Apa saja langkah-langkah yang terlibat dalam proses pencetakan injeksi logam enkapsulasi silikon cair?

Cetakan injeksi logam berlapis silikon cair-(pencetakan terintegrasi antara silikon cair dan sisipan logam) adalah proses di mana silikon cair (LSR) disuntikkan ke dalam cetakan pada suhu dan tekanan tinggi menggunakan mesin cetakan injeksi, lalu digabungkan dengan sisipan logam yang telah ditempatkan sebelumnya dan mengeras untuk membentuk produk komposit. Inti dari proses ini adalah memastikan ikatan yang kuat antara logam dan silikon, akurasi dimensi, dan kualitas penampilan. Langkah-langkah proses spesifiknya adalah sebagai berikut:

Produksi Otomatis Silikon Cair-Cetakan Injeksi Logam Berlapis
I. Tahap Persiapan Awal

1. Desain dan Seleksi Sisipan Logam

Berdasarkan persyaratan fungsional produk, tentukan bahan (misalnya, baja tahan karat, paduan aluminium, besi), bentuk (cadangan ruang untuk enkapsulasi silikon untuk menghindari konsentrasi tegangan yang disebabkan oleh sudut tajam), dan toleransi dimensi (biasanya dikontrol dalam ±0,02 mm untuk memastikan kompatibilitas cetakan).

Permukaan sisipan harus memiliki- "struktur penguat ikatan" yang sudah dipesan sebelumnya, seperti alur dangkal, tonjolan, atau benang (untuk membantu penahan mekanis dan meningkatkan adhesi silikon).

2. Pemilihan dan Persiapan Resin Silikon Cair (LSR).

Pemilihan: Pilih LSR yang sesuai berdasarkan persyaratan kinerja produk (misalnya kekerasan, ketahanan suhu, ketahanan korosi). Misalnya, LSR tingkat medis harus memenuhi standar FDA, sedangkan LSR tingkat industri harus tahan minyak dan tahan penuaan.

Pengolahan Bahan Baku:

Timbang dua-komponen LSR (komponen A mengandung perekat dasar + katalis, komponen B mengandung perekat dasar + bahan pengikat silang) sesuai dengan perbandingan (umumnya 1:1 atau 10:1). Kesalahannya harus kurang dari atau sama dengan 0,5% (ketidakseimbangan rasio akan menyebabkan vulkanisasi tidak lengkap atau kekerasan/kelembutan berlebihan).

Pencampuran dan Pengadukan: Gunakan mixer khusus untuk mengaduk dengan kecepatan rendah selama 3-5 menit, kemudian aduk dengan kecepatan tinggi selama 5-10 menit untuk memastikan keseragaman (hindari perbedaan kinerja lokal).

Degassing Vakum: Degassing dalam vakum -0,095MPa selama 5-15 menit untuk menghilangkan udara yang masuk selama pencampuran (gelembung udara akan menyebabkan daya rekat tidak mencukupi dan kekuatan produk berkurang).

II. Pra-perawatan Sisipan Logam (Langkah Kritis)

Kondisi permukaan logam secara langsung mempengaruhi daya rekat perekat silikon. Diperlukan proses-langkah "pembersihan + aktivasi + pengerasan":

1. Degreasing dan Penghilangan Minyak

Tujuan: Untuk menghilangkan minyak pemotongan,-minyak pencegah karat, sidik jari, dan bahan organik lainnya dari permukaan logam (gemuk dapat mengisolasi silikon dari logam, sehingga menyebabkan delaminasi).

Metode:

Pembersihan Ultrasonik: Gunakan bahan pembersih netral (seperti pembersih gemuk alkali) untuk pembersihan ultrasonik pada suhu 60-80 derajat selama 10-20 menit (cocok untuk bagian struktural yang kompleks; getaran frekuensi tinggi menghilangkan noda minyak kecil).

Penyekaan Pelarut: Untuk bagian-bagian kecil yang presisi, rendam dalam alkohol atau isopropil alkohol lalu lap dengan-kain bebas serabut (hindari menggores permukaan).

Kriteria Penerimaan: Lapisan air terus menerus pada permukaan (tetesan air tidak berbutir), yaitu, "Uji lapisan air lulus".

2. Pengerasan Permukaan

Tujuan: Untuk meningkatkan kekasaran permukaan (nilai Ra dikontrol antara 1,6-6,3μm) dan meningkatkan daya rekat mekanis melalui "interlocking fisik" (silikon mengisi lubang untuk membentuk struktur penahan).

Metode:

Sandblasting: Gunakan partikel abrasif alumina 80-120 mesh pada tekanan 0,3-0,5MPa untuk meledakkan permukaan, sehingga menghasilkan permukaan kasar yang seragam (perhatian harus dilakukan untuk melindungi area yang tidak dienkapsulasi untuk menghindari penyimpangan dimensi).

Etsa Kimia: Untuk logam inert seperti baja tahan karat, gunakan larutan etsa asam (seperti campuran asam fluorida dan asam nitrat) untuk mengetsa permukaan, menciptakan ketidakteraturan mikroskopis (cocok untuk bagian presisi; kedalaman etsa harus dikontrol hingga Kurang dari atau sama dengan 0,05 mm).

3. Aktivasi Permukaan (Opsional tetapi Direkomendasikan)

Tujuan: Untuk membentuk "lapisan transisi" pada permukaan logam melalui aksi kimia, meningkatkan afinitas kimia antara silikon dan logam (terutama untuk logam inert seperti baja tahan karat dan paduan aluminium).

Metode:

Pelapisan dengan bahan penggandeng silan (misalnya, KH-550, KH-560): Encerkan bahan penggandeng (konsentrasi 2%-5%), tutupi permukaan logam dengan cara direndam, disemprotkan, atau diseka, dan dikeringkan pada suhu 60-80 derajat selama 15-30 menit untuk membentuk lapisan ikatan tingkat molekul.

Perawatan plasma: Membombardir permukaan dengan oksigen atau plasma argon (daya 500-1000W) selama 30-60 detik untuk memasukkan gugus aktif seperti gugus hidroksil dan karboksil, sehingga meningkatkan energi permukaan (ramah lingkungan dan bebas residu, cocok untuk produk kelas atas).

AKU AKU AKU. Persiapan dan Debugging Cetakan Silikon Cair

1. Desain dan Pemrosesan Cetakan

Cetakan harus memenuhi persyaratan berikut:

Penempatan sisipan yang tepat: Perbaiki sisipan dengan pin pemosisian, magnet, atau klem untuk memastikan tidak ada perpindahan selama pencetakan injeksi (toleransi posisi kurang dari atau sama dengan 0,01 mm).

Desain Pelari dan Ventilasi: Pelari harus mulus dengan luas penampang yang berubah secara bertahap (untuk mencegah penumpukan silikon). Kedalaman alur ventilasi harus 0,02-0,05 mm (untuk mencegah udara terperangkap menyebabkan gosong atau silikon tidak mencukupi).

Tahan Suhu: Bahan cetakan harus baja cetakan kerja panas S136 atau H13 (tahan terhadap suhu di atas 180 derajat, tahan korosi), dan permukaannya harus dipoles hingga Ra0,02-0,05μm (untuk memastikan permukaan silikon halus).

2. Perlakuan Awal Cetakan

Pembersihan: Seka rongga cetakan, pelari, dan komponen pemosisian dengan alkohol untuk menghilangkan minyak dan serbuk logam (untuk menghindari kontaminasi silikon atau menggores produk).

Menerapkan Bahan Pelepas (Opsional): Untuk rongga yang kompleks, sejumlah kecil bahan pelepas khusus silikon (seperti yang berbahan dasar silikon) dapat disemprotkan, namun jumlahnya harus dikontrol (jumlah yang berlebihan akan mengurangi daya rekat antara silikon dan logam).

Pemanasan awal: Naikkan suhu cetakan hingga 120-180 derajat (dikontrol oleh pengontrol suhu cetakan, dengan perbedaan suhu kurang dari atau sama dengan ±5 derajat untuk memastikan vulkanisasi seragam).

IV. Cetakan Injeksi dan Vulkanisasi

Proses pencetakan injeksi dan vulkanisasi diselesaikan menggunakan mesin cetak injeksi silikon cair:

1. Masukkan Pemosisian

Peralatan manual atau otomatis menempatkan sisipan logam yang telah diolah sebelumnya ke dalam slot posisi cetakan, memastikan tidak ada kemiringan atau kelonggaran (deviasi posisi harus Kurang dari atau sama dengan 0,1 mm, jika tidak maka akan terjadi lapisan silikon yang tidak rata).

Sisipan logam besar dapat dipanaskan terlebih dahulu hingga 60-80 derajat (untuk mengurangi fluktuasi suhu cetakan dan mencegah pengeringan dini silikon saat bersentuhan dengan logam dingin).

2. Penutupan dan Injeksi Cetakan

Cetakan ditutup (gaya penjepit dihitung berdasarkan luas proyeksi produk, biasanya 50-200kN), dan sekrup mesin cetak injeksi menyuntikkan LSR yang telah dihilangkan gasnya ke dalam rongga cetakan melalui pelari.

Kontrol Parameter:

Tekanan Injeksi: 5-30MPa (Tekanan tinggi untuk bagian berdinding tipis, tekanan rendah untuk bagian berdinding tebal untuk mencegah perpindahan sisipan).

Kecepatan Injeksi: 10-50mm/s (Kecepatan yang terlalu cepat dapat menyebabkan udara terperangkap, kecepatan yang terlalu lambat dapat menyebabkan pengerasan dini pada silikon pada pelari).

Jumlah Injeksi: Kontrol yang tepat sangat penting (terlalu banyak akan mengakibatkan luapan, terlalu sedikit akan menyebabkan bahan tidak mencukupi), biasanya 5%-10% lebih banyak dari volume rongga (untuk mengkompensasi penyusutan vulkanisasi).

3. Vulkanisasi dan Curing

Silikon mengalami reaksi ikatan silang-pada suhu cetakan yang tinggi (120-180 derajat ), proses pengawetan secara bertahap (waktu vulkanisasi disesuaikan menurut ketebalan produk: kira-kira 10-15 detik untuk ketebalan 1 mm, meningkat 5-10 detik untuk setiap tambahan 1 mm).

Tekanan Penahan: Pertahankan tekanan penahan 5-10MPa selama vulkanisasi (untuk mencegah lekukan yang disebabkan oleh penyusutan silikon).

V. Pasca-pemrosesan dan Inspeksi

1. Pembongkaran dan Pemangkasan

Setelah cetakan dibuka, keluarkan produk menggunakan pin ejektor atau lengan robot (hindari gaya tarik untuk mencegah silikon robek atau sisipan logam terlepas).

Pemangkasan: Hapus kelebihan silikon menggunakan pisau atau mesin pemangkasan kriogenik (-penggetasan lampu kilat suhu rendah 30 derajat) (ketebalan lampu kilat harus Kurang dari atau sama dengan 0,1 mm untuk memastikan tampilan yang dapat diterima).

2. Vulkanisasi Sekunder (Opsional)

Untuk produk yang memerlukan ketahanan suhu tinggi dan bahan mudah menguap yang rendah (misalnya medis, food grade), diperlukan vulkanisasi sekunder dalam oven: dipanggang pada suhu 180-200 derajat selama 2-4 jam (untuk menghilangkan sisa molekul kecil dan meningkatkan stabilitas kinerja).

3. Pemeriksaan Kualitas

Penampilan: Periksa permukaan silikon apakah ada gelembung, goresan, perekat yang hilang, dan sisipan logam yang terbuka.

Dimensi: Gunakan mesin pengukur koordinat untuk memeriksa dimensi utama (misalnya, ketebalan silikon, panjang total; toleransi harus memenuhi persyaratan gambar).

Adhesi: Lakukan uji pengelupasan (gunakan mesin uji tarik untuk menarik antarmuka silikon dan logam secara vertikal; kekuatan pengelupasan harus lebih besar dari atau sama dengan 1,5 N/mm, tanpa delaminasi untuk penerimaan).

Kinerja: Uji ketahanan suhu (siklus -60 derajat ~ 200 derajat), tahan air (IP67/IP68), dan ketahanan penuaan (uji penuaan UV) sesuai kebutuhan.

Ringkasan Kunci

Perlakuan awal logam sangat penting untuk memastikan daya rekat (pembersihan, pengerasan, dan aktivasi semuanya penting).

Suhu cetakan, parameter injeksi, dan waktu vulkanisasi harus disesuaikan secara tepat (mempengaruhi kualitas produk dan efisiensi produksi).

Peralatan otomatis (seperti penempatan sisipan robot dan inspeksi otomatis) dapat meningkatkan stabilitas produksi massal.

Proses ini banyak digunakan dalam komponen elektronik (seperti selongsong konektor kedap air), perangkat medis (seperti selongsong pelindung jarum infus), dan suku cadang otomotif (seperti cincin penyegel sensor), dan bidang lainnya.