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真空 真空浇注技术

真空浇注技术

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  真空浇注成型技术是自主开发的快速模具制造和塑件快速制造技术。本项技术具有抽真空速度快、搅拌均匀以及自动浇注、成本低优点,性能与成型效果与国外同类产品相同,真空泵采用国产泵,搅拌结构为自主技术,浇注系统实现了自动控制。

真空浇注技术现状

  真空浇注技术可广泛用于制造业领域的快速模具制造,可完成硅橡胶模具、聚氨酯模具及小批量注塑零件的真空浇注成型。

  近年来,随着快速成型技术应用和普及,越来越多的企业感受到该项技术在产品开发和设计过程中所带来的效益。然而,随着该项技术的普及以及应用领域的扩大,很多小型企业对小批量生产及制模(已有原型)的需求越来越迫切。

  利用真空浇注技术则可以直接用工程塑料制作小批量零件或者制造简易模具。国内现有各种快速成型机近百台,应用服务ZX五个,各省的生产力促进ZX也在纷纷上马快速成型技术及快速制模技术,还有一批拥有快速成型设备的企业也对外进行快速成型及快速模具的服务,所以对该技术的应用和需求市场很大。

  真空浇注技术可以广泛用于汽车、家电、轻工、YL、农业机械及等行业的研发和小批量生产。

  快速模具制造应用非常广泛,发展也非常迅速。特别是在新产品研发阶段及一些通过复型获得表面形状的场合,其作用显著。真空浇铸成型的原理是在真空的状态下,将硅橡胶及工程塑料浇注到模框或模具中,材料在负压力的作用下,抽出气泡,使成型材料牢固地贴敷在原型或模具表面固化,从而保证模具或零件的浇注成型具有高的复形精度。

环氧树脂真空浇注工艺及特点

  环氧树脂真空浇注是指在真空条件保证下,将环氧树脂、固化剂、功能性助剂和无机粉体填料等组成的配方材料浇注到设定的模具组件内,由热塑性流体交联固化反应完成后,脱模得到热固性制品的过程。

  环氧树脂真空浇注技术属于干式整体绝缘体系,是当今电工行业主导的绝缘封装技术。其工艺技术用于电子、电器、电工等产品的绝缘封装,根据产品绝缘结构和浇注料配方的不同,可分类为:浇注、包封、灌封以及自动压力凝胶(APG)工艺技术等成型工艺。

  环氧树脂真空浇注系统设备适用于中、小型变压器,高低压互感器和高压绝缘件的封闭式全真空浇注工艺。其特点是实用节能、操作简单、维修方便、运行成本低,其半封闭式的配料工艺可有效改善生产环境和降低劳动强度。使用该系统设备生产的环氧树脂浇注制品具有良好的机械强度和可靠的电绝缘性等。

环氧树脂真空浇注原材料的选择

  1、树脂及固化剂的选择

  双酚A环氧树脂与酸酐类固化剂在一定工艺条件下,进行固化反应交联生成三维立体网状结构的热固性高分子材料。双酚A环氧树脂固化后有着较强的机械性能和优异的绝缘性能,因此广泛的应用于高压电器上的绝缘部件。

  不同的树脂由于分子量分布的不同而呈现不同的状态,HE-411型号树脂在常温下为固态。环氧值是环氧树脂的重要性能指标之一,其影响着树脂的固化程度、固化反应时间以及固化后的机械强度,因此根据所选材料体系的不同,将环氧值控制到一个适合的范围内。

  环氧树脂主要指标还有:有机氯、无机氯以及总氯含量,若树脂中有机氯的含量过高,则会导致树脂固化后在高温状态绝缘性能降低;若环氧树脂中无机氯含量过多,则会影响成型后绝缘件的电性能;若环氧树脂内氯离子等杂质成分超标,对环氧树脂固化反应有促进的作用,会使树脂混合料的凝胶时间缩短,对整个固化过程造成了影响,严重的会增加整个浇注件的内应力。

  配合环氧树脂用固化剂有多种,例如胺类固化剂、酸酐类固化剂等,不同的体系的固化产物性能有所不同,主要表现在机械强度、绝缘性能及Tg上,电气用环氧树脂多采用酸酐类固化剂,其主要性能指标是酸值和酐基含量等。

  2、填料的选择及配比

  在环氧树脂体系内加入填料,可以解决纯树脂的固化收缩率大等问题,也可以减小固化后树脂的线膨胀系数,还可以提高固化物的导热性、及其它性能。作为环氧体系浇注料的填料,氧化铝被广泛使用。

  环氧浇注体系中氧化铝填料的比例在一定范围内增大,可有效提高固化物的机械强度。可以通过对浇注试样的弯曲强度、冲击强度和拉伸强度进行测试,得到此环氧树脂浇注体系树脂与氧化铝填料Z佳比例为100∶400。

  氧化铝填料中位粒径(D50)、以及粒径的分布也影响着浇注试样的强度。若氧化铝中的大粒子占较大比例、D50较大,会造成其比表面积过小,易被树脂浸润,但大粒子易沉淀,使氧化铝在环氧树脂体系内分布不均,会造成体系固化产物的内应力分布不均,导致浇注试样强度的降低。经过对不同粒径分布的氧化铝填料进行浇注试样测试,得到D50在20μm并呈正态均匀分布的氧化铝粉效果Z佳。

环氧树脂真空浇注及固化工艺

  1、混合料的预处理

  混合料的预处理指的是环氧树脂和氧化铝填料在树脂罐,固化剂在固化剂罐分别实现的,它们在工艺时间内以适合的温度进行脱气预处理。

  混合料的脱气是通过薄膜脱气实现的,薄膜脱气的方式是真空浇注中常见的脱气方式,首先备料罐的搅拌桨将混合料螺旋提升到脱气伞页上,伞页上的混合料沿着页面向下流淌,此时混合料在页面上形成了一层物料薄层,进而利用真空泵将薄层上的气泡吸出。

  混合料粘度的控制是主要难点,如果粘度过高不仅不利于薄膜脱气,而且浇注到模具中也易产生气孔。如果粘度过低搅拌桨又无法把混合料提升至伞页,HE-411固态环氧树脂体系采用单侧将填料加在树脂罐侧,将树脂和填料的粘度控制在3500-3800mPa·s中可以达到上述两点要求。

  2、终混料的浇注

  将预先处理过的树脂罐内的树脂和填料混合料,以及固化剂罐内的固化剂,按照材料配比Z终通过混料器形成终混料,浇入模具内。终混料的混合时间如果过长,会引起终混料粘度的急剧升高,严重的会堵塞混料器,时间过短混合效果可能不佳。

  根据不同环氧树脂材料体系可使时间的不同(可使时间是指环氧树脂、固化剂、填料开始混合到终混料粘度达到20000сp的时间),故终混料混合时间约为70-80分钟。浇注过程中,将浇注速率控制在1.5-2Kg/minZ佳,若速率过快容易产生气泡,速率过慢不仅制约了生产效率同时过长的混料时间会引起混合料粘度的增加。

  3、固化过程

  浇注完成后必须立即将模具转移至固化炉中进行固化,固化的温度是根据环氧浇注料体系设定的。由于反应初期是体系放出大量的热,因而升温速率较平缓,达到一定温度时运行恒温段,恒温段的温度设定应高于Tg,整个固化时间约为24h。固化炉进行固化过程中,一是要求固化炉内各处温度的均一性,二是需要设定温度与实际温度偏差小于3℃。

环氧树脂真空浇注系统设计

  1、配料设计

  环氧树脂混合料配方体系是环氧树脂真空浇注系统的重要环节,由环氧树脂(液体环氧树脂、半固态环氧树脂、低环氧值的半固态环氧树脂)、填料(无机粉体,简称硅微粉)、固化剂(异构化甲基四氢邻苯二甲酸酐、异构化甲基六氢邻苯二甲酸酐)和增韧剂(聚壬二酸酐、聚癸二酸酐)等组成。

  2、工艺设计

  环氧树脂真空浇注系统工艺流程由配料过程、薄膜脱气过程、终混和浇注过程、固化和拆模过程组成,工艺要点有温度控制、真空脱气、真空度、浇注速度、固化。在隔绝空气的情况下,处理浇注物料,使其脱水脱气,并加热到一定的温度,再按要求的比例混合均匀,在全真空状态将处理好的物料浇注到设定的模具中。

  该工艺的优点是配料的全过程都处于真空状态,可以有效地把环氧树脂混合料中的空气抽出来,减少配料中的气泡。在全真空浇注过程中,GX真空设备可将随环氧树脂浇注入模具内的空气抽出,从而减少浇注产品内的气泡,提高产品电气绝缘强度和机械性能,有效降低产品内部局部放电量。

  在实际生产中需要控制好生产工序时间以及浇注线各设备的真空度和温度等参数,这样可以大大减少浇注制品中的气隙和气泡,提高浇注质量,保证产品的合格率,降低生产成本。

  3、设备组成

  环氧树脂真空浇注工艺设备,是保证浇注工艺顺利进行的基础(在全真空状态下,完成浇注工艺所要求的各项技术指标及工艺参数)。

  该系统整套设备包括:树脂预处理罐(熔解、计量)、固化剂预处理罐(计量)、填料干燥罐(恒温、搅拌、真空)、预混料罐(恒温、搅拌、真空)、终混料罐(恒温、搅拌、真空)、浇注罐(恒温、真空)、填料拆袋机、物料螺旋输送器、放料系统(具有加温和温控装置)、自动计量系统、真空系统(过滤、冷却)、加热系统(电加热或油加热温度恒控)、气动系统以及电控系统(PLC+组态)等部分组成。

  4、技术方案

  ①树脂进入设备后,其搅拌、脱气、电子秤计量、Z终混合脱气、浇注均在真空下进行,过程中无外界气体掺入。采用先进的薄膜脱气技术,使浇注料的脱气充分、快捷、有利于浇注制品的绝缘强度和外观质量。

  ②真空系统一般采用德国莱宝原装真空泵和真空变送器,配置GX冷却过滤装置,确保真空系统的有效抽气与长期稳定运行。

  ③浇注管路为双层管路,通过恒温加热,有效防止树脂固化。浇注罐加热也可选用电加热方式,加热均匀且无油污污染。

  ④电控系统采用先进的计算机控制系统,使参数设定、设备控制、数据记录方便有效。

 

2018-06-23  浏览次数:7793
本文来源:https://www.yiqi.com/citiao/detail_804.html
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