Met de snelle ontwikkeling van beeldvormingstechnologie kunnen mensen altijd en overal vastleggen wat er gebeurt, landschappen en mensen om hen heen in hun camera's of mobiele telefoons. De kerncomponenten van deze hightech producten zijn precies de uiterst nauwkeurige optische componenten. In het verleden gebruikte dit soort optische lenzen glas als het belangrijkste materiaal, maar glas heeft onvermijdelijk nadelen zoals hoge kwaliteit, hoge brosheid en hoge prijs. industrie en de informatie-industrie. De sleutel tot massaproductie is spuitgieten.
Zoals we allemaal weten, wordt spuitgieten veel gebruikt bij de massaproductie van kunststof onderdelen, maar traditionele spuitgiettechnologie is moeilijk om de precisie van optische componenten te bereiken. Om de vereiste maattoleranties en oppervlaktekwaliteit te bereiken, moet de hele procesketen worden geoptimaliseerd. Na jaren van onderzoek kunnen optische precisiecomponenten met meer functies en redelijke prijzen nu worden gemaakt door middel van precisie-spuitgiettechnologie om aan de behoeften van de markt te voldoen.
Als we het spuitgietproces bestuderen, blijkt dat precisie-spuitgieten zes duidelijke verschillen heeft in vergelijking met traditioneel spuitgieten.
1. Ontwerp van productstructuur
Om de beste oppervlaktekwaliteit en de kleinste maattoleranties te verkrijgen, is het ontwerp van de productstructuur erg belangrijk. Het productontwerp geeft ook de maattoleranties van de kunststof onderdelen aan. Uit enige ervaring zijn de gebruikelijke ontwerpprincipes als volgt: vermijd lokale wanddikte van kunststof onderdelen, resulterend in krimpholtes; controleer de grootte van de minimale wanddikte (bepaald door het materiaal); er mogen geen gaten, sleuven, enz. zijn. Vorm een laslijn; de wanddikte mag niet te veel veranderen, kies een vloeiende overgang; houd de wanddikte van het plastic onderdeel uniform.
Omdat kunststof minder stabiel is dan glas, is de nauwkeurigheid van de brekingsindex van kunststof lenzen lager dan die van glazen lenzen. Over het algemeen is het bereik van verandering in de brekingsindex van plastic lenzen onder standaard omgevingsomstandigheden groter dan 1 procent, en veranderingen in de brekingsindex zullen veranderingen in de brandpuntsafstand van de lens veroorzaken. Uit fysische experimenten is bekend dat de brandpuntsafstand van een gewone sferische lens wordt bepaald door de brekingsindex n, lensdikte T en sferische straal R, en deze drie parameters hebben verschillende effecten op de brandpuntsafstand, waaronder de brekingsindex n heeft de meeste invloed. Om de verandering van de brekingsindex te verminderen, moeten de geometrische tolerantie en verwerkingsnauwkeurigheid van de lens strikt worden gemarkeerd tijdens het ontwerp.
2. Gereedschapsontwerp
Het ontwerp van het gereedschap is net zo belangrijk als het ontwerp van het product en het snij-effect wordt direct weerspiegeld op het oppervlak van het plastic onderdeel. Wanneer de precisie van kunststof onderdelen het micronniveau (μm) bereikt, moet de maattolerantie van het gereedschap lager zijn dan 1 μm. Hoewel dit geen gemakkelijke taak is voor het ontwerpen van gereedschappen, zijn er veel gereedschapseenheden om uit te kiezen. Het is vermeldenswaard dat maatvaste messen zeer sterke materialen vereisen die verschillende warmtebehandelingen kunnen ondergaan, waarvan het belang vaak over het hoofd wordt gezien. Experimenten hebben aangetoond dat als het transformatieproces van de metallografische structuur van gehard staal van austeniet naar martensiet niet volledig wordt voltooid, de microstructuur van het materiaal zal veranderen, wat macroscopische maatveranderingen veroorzaakt, zelfs bij afwezigheid van belasting. Er treedt een vervorming op van 0.01 tot 0,001 mm.
3. Spuitgietapparatuur
Spuitgietapparatuur is een belangrijk onderdeel van de gehele procesketen. Spuitgietapparatuur smelt, maakt polymeren week, injecteert ze in vormen en circuleert continu. Het vereist nauwkeurige controle van elke procesparameter, zoals injectietemperatuur, injectievolume, injectiesnelheid, holtedruk, enz. De nauwkeurigheid van spuitgietapparatuur bepaalt de vormnauwkeurigheid van kunststof onderdelen.
Precisie-spuitgietapparatuur is een gesloten lus en de werking ervan wordt volledig gecontroleerd door die parameters. Tijdens het spuitgieten moet elke mechanische actie nauwkeurig zijn (zoals het evenwijdig lopen van twee matrijsmontageplaten tijdens het bewegen), en alle onderdelen van de apparatuur vereisen een hoge mate van stabiliteit. Aangezien de aandrijfeenheid van de vormapparatuur wordt aangedreven door elektriciteit, heeft deze duidelijke voordelen op het gebied van nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid en is hij geschikt voor precisiespuitgieten.
4. De verwerkingscapaciteit van de vormwerkplaats
Naast ontwerpelementen is precisiebewerking ook een zeer belangrijk onderdeel van spuitgieten. Matrijsverwerking moet door nauwkeurige bewerking en een nauw op elkaar afgestemd assemblageproces gaan. Als dit deel van de maattolerantie niet goed wordt gecontroleerd, zal het moeilijk zijn om de maattolerantie van het kunststof onderdeel te herstellen in het latere spuitgietproces, of is het bereik van spuitgietparameters dat kan worden aangepast smaller. Met de ontwikkeling van snijden met hoge snelheid, kan worden voorspeld dat nauwkeurig multi-assig frezen met hoge snelheid geleidelijk EDM (ontladingsbewerking) zal vervangen.
Om ervoor te zorgen dat het vorminzetstuk aan de kwaliteitseisen voldoet, kan eenkristaldiamant worden gebruikt als de korrel van de werktuigmachine om te draaien. Het grootste nadeel van diamantdraaien is dat het niet direct ferrometalen, zoals staal, kan snijden omdat ijzer de diamant vrij snel zal verslijten. Op dit moment hebben sommige ondernemingen enig onderzoek gedaan naar het warmtebehandelingsproces, dat is om het effect van het draaien van eenkristaldiamant te bereiken door de snijprestaties van gelegeerd gereedschapsstaal te verbeteren. De eerste resultaten zien er veelbelovend uit. Natuurlijk moeten we ook aandacht besteden aan het draai- of freesgereedschap zelf, omdat de snijkant van het hardmetalen draaigereedschap zal verslijten na draaien met hoge snelheid, dus het is noodzakelijk om een precisieslijpmachine te gebruiken om de puntje van de snijkant. We besteden veel aandacht aan het snijvlak en de snijkant van deze gereedschappen, zelfs de kleinste gebreken aan de snijkant zullen worden weerspiegeld in het gevormde product.
5. Spuitgietproces
Het spuitgietproces kan worden onderverdeeld in twee soorten: traditioneel spuitgieten en spuitgieten. Bij traditioneel spuitgieten wordt tijdens het koelproces van het plastic interne spanning gegenereerd, wat de prestaties van het plastic onderdeel zal veranderen en lenspolarisatie zal veroorzaken. Om deze potentiële interne spanning te overwinnen, is een van de behandelingsmethoden het uitgloeien van plastic onderdelen, maar deze methode veroorzaakt vervorming van plastic onderdelen, wat niet geschikt is. Spuitgieten kan nu worden gebruikt. Spuitgieten wordt vaak gebruikt om producten met fijne structuren te vormen, zoals plastic lenzen met diffractiefuncties. Het verschilt op een aantal voor de hand liggende manieren van het traditionele spuitgietproces. De reikwijdte van de vormprocesparameters is als volgt samengevat:
Injectiedruk (houddruk): groter dan 100MPa (afhankelijk van plastic onderdelen of materialen); injectiesnelheid: afhankelijk van matrijzen, kunststof onderdelen en materialen; plastificerende temperatuur: 200-320 graad; vormtemperatuur: 100-150 graad; Vormcyclus: meer dan 0,5 min.
Omdat precisiespuitgieten een nieuw type spuitgietmethode is, is er geen ervaring om te leren van de vormparameters. Om geschikte vormparameters te verkrijgen, kunnen de volgende methoden worden gebruikt om te proberen. Ontwerp en fabriceer eerst een set spuitgietmatrijzen (zonder rekening te houden met de krimpsnelheid), en selecteer in de tweede stap een van de spuitgietparameters, verdeel deze in verschillende differentiëlen en voer de spuitgietoptimalisatie een voor een uit. Detecteer vervolgens de grootte van het gegoten plastic onderdeel en pas de vorm en grootte van de spuitgietmatrijs aan volgens het plastic onderdeel. De door deze methode verkregen procesparameters hebben vaak een hoge stabiliteit en nauwkeurigheid. Natuurlijk zijn geavanceerde meetapparatuur (coördinatenmeetmachine), geavanceerde matrijzenbouw (meerassig freescentrum) en wiskundige mogelijkheden van het ontwerpgedeelte (simulatieanalyse) nodig om deze oplossing te implementeren.
6. Vermogen van technici
Om nauwe maattoleranties voor kunststof onderdelen te bereiken, moet van het begin af aan nauwkeurig spuitgieten worden overwogen. Overweeg verschillende factoren, zoals optisch ontwerp, productstructuurontwerp, vormprocesparameters en vormapparatuur, en beschouw deze op elkaar inwerkende factoren als een geheel, en niemand kan worden genegeerd. Daarom is het noodzakelijk om enkele hightech en ervaren ontwerpingenieurs in te huren die taken kunnen uitvoeren zoals optisch ontwerp, productstructuurontwerp, gereedschapsontwerp, eindige-elementenanalyse en vormstroomanalyse. Aan de andere kant, hoewel de meeste bewerkingen in het spuitgietproces door computers kunnen worden bestuurd om een volledig geautomatiseerde productie te realiseren, zijn er nog steeds hoogopgeleide en hightech talenten nodig in de werkplaats. Omdat de besturing van het precisie-spuitgietproces de meest geavanceerde technologie is op het gebied van spuitgieten. Het typische kenmerk is dat de spuitgietmachine een geavanceerde besturingsinterface heeft, waardoor iemand continu de belangrijkste procesparameters moet bewaken en tijdig moet aanpassen, dus de menselijke factor is erg belangrijk.
Met precisiespuitgieten kunnen polymeeroptieken in grote volumes en met hoge precisie worden geproduceerd. Dit is natuurlijk nog maar het begin. Precisie-spuitgieten is in sommige opzichten nog steeds niet perfect, zoals: onderzoek en ontwikkeling van polymeermaterialen, ontwerp van spuitgietapparatuur, detectie van matrijsstatus, precisiemeting van kunststof onderdelen en toepassing van gietsimulatie-analysesoftware. Deze onderzoeken zullen mensen zeker betere plastic optische lenzen opleveren.
