каковы ключевые моменты при формовке LSR?

Каковы лучшие практики проектирования деталей из LSR?

4. Используйте гибкость LSR для поднутрений: простые поднутрения часто можно отливать без сложных боковых механизмов, поскольку гибкую деталь можно «снять» с пресс-формы. Обсудите сложные конструкции поднутрений с вашим изготовителем пресс-форм, чтобы убедиться в их осуществимости.

5. Проектирование для надлежащей вентиляции: При проектировании детали учитывайте, где будут последние точки заполнения. Это естественные места для вентиляционных каналов.

6. Предусмотрите угол наклона: Хотя LSR гибок, угол наклона не менее 1 градуса упрощает выталкивание, сокращает время цикла и минимизирует напряжение в детали при извлечении.

Каковы общие проблемы при литье LSR и их решения?

Каковы сопутствующие технологии и концепции?

Понимание этих свойств является ключом к выбору правильной марки LSR для вашего применения.

Процесс формовки LSR - это симфония точности и контроля. Вот пошаговое описание рабочего процесса:

1. Подача материала: процесс начинается с двух отдельных ёмкостей, обычно 20-литровых вёдер или 200-литровых бочек, содержащих компонент A и компонент B жидкого силикона.

Успешное литье LSR зависит от внимательного отношения к трем ключевым областям: дизайн детали, дизайн формы и выбор материала.

① Толщина стенки: Стремитесь к равномерной толщине стенки для обеспечения стабильного отверждения и предотвращения утяжин. Переходы между разными толщинами должны быть плавными.

② Линия разъема: место, где смыкаются две половины пресс-формы. Ее расположение критически важно для эстетики, функционирования пресс-формы и предотвращения облоя.

③ Вентиляция: из-за чрезвычайно низкой вязкости LSR и высокой скорости впрыска воздух легко может защемляться. Вентиляционные каналы — это крошечные каналы (глубиной 0.005mm – 0.02mm), которые должны быть точно выполнены по линии разъёма, чтобы выпускать воздух, но не силикон.

④ Углы наклона: рекомендуется небольшой уклон (1-2 градуса) на вертикальных стенках для облегчения извлечения детали из формы.

① Холодноканальная система: в отличие от горячеканальных систем для термопластов, пресс-формы для LSR часто используют холодноканальную систему. Каналы, подающие материал в полости, поддерживаются в охлажденном состоянии, чтобы предотвратить отверждение LSR до его поступления в деталь. Это минимизирует отходы материала.

Следуйте этим рекомендациям, чтобы создавать детали, оптимизированные с точки зрения технологичности и производительности.

1. Поддерживайте равномерную толщину стенок: идеальная толщина стенок для деталей из LSR обычно составляет от 0.5 мм до 3 мм. Равномерность предотвращает неравномерную усадку и внутренние напряжения.

2. Используйте большие радиусы: избегайте острых внутренних углов. Добавление радиуса (не менее 0.5 от толщины стенки) улучшает течение материала, снижает концентрацию напряжений и повышает прочность детали на разрыв.

3. Стратегически размещайте линии разъема: работайте с вашим изготовителем пресс-форм, чтобы разместить линию разъема на некритичной или скрытой поверхности и минимизировать ее влияние на внешний вид.

① Химия силикона (аддитивное отверждение против пероксидного): LSR использует систему аддитивного отверждения с платиновым катализатором. Этот процесс очень чистый, быстрый и не образует побочных продуктов. Он превосходит пероксидные системы отверждения, применяемые для некоторых HCR, которые могут оставлять остатки и требуют более тщательного дополнительного отверждения.

② CAD/CAM: программное обеспечение автоматизированного проектирования (CAD) используется для создания 3D-модели детали. Затем программное обеспечение автоматизированного производства (CAM) преобразует этот проект в инструкции для станков, которые изготовят пресс-форму.

③ Изготовление пресс-форм (ЧПУ и электроэрозия): высокоточные стальные пресс-формы для LSR изготавливаются с помощью обработки с ЧПУ (числовое программное управление) для общего формообразования и электроэрозионной обработки (EDM) для создания мелких деталей, острых углов и сложных текстур, которые трудно фрезеровать.

① Дополнительное отверждение (пост-отверждение): Хотя LSR полностью отверждается в форме, некоторые детали, особенно для медицинских и пищевых применений, проходят стадию дополнительного отверждения. Она заключается в нагреве деталей в печи в течение нескольких часов для удаления остаточных летучих органических соединений (ЛОС) и обеспечения максимальной стабильности и инертности.

2. Дозирование и подача: специализированный дозирующий блок на литьевой машине использует насосы для забора компонентов A и B из их емкостей в точном соотношении 1:1 по объему. Если требуется цвет, третий поток цветной пасты точно дозируется в систему.

3. Смешивание: компоненты A и B (и любой краситель) подаются в статический смеситель. Это устройство содержит ряд спиральных элементов, которые многократно разделяют и вновь объединяют потоки материала, обеспечивая идеально однородную смесь без внесения тепла или воздуха.

4. Инъекция: смешанный, неотвержденный LSR подается в цилиндр впрыска, который охлаждается водой для предотвращения преждевременного отверждения. Затем шнек или плунжер впрыскивает точную «дозу» материала через охлаждаемое сопло и систему каналов в нагретые полости пресс-формы.

5. Отверждение (вулканизация): Пресс-форма нагревается до температуры от 150°C до 200°C (300°F – 390°F). Это интенсивное тепло инициирует реакцию сшивания, катализируемую платиной. Жидкий силикон быстро превращается в твёрдую эластичную резиновую деталь всего за 20-60 секунд.

6. Извлечение из пресс-формы и выталкивание: После завершения отверждения пресс-форма открывается. Благодаря гибкости LSR детали часто можно извлекать даже при наличии поднутрений, иногда с помощью выталкивающих штифтов или роботизированной автоматизации. Следующий цикл начинается немедленно.

② Литниковая система: точка, где материал входит в полость. Расположение и размер литника должны быть оптимизированы для обеспечения плавного, равномерного заполнения и предотвращения косметических дефектов на конечной детали.

③ Герметизация пресс-формы: половины пресс-формы должны идеально смыкаться, чтобы предотвратить вытекание низковязкого LSR, вызывающего облой. Это требует исключительно точной механической обработки компонентов пресс-формы.

① Твердость: подбирайте дюрометр в соответствии с потребностью применения в гибкости или жесткости.

② Среда: будет ли деталь подвергаться воздействию химических веществ, УФ-излучения или экстремальных температур? Выберите соответственно стандартную, фторсиликоновую или другую специальную марку.

③ Нормативные требования: требует ли применение соответствия медицинским (USP Class VI) или пищевым (FDA) нормам?

② Криогенное удаление облоя: для применений, требующих идеальных кромок без облоя, детали можно галтовать в жидком азоте. Экстремальный холод делает тонкий облой хрупким, заставляя его чисто отламываться, в то время как основное тело детали остаётся гибким и неповреждённым.

③ Сборка и автоматизация: готовые детали из LSR часто интегрируются в более крупные узлы. Стабильность и точность литья под давлением делают их идеальными для автоматизированных сборочных линий.

① Компрессионное и трансферное формование силикона: Эти процессы используют резину высокой консистенции (HCR) и лучше подходят для мелкосерийного производства, более простых геометрий или очень крупных деталей. Как правило, они медленнее и менее точны, чем литьё LSR.

② 3D-печать силиконом: Развивающаяся технология, которая позволяет быстро прототипировать и создавать очень сложные, индивидуальные детали без необходимости оснастки. Хотя в настоящее время она медленнее и дороже для массового производства, это отличный инструмент для валидации конструкции и мелкосерийного производства.