Khuôn ép nén silicon

Bạn chưa biết nên chọn phương pháp sản xuất silicone nào? Tôi sẽ giới thiệu cho bạn một phương pháp sản xuất phổ biến. Ép nén silicone là một quy trình sản xuất silicone được sử dụng rộng rãi. Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ giới thiệu về ép nén, quy trình làm việc, các thông số sản xuất chính, ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của nó.

Đúc nén là gì?

Ép nén silicone là một quy trình sản xuất silicone. Quy trình này bao gồm việc đổ một lượng hợp chất silicone đã được đo lường vào khuôn đã được gia nhiệt, sau đó tạo áp lực để định hình chi tiết. Khuôn được thiết kế theo hình dạng cụ thể của sản phẩm mong muốn, và silicone sẽ đông cứng dưới tác dụng của nhiệt và áp suất. Phương pháp này mang lại những ưu điểm như tiết kiệm chi phí, độ ổn định kích thước tuyệt vời và tính linh hoạt trong thiết kế, đặc biệt phù hợp cho các lô sản xuất vừa và nhỏ.

Vật liệu nào phù hợp cho ép nén?

Đúc nén silicone chủ yếu sử dụng một số loại vật liệu cụ thể. Mỗi loại có những đặc điểm riêng và phù hợp với các ứng dụng khác nhau.

Ghi chú: Mặc dù Cao su Silicone Lỏng (LSR) cũng là một loại silicone, nhưng nó không phù hợp cho đúc nén. LSR chảy rất dễ dàng và được thiết kế để đúc phun. Trong quá trình đúc nén, độ nhớt thấp của nó có thể khiến việc kiểm soát trở nên khó khăn. Nó có thể tràn ra khỏi đường phân khuôn, khiến nó không phù hợp cho quy trình này.

Khuôn ép nén hoạt động như thế nào?

1. Chuẩn bị vật liệu

• Trộn silicon: Cao su silicon thô được trộn với chất đóng rắn, bột màu và phụ gia gia cường theo tỷ lệ chính xác. Bước này ảnh hưởng trực tiếp đến màu sắc, độ cứng và độ bền của sản phẩm cuối cùng.
• Cắt và Cân: Vật liệu hỗn hợp được cắt thành khối hoặc tấm và cân cẩn thận dựa trên kích thước và trọng lượng của sản phẩm. Quá ít vật liệu có thể dẫn đến các bộ phận không hoàn chỉnh; quá nhiều gây lãng phí và dư thừa vật liệu.
• Tạo hình trước (Tùy chọn): Đối với khuôn phức tạp hoặc nhiều khoang, việc định hình trước vật liệu thành hình dạng gần với khoang giúp cải thiện hiệu quả làm đầy và giảm lượng chảy tràn dư thừa.

2. Chuẩn bị khuôn

• Chất tẩy rửa và giải phóng: Bề mặt khuôn phải sạch và không có bụi. Xịt nhẹ và đều chất chống dính khuôn để đảm bảo quá trình tháo khuôn diễn ra trơn tru, không để lại dấu vết trên sản phẩm.
• Làm nóng khuôn trước: Khuôn được nung nóng đến nhiệt độ đóng rắn cần thiết—thường nằm trong khoảng từ 150°C đến 200°C. Việc nung nóng đều đảm bảo silicone đóng rắn nhanh chóng và đều trong quá trình đúc.

3. Tải chính xác và đóng chặt

• Đặt vật liệu: Các khối silicon được đặt trực tiếp vào khoang khuôn. Vị trí đặt đúng sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác và tính nhất quán của sản phẩm hoàn thiện.
• Đóng và tăng áp: Máy ép sẽ đóng chặt khuôn. Sau đó, áp suất cao, thường từ 10 đến 100 MPa, được áp dụng. Dưới nhiệt độ và áp suất này, silicone sẽ chảy vào mọi ngóc ngách của khoang và đẩy hết không khí bị kẹt ra ngoài. Điều này giúp tránh tạo bọt khí và đảm bảo quá trình đổ đầy hoàn toàn.

4. Bảo dưỡng dưới nhiệt độ và áp suất

Đây chính là nơi phép màu xảy ra. Dưới nhiệt độ và áp suất cao, chất đóng rắn kích hoạt phản ứng liên kết chéo hóa học. Silicone chuyển đổi từ vật liệu mềm, dễ đúc thành vật liệu rắn chắc, đàn hồi.

Thời gian đông cứng phụ thuộc vào độ dày, loại silicon và nhiệt độ. Thông thường, thời gian này dao động từ vài giây đến vài phút.

5. Tháo khuôn và hoàn thiện

Mở khuôn:

Sau khi đông cứng, khuôn được mở ra và phần silicon được lấy ra.

Hậu xử lý:

• Khử nhấp nháy:

Phần silicon thừa xung quanh các cạnh sẽ được loại bỏ để cải thiện vẻ ngoài. Các phương pháp bao gồm cắt thủ công, cắt khuôn, làm mờ bằng nhiệt độ thấp hoặc mài bề mặt.

• Hậu xử lý (Tùy chọn nhưng được khuyến nghị):

Đối với các sản phẩm silicon cao cấp, đặc biệt là silicone dùng trong thực phẩm hoặc y tế, quá trình xử lý sau thường được thực hiện. Sản phẩm được nung trong lò ở nhiệt độ 150–200°C trong vài giờ. Quá trình này cải thiện liên kết chéo, loại bỏ các chất dễ bay hơi còn sót lại, đồng thời tăng độ bền, độ ổn định và khả năng tương thích sinh học.

Vệ sinh và kiểm tra:

Sản phẩm cuối cùng sẽ được làm sạch nếu cần và sau đó được kiểm tra về kích thước, hình thức và hiệu suất để đảm bảo đáp ứng mọi tiêu chuẩn chất lượng.

Yêu cầu về thiết bị và khuôn mẫu cho quá trình ép nén là gì?

Để đạt được hiệu quả và chất lượng cao trong quá trình ép nén silicon, điều quan trọng là phải chọn đúng thiết bị ép khuôn và có khuôn được thiết kế tốt.

Thiết bị đúc

Loại và cách lắp đặt máy ép nén có thể ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và tốc độ sản xuất. Các yêu cầu chính bao gồm:

• Ép dọc hoặc ép ngang: Lựa chọn dựa trên bố trí nhà máy, kích thước sản phẩm và sở thích vận hành. Máy ép đứng tiết kiệm không gian và giúp việc nạp/dỡ thủ công dễ dàng hơn. Máy ép ngang có thể phù hợp hơn với một số thiết lập tự động.
• Kiểm soát nhiệt độ chính xác (±1°C): Quá trình lưu hóa silicone rất nhạy cảm với nhiệt. Một hệ thống duy trì nhiệt độ khuôn trong khoảng ±1°C giúp đảm bảo quá trình lưu hóa đồng đều và chất lượng sản phẩm đồng nhất. Sự thay đổi nhiệt độ có thể dẫn đến hiện tượng lưu hóa dưới mức cần thiết, lưu hóa quá mức hoặc cháy.
• Hệ thống tháo khuôn tự động hoặc hệ thống đẩy khuôn (Tùy chọn): Đối với sản xuất số lượng lớn hoặc hình dạng phức tạp, máy đẩy tự động giúp tăng hiệu quả. Nó giảm thiểu công việc thủ công và giảm nguy cơ làm hỏng các chi tiết trong quá trình tháo lắp.
• Chức năng hút chân không: Máy có hệ thống chân không có thể loại bỏ không khí khỏi khoang khuôn trước khi áp dụng áp lực. Điều này giúp cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm bọt khí và tránh hiện tượng rỗng, đặc biệt hữu ích cho các sản phẩm đòi hỏi hình thức và cấu trúc hoàn hảo.

Mẹo thiết kế khuôn mẫu

Khuôn là trái tim của quá trình ép nén. Một thiết kế tốt sẽ cải thiện độ chính xác, vẻ ngoài và hiệu quả của sản phẩm.

• Rãnh thông gió: Các rãnh thoát khí nhỏ trên đường phân khuôn giúp không khí thoát ra khi silicone lấp đầy khoang khuôn. Điều này giúp giảm nguy cơ tạo bọt khí, bắn keo và vết cháy, đồng thời mang lại bề mặt mịn màng cho sản phẩm.
• Vị trí đường phân cách: Đường phân khuôn ảnh hưởng đến việc cắt bỏ phần vật liệu thừa dễ dàng như thế nào và hình dáng của sản phẩm hoàn thiện. Thiết kế thông minh có thể che giấu đường phân khuôn và giúp việc cắt tỉa dễ dàng hơn. Điều này giúp giảm thời gian lao động và cải thiện hình thức.
• Vị trí đặt silicon trong khoang: Điều này đề cập đến cách silicone lan tỏa và chảy dưới áp suất. Khuôn được thiết kế tốt cho phép silicone lấp đầy khoang một cách đều đặn, tránh các vấn đề như nứt vỡ, biến dạng hoặc các bộ phận không hoàn chỉnh.
• Hệ thống làm mát (Tùy chọn): Mặc dù silicone được xử lý nhiệt, việc bổ sung các rãnh làm mát vào khuôn có thể cải thiện thời gian chu kỳ. Làm mát nhanh sau khi tháo khuôn giúp tăng tốc chu kỳ sản xuất tiếp theo và nâng cao hiệu quả tổng thể.

Ưu điểm của nó là gì?

Tiết kiệm chi phí cho sản xuất khối lượng thấp đến trung bình:

Ép nén silicon tiết kiệm chi phí cho các lô sản xuất vừa và nhỏ, nhờ chi phí ban đầu thấp. Khuôn được sử dụng trong quy trình này đơn giản và rẻ hơn khuôn ép phun, lý tưởng cho các nguyên mẫu, chi tiết tùy chỉnh hoặc sản phẩm có thiết kế chuyên biệt.

Các bộ phận chắc chắn và bền bỉ:

Các bộ phận silicon đúc nén có cấu trúc ổn định và có thể chịu được môi trường khắc nghiệt, nhiệt độ khắc nghiệt và ứng suất lặp đi lặp lại, do đó chúng phù hợp cho các ứng dụng quan trọng trong các ngành công nghiệp như ô tô, y tế và điện tử.

Tính linh hoạt trong các lựa chọn vật liệu:

Ép nén silicone có thể xử lý nhiều loại silicone khác nhau, bao gồm cả silicone lưu hóa nhiệt độ cao và cao su silicone lỏng. Tính linh hoạt này cho phép nhà sản xuất lựa chọn vật liệu phù hợp với các yêu cầu hiệu suất cụ thể như độ cứng, độ đàn hồi và khả năng kháng hóa chất.

Sản xuất ít chất thải:

Lượng vật liệu lãng phí trong quá trình ép nén là rất ít, đặc biệt khi so sánh với quá trình ép phun, trong đó vật liệu dư thừa thường được cắt bỏ sau quá trình đúc.

Nhược điểm của nó là gì?

Thời gian chu kỳ dài

Mặc dù ép nén hiệu quả cho sản xuất số lượng nhỏ, thời gian chu kỳ thường dài hơn ép phun. Quá trình gia nhiệt, đóng rắn và làm nguội mất nhiều thời gian hơn, ảnh hưởng đến tốc độ sản xuất chung.

Quy trình đòi hỏi nhiều lao động

Đúc nén đòi hỏi nhiều thao tác thủ công hơn, chẳng hạn như nạp khuôn và theo dõi quá trình đông cứng. Điều này thường dẫn đến chi phí nhân công cao hơn và hiệu quả thấp hơn so với phương pháp tự động.

Quy mô sản xuất hạn chế

Ép nén silicon phù hợp hơn với các lô sản xuất nhỏ. Đối với sản xuất quy mô lớn, các phương pháp khác như ép phun hoặc ép chuyển có thể hiệu quả hơn do thời gian chu kỳ nhanh hơn và khả năng xử lý khối lượng lớn hơn với mức độ tự động hóa cao hơn.

Ứng dụng của khuôn nén silicon

Ép nén silicone được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Bảng dưới đây nêu bật các ứng dụng đa dạng của quy trình này, chẳng hạn như ô tô, y tế, điện tử tiêu dùng, v.v.

Phần kết luận

Ép nén silicon mang lại nhiều lợi ích, chẳng hạn như tiết kiệm chi phí cho các đơn hàng nhỏ đến vừa, độ chính xác cao và tính linh hoạt trong lựa chọn vật liệu. Tuy nhiên, nó cũng đi kèm với những thách thức, bao gồm thời gian chu kỳ dài hơn, cường độ lao động cao hơn và những hạn chế khi mở rộng quy mô sản xuất hàng loạt. Các nhà sản xuất cần cân nhắc kỹ lưỡng những ưu và nhược điểm này, đồng thời tính đến các yếu tố như khối lượng sản xuất, yêu cầu về vật liệu và mức độ chính xác mong muốn cho dự án của mình.