硅膠模具的設(shè)計制作流程及常見問題
硅膠模具的設(shè)計制作流程及常見問題
液態(tài)硅橡膠模具的七大設(shè)計要點：
熱固性液態(tài)硅橡膠(LSR)壓注模具的結(jié)構(gòu)，總的來說，跟熱塑性膠料所用的模具結(jié)構(gòu)相似，但也有不少顯著差別。例如，LSR膠料一般粘度較低，因而充模時間很短，即使在很低的注射壓力下也是如此。為了避免空氣滯留，在模具中設(shè)置良好的排氣裝置是至關(guān)重要的。
另外，LSR膠料在模具內(nèi)不會像熱塑性膠料那樣收縮，它們往往遇熱膨脹，遇冷輕微收縮。因而，其制品并不總是如所期望的那樣留在模具的凸面上，而是滯留在表面積較大的模腔內(nèi)。
一.收縮率
雖然LSR并不會在模內(nèi)收縮，但它們在脫模和冷卻后，常常會收縮2.5%-3%。至于究竟收縮多少，在一定程度上取決于該膠料的配方。不過，從模具角度考慮，收縮率可能受到幾種因素的影響，其中包括模具的溫度、膠料脫模時的溫度，以及模腔內(nèi)的壓力和膠料隨后的壓縮情況。
注射點的位置也值得斟酌，因為膠料流動方向的收縮率，通常比與膠料垂直流動方向的收縮率大一些。制品的外形尺寸對其收縮率也有影響，較厚的制品的收縮率一般要比較薄者小。如果需進行二次硫化，則可能再額外地收縮。
二.分型線
確定分型線的位置是設(shè)計硅橡膠壓注模具的前幾個步驟之一。
由于LSR粘度較低，分型線必須精確，以免造成溢膠。即便如此，在定型的制品上還常能看見分型線。脫模 受制品的幾何尺寸和分型面位置的影響。將制品設(shè)計成稍有倒角，有助于保證制品對所需的另一半模腔有一致的親合力。
三.排氣
排氣主要是通過位于分型線上的槽溝來實現(xiàn)的，這樣的槽溝必經(jīng)處在壓注膠料最后到達的區(qū)域內(nèi)。這樣有助于避免內(nèi)部產(chǎn)生氣泡和降低膠接處的強度損失。
隨著LSR的注入，滯留在模腔內(nèi)的空氣在模具閉合時被壓縮，然后隨著充模過程而通過通氣槽溝被排出。空氣如果不能完全排出，就會滯留在膠料內(nèi)(這樣往往會造成制品部分露出白邊)。通氣槽溝一般寬度為l-3mm，深度為0.004-0.005mm。
在模具內(nèi)抽真空，可創(chuàng)造最佳的排氣效果。這是通過在分型線上設(shè)計一個墊圈，并用真空泵迅速將所有的模腔抽成真空來實現(xiàn)的。一旦真空達到額定的程度，模具即完全閉合，開始壓注。有些注射模壓設(shè)備容許在可變化的閉合力下操作，這使加工者可以在低壓下閉合模具，直到模腔的90%-95%被LSR充滿(使空氣更容易排出)，然后切換成較高的閉合力，以免硅橡膠膨脹而發(fā)生溢膠。
四.注射點
模壓LSR時采用冷流道系統(tǒng)，可最大限度地發(fā)揮這種膠料的優(yōu)點，并可將生產(chǎn)效率提升至最高限度。以這么一種方式來加工制品，就不必去掉注膠道，從而避免增加作業(yè)的勞動強度，有時還可避免材料的大量浪費。在許多情況下，注膠道結(jié)構(gòu)還可縮短操作時間。
膠料注射嘴由針形閥來作正向流控制，目前，許多制造廠商可將帶氣控開關(guān)的注射嘴作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備提供，并能將其設(shè)置在模具內(nèi)的各個部位。有些模具制造商專門研制出了一種開放式冷流道系統(tǒng)，其體積非常之小，以致要在極其有限的模具空間內(nèi)設(shè)置多個注射點(進而充滿了整個模腔)。這項技術(shù)在無需使膠注口分離的情況下，使大量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)硅橡膠制品成為可能。
如果采用冷流道系統(tǒng)，那么重要的是在熱的模腔和冷的流道之間形成有效的溫度間隔。若流道太熱，膠料可能在注射前便開始硫化;但是，若冷卻得太急，它就會從模具的澆口區(qū)吸收太多的熱，導(dǎo)致不能完全硫化。
對于用常規(guī)的注澆道(如潛入式澆道和錐形澆道)注射的制品，適宜采用小直徑注膠口加料(加料口直徑通常為0.2-0.5mm)來澆注。低粘度的LSR膠料如同熱塑性膠料一樣，平衡流道系統(tǒng)顯得十分重要，只有這樣，所有的模腔才會被膠料均勻地注滿。利用設(shè)計流道系統(tǒng)的模擬軟件，可以大大簡化模具的研制過程，并通過充模試驗證明其有效性。
五.脫模
通過硫化的液體硅橡膠容易粘附在金屬的表面，制品的柔韌性會使其脫模困難。而LSR擁有的高溫撕裂強度能使之在一般條件下脫模，即使較大的制品也不會被損傷。最常見的脫模技術(shù)包括脫模板脫模、脫模銷脫模和氣力脫模。其它常見的技術(shù)有輥筒刮模、導(dǎo)出板脫模和自動御模。
使用脫模系統(tǒng)時，必須使其保持在高精度范圍內(nèi)。若頂推銷與導(dǎo)銷套之間的間隙太大，或者部件因長時間磨損而間隙變大，就可能造成溢膠。
倒錐形或蘑菇形頂推銷的效果甚佳，因為它允許采用較大的接觸壓力，便于改善密封性。
六.模具材料
模具托板常用非合金工具鋼(No.1.1730，DIN code C45W)制成，-210℃高溫的模具托板，考慮到抗沖擊性，應(yīng)當(dāng)用預(yù)回火鋼(No.1.2312，DIN code 40CrMn-MoS86)制造。對于設(shè)置模腔的模具托板，應(yīng)采用經(jīng)氮化或回火熱處理的模具鋼制造，以確保其耐高溫性能。
對填充量高的LSR，如耐油級LSR，推薦采用硬度更高的材料來制造模具，例如，光亮的鍍鉻鋼或為此用途專門研制的粉末金屬(No.1.2379，DIN code X155CrVMo121)。設(shè)計高磨損材料模具時，應(yīng)該將那些承受高磨擦的部件設(shè)計成可更換的形式，這樣就不用更換整個模具了。
模腔內(nèi)表面對制品的光潔度影響甚大。最明顯的是，定型制品將同模腔表面完全吻合。透明制品用模具應(yīng)采用拋光的鋼材制造，經(jīng)過表面處理的鈦/鎳鋼耐磨性極高，而聚四氟乙烯(PTFE)/鎳則能使脫模更加容易。
七.溫度控制
一般來說，LSR的模壓以采用電加熱方式為宜，通常是采用帶形加熱器、筒形加熱器或加熱板加熱。關(guān)鍵的是要使整個模具的溫度場均勻分布，以促進LSR均勻固化。在大型模具上，最經(jīng)濟有效的加熱法當(dāng)推油溫控制加熱。
用絕熱板包覆模具，有利于減少熱損失。熱模任何部位的不適宜，都可能使之在各操作工序之間遭受大的溫度波動，或造成跑氣。如果表面溫度降得過低，膠料固化速度就會減慢，這往往會使制品無法脫模，引起質(zhì)量問題。加熱器和分型線之間應(yīng)保持一定的距離，以防止模板彎翹變形，在成品上形成溢膠毛邊。
若設(shè)計冷流道系統(tǒng)的模具，熱端和冷端之間必須確保完全隔開?？梢圆捎锰刂频拟伜辖?/span>(如3.7165[TiA16V4])制造，這是因為與別的鋼材相比，其導(dǎo)熱性低得多。對于一個整體的模具加熱系統(tǒng)而言，隔熱板應(yīng)設(shè)置在模具與模具托板之間，以使熱損失最小。
恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計和構(gòu)思可確保LSR壓注成型，在此，模具十分重要。上述模具設(shè)計原則，旨在使膠料充滿模腔，縮短固化時間，成品質(zhì)量上乘，產(chǎn)量高，從而使硅橡膠加工者獲得良好的經(jīng)濟效益。
硅膠模具的制作流程
開模形式的選擇和模線的選擇非常重要，一是為了取模方便，二是模線應(yīng)選在不影響產(chǎn)品的整體效果，三是不影響產(chǎn)品質(zhì)量，比如水景系列產(chǎn)品的模線位置太高，封模線時要的料多，產(chǎn)品開裂就容易出現(xiàn);四是減少流程操作工序，比如開一半模。
為防止硅膠四處流動把模種用木方或木板固定在一個規(guī)則范圍中，開片模時用木板和油泥隔開先開的那一部分，要求油泥與模種間沒有縫隙，油泥表面光滑平整。
在上述工作準(zhǔn)備完以后，接著在石膏?；蚰７N上涂上凡士林或噴上脫模劑，光滑產(chǎn)品要求用干凈的純棉布沾上凡士林均勻地涂在模種上，保持30分鐘使模種充分吸收凡士林，再用干凈的純棉布把模種表面擦干凈，要求表面光亮;而有肌理的產(chǎn)品只要均勻地涂上凡士林就可以了按配方將硅膠調(diào)好。硅膠調(diào)配時應(yīng)按不規(guī)則方向進行攪拌，使固化劑和硅膠充分混勻，盡量減少空氣混入膠內(nèi)，光滑產(chǎn)品最好在涂第一層膠時抽一次真空，真空度要求-0.1Mpa時保持7-8秒鐘。
硅膠配好后應(yīng)及時制模。將膠液用滴流的方式倒在模種的最高部位，讓其自然流淌，流不到位的地方用油畫筆刷到位，如果是片模硅膠不但充滿整個產(chǎn)品而且膠泥上也要刷均勻。每一個產(chǎn)品至少刷三層硅膠每一層硅膠的厚度為1mm，在刷硅膠的過程中，要求每一層固化后才能刷另外一層，在刷第三層時要在第二層上面加一層紗布來增加硅膠的強度。整個模具硅膠部分根據(jù)產(chǎn)品的大小不同的要求厚度控制在3-4mm，寬度不大于產(chǎn)品寬度60mm。硅膠開始凝固時間為20分鐘。
1、將母模洗凈晾干，作光滑處理(可打一層脫模蠟或涂刷一遍脫模劑)
2、將500-1000克模具硅橡膠(模具硅膠、模具膠、硅橡膠、硅膠)盛如塑膠盆備用;
3、將硬化劑按重量比(一般是1.5-2.5%)稱量后加入容器中進行混合，充分攪拌均勻;
4、視情況(尤其第一層)加入一定量硅膠稀釋劑。直至混合均勻為止，一般3-5分鐘。
5.模具硅橡膠(模具硅膠、模具膠、硅橡膠、硅膠)與硬化劑混合后，室溫下即進行反應(yīng)，并釋放低分子醇，為使醇分子脫離膠體，需在負壓下排泡1-3分鐘。也可不用借助設(shè)備(主要視模具師的操作經(jīng)驗而定)
6、多層涂刷片模，應(yīng)遵循內(nèi)、中、外同時固化為宜。固化劑用量相對少時，反應(yīng)時間加長，反應(yīng)充分，膠體就好，因此固化劑用量最好是內(nèi)少外多。涂刷時待第一層(內(nèi)層)干后再刷第二層。操作時間30-50分鐘，拆模時間10-15小時。養(yǎng)護時間24小時。注意涂刷第一、二層后最好加如模具布，這樣可大大提高模具使用壽命(但是切不可用玻璃纖維布，否則容易造成分層而使整個模具報廢)
7、立體灌注模，一般以10-15小時固化為好。
軟模具制作完成后還要制作石膏或者玻璃鋼外套來支撐硅膠軟模注意：1、模線選擇：選擇在不影響產(chǎn)品外觀的位置;選擇在灌漿后容易加工的位置;選擇模具本身易于拆模的位置;選擇產(chǎn)品不易變形的位置2、切不可為趕生產(chǎn)進度而盲目加大硬化劑的用量，否則將極大減低硅膠模具的使用壽命。
模具硅膠應(yīng)用中遇到的常見問題
1．模具硅膠為什么會出現(xiàn)翻模次數(shù)少？
在制作模具過程中添加了太多的硅油，硅油破壞了硅膠的分子量，所以模具會出現(xiàn)翻模次數(shù)少不耐用等現(xiàn)象。如果說做小件產(chǎn)品花紋比較復(fù)雜的產(chǎn)品，用硬度大的硅膠來開模，就會出現(xiàn)翻模次數(shù)少的現(xiàn)象，因為硅膠過硬的時間會很脆，容易折斷。相反，如果做搭建產(chǎn)品而用硬度小的硅膠來做模具，那結(jié)果同樣會是不如人意的。因為硅膠太軟，它的拉力和撕裂強度會降低，做出來的模具會變形，所以翻模次數(shù)就會降低。模具膠本身質(zhì)量都很好，硅膠沒有好壞之分，只有適合與不適合。我們要采用適合產(chǎn)品硬度大小的硅膠來制作模具就不會出現(xiàn)這種狀況了。
2.為什么模具硅膠會出現(xiàn)燒模的現(xiàn)象？
因為不飽和樹脂和樹脂產(chǎn)品加了過氧化物的固化劑以后，遇樹脂反應(yīng)會產(chǎn)生大量的熱量，一般樹脂固化時間為3分鐘，所以3分鐘后要盡快脫模，才能夠防止硅膠模具不會產(chǎn)生燒模的現(xiàn)象。
3.為什么模具硅膠會出現(xiàn)表干里不干的現(xiàn)象？
模具硅膠是屬于縮合型硅膠，它是靠吸收空氣中的水份而固化的，硅膠在制做的過程當(dāng)中，把水份蒸干了，而沒有調(diào)入適量的水份，就會出現(xiàn)此現(xiàn)象。解決方案：這個現(xiàn)象不屬于產(chǎn)品質(zhì)量問題，而是因為沒有控制水份，提升硅膠的儲存期，保質(zhì)期長久才會出現(xiàn)些現(xiàn)象，只要在使用硅膠的時候，適量添加0.05%水份，攪拌均勻就可以解決些狀況了。
4.為什么模具硅膠會出現(xiàn)拉力差的現(xiàn)象？
因為客戶在制作模具的過程中，為了減小硅膠的粘度，使硅膠容易操作而在硅膠中大量的添加了硅油，這樣就會使硅膠變得很軟，產(chǎn)生不耐拉，撕裂強度降低，拉力變差的現(xiàn)象，從而造成模具不耐用，使用壽命短，翻模次數(shù)少等現(xiàn)象。
5.為什么模具會出現(xiàn)冒油狀況？
模具硅膠本身是不會冒油的，出現(xiàn)冒油就是因為在操作過程中添加了復(fù)合型硅油(硅油與白礦油的復(fù)配體)，因為白礦油是石油化工產(chǎn)品，不是硅油。
6.為什么模具會產(chǎn)生不耐酸堿，不耐老化的現(xiàn)象？
在制作硅膠模具的過程中，我們建議客戶最好不加任何硅油，如果需要的話，硅油添加量最多不要超過5%～10%。因為硅油的添加量過多會破壞硅膠的分子量，所以做出來的模具會產(chǎn)生不耐酸堿，不耐老化的現(xiàn)象。
7．為什么模具硅膠做出來的模具會出現(xiàn)表面有痕跡，條紋，不光滑等現(xiàn)象？
出現(xiàn)這種現(xiàn)象是要復(fù)制的產(chǎn)品或模型沒有進行打磨或拋光的緣故。因為實際上模型或產(chǎn)品本身是不夠光滑或完美，所以要復(fù)制的產(chǎn)品或模型如果沒有經(jīng)過打磨或拋光，再好的硅膠做的模具也會不美觀、不夠光滑。還有一種情況就是，在打脫模劑的時候，沒有涂刷均勻也會造成模具不光滑。
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