С бързото развитие на технологиите за изображения хората могат да записват случващото се, пейзажа и хората около тях в своите камери или мобилни телефони по всяко време и навсякъде. Основните компоненти на тези високотехнологични продукти са именно високопрецизните оптични компоненти. В миналото този вид оптични лещи използваха стъкло като основен материал, но стъклото неизбежно има недостатъци като високо качество, висока крехкост и висока цена. индустрията и информационната индустрия. Ключът към масовото производство е леенето под налягане.
Както всички знаем, леенето под налягане се използва широко в масовото производство на пластмасови части, но традиционната технология за леене под налягане е трудна за постигане на прецизността на оптичните компоненти. За да се постигнат необходимите толеранси на размерите и качеството на повърхността, цялата верига на процеса трябва да бъде оптимизирана. След години на изследвания, прецизни оптични компоненти с повече функции и разумни цени вече могат да бъдат направени чрез технология за прецизно леене под налягане, за да отговорят на нуждите на пазара.
Изучавайки процеса на леене под налягане, може да се установи, че прецизното леене под налягане има шест очевидни разлики в сравнение с традиционното леене под налягане.
1. Дизайн на продуктовата структура
За да се получи най-доброто качество на повърхността и най-малките толеранси на размерите, дизайнът на структурата на продукта е много важен. Дизайнът на продукта също така показва допустимите отклонения на размерите на пластмасовите части. От известен опит общите принципи на проектиране са следните: избягвайте локалната дебелина на стените на пластмасовите части, което води до кухини при свиване; контролирайте размера на минималната дебелина на стената (определена от материала); не трябва да има дупки, процепи и т.н. Оформете заваръчна линия; дебелината на стената не трябва да се променя твърде много, изберете плавен преход; поддържайте еднаква дебелина на стената на пластмасовата част.
Тъй като пластмасата е по-малко стабилна от стъклото, точността на индекса на пречупване на пластмасовите лещи е по-ниска от тази на стъклените лещи. Най-общо казано, при стандартни условия на околната среда обхватът на промяна в индекса на пречупване на пластмасовите лещи е по-голям от 1 процент и промените в индекса на пречупване ще доведат до промени във фокусното разстояние на лещата. От физически експерименти може да се разбере, че фокусното разстояние на обикновена сферична леща се определя от индекса на пречупване n, дебелината на лещата T и сферичния радиус R и тези три параметъра имат различни ефекти върху фокусното разстояние, сред които индексът на пречупване n има най-голямо влияние. За да се намали промяната на индекса на пречупване, геометричният толеранс и точността на обработка на лещата трябва да бъдат строго маркирани по време на проектирането.
2. Дизайн на инструменти
Дизайнът на инструмента е също толкова важен, колкото дизайна на продукта, а ефектът на рязане ще бъде директно отразен върху повърхността на пластмасовата част. Когато прецизността на пластмасовите части достигне нивото на микрон (μm), толерансът на размерите на инструмента трябва да бъде по-нисък от 1 μm. Въпреки че това не е лесна задача за проектиране на инструменти, има много инструментални единици, от които да избирате. Струва си да се отбележи, че ножовете със стабилни размери изискват високоякостни материали, които могат да поемат различни топлинни обработки, важността на които често се пренебрегва. Експериментите са доказали, че ако процесът на трансформация на металографската структура на закалена стомана от аустенит в мартензит не е напълно завършен, микроструктурата на материала ще се промени, причинявайки макроскопични промени в размерите, дори при липса на натоварване. Ще възникне деформация от 0.01 до 0,001 mm.
3. Оборудване за леене под налягане
Оборудването за леене под налягане е важна част от цялата технологична верига. Оборудването за леене под налягане разтапя, пластифицира полимери, инжектира ги във форми и циркулира непрекъснато. Изисква прецизен контрол на всеки параметър на процеса, като температура на впръскване, обем на впръскване, скорост на впръскване, налягане в кухината и т.н. Точността на оборудването за леене под налягане определя точността на формоване на пластмасовите части.
Оборудването за прецизно леене под налягане е затворен цикъл и работата му се контролира напълно от тези параметри. По време на леене под налягане всяко механично действие трябва да бъде точно (като успоредността на две монтажни плочи на формата при движение) и всички части на оборудването изискват висока степен на стабилност. Тъй като задвижващият блок на оборудването за формоване се задвижва от електричество, той има очевидни предимства в точността и възпроизводимостта и е подходящ за прецизно леене под налягане.
4. Капацитетът за обработка на плесенния цех
Освен елементите на дизайна, прецизната машинна обработка също е много важна част от леенето под налягане. Обработката на матрицата трябва да премине през прецизна машинна обработка и точно съгласуван процес на сглобяване. Ако тази част от толеранса на размерите не се контролира добре, ще бъде трудно да се поправи толерансът на размерите на пластмасовата част в по-късния процес на леене под налягане или обхватът на параметрите на леене под налягане, които могат да бъдат регулирани, е по-тесен. С развитието на високоскоростното рязане може да се предвиди, че прецизното високоскоростно многоосно фрезоване постепенно ще замени EDM (разрядна обработка).
За да може вложката на формата да отговаря на изискванията за качество, единичен кристален диамант може да се използва като зърно на машинния инструмент за струговане. Най-големият недостатък на диамантеното струговане е, че то не може директно да реже черни метали, като стомана, тъй като желязото ще износи диаманта доста бързо. Понастоящем някои предприятия са направили някои изследвания на процеса на термична обработка, който има за цел да постигне ефекта на монокристално струговане на диамант чрез подобряване на производителността на рязане на легирана инструментална стомана. Ранните резултати изглеждат много обещаващи. Разбира се, трябва да обърнем внимание и на самия инструмент за струговане или фрезоване, тъй като режещият ръб на инструмента за струговане от циментиран карбид ще се износи след високоскоростно струговане, така че е необходимо да се използва прецизна машина за заточване, за да се заточи отново върха на режещия ръб. Ние обръщаме голямо внимание на равнината на рязане и режещия ръб на тези инструменти, дори и най-малките дефекти на режещия ръб ще бъдат отразени във формирания продукт.
5. Процес на леене под налягане
Процесът на леене под налягане може да бъде разделен на два вида: традиционно леене под налягане и формоване чрез шприцване. При традиционното леене под налягане ще се генерира вътрешно напрежение по време на процеса на охлаждане на пластмасата, което ще промени работата на пластмасовата част и ще причини поляризация на лещите. За да се преодолее това потенциално вътрешно напрежение, един от методите за обработка е отгряване на пластмасови части, но този метод ще причини деформация на пластмасовите части, което не е подходящо. Вече може да се използва шприцоване под налягане. Инжекционното компресионно формоване често се използва за формиране на продукти с фини структури, като пластмасови лещи с дифракционни функции. Той се различава от традиционния процес на леене под налягане по няколко очевидни начина. Обхватът на параметрите на неговия процес на формоване е обобщен, както следва:
Налягане на впръскване (задържащо налягане): по-голямо от 100MPa (в зависимост от пластмасовите части или материали); скорост на впръскване: в зависимост от форми, пластмасови части и материали; температура на пластифициране: 200-320 градуса; температура на формата: 100-150 градуса; Цикъл на формоване: повече от 0,5 минути.
Тъй като прецизното леене под налягане е нов тип метод за леене под налягане, няма опит, който да се научи от неговите параметри на формоване. За да се получат подходящи параметри на формоване, могат да се използват следните методи. Първо, проектирайте и изработете набор от шприцформи (без да отчитате степента на свиване), а във втората стъпка изберете един от параметрите на шприцформането, разделете го на няколко диференциала и извършете оптимизация на шприцформането един по един. След това открийте размера на формованата пластмасова част и променете формата и размера на шприцформата според пластмасовата част. Параметрите на процеса, получени по този метод, често имат висока стабилност и точност. Разбира се, за прилагането на това решение са необходими сложно измервателно оборудване (координатна измервателна машина), усъвършенстван формовъчен цех (многоосов фрезов център) и математически възможности на проектната част (симулационен анализ).
6. Способности на техниците
За да се постигнат тесни толеранси на размерите на пластмасовите части, прецизното леене под налягане трябва да се има предвид от самото начало. Обмислете различни фактори като оптичен дизайн, дизайн на структурата на продукта, параметри на процеса на формоване и оборудване за формоване и разгледайте тези взаимодействащи фактори като цяло и никой не може да бъде пренебрегнат. Следователно е необходимо да се наемат някои високотехнологични и опитни дизайнерски инженери, които могат да изпълняват задачи като оптичен дизайн, дизайн на продуктова структура, дизайн на инструменти, анализ на крайни елементи и анализ на потока на матрицата. От друга страна, въпреки че повечето от операциите в процеса на леене под налягане могат да се контролират от компютри, за да се реализира напълно автоматизирано производство, някои високо образовани и високотехнологични таланти все още са необходими в цеха. Тъй като контролът на процеса на прецизно леене под налягане е най-модерната технология в областта на леенето под налягане. Типичната му характеристика е, че машината за леене под налягане има усъвършенстван интерфейс за управление, който изисква някой непрекъснато да наблюдава и коригира ключови параметри на процеса навреме, така че човешкият фактор е много важен.
С прецизно леене под налягане полимерната оптика може да се произвежда в големи обеми и с висока точност. Разбира се, това е само началото. Прецизното леене под налягане все още не е съвършено в някои аспекти, като например: изследване и развитие на полимерни материали, проектиране на оборудване за леене под налягане, откриване на състоянието на матрицата, прецизно измерване на пластмасови части и прилагане на софтуер за анализ на симулация на формоване. Тези изследвания със сигурност ще осигурят на хората по-добри пластмасови оптични лещи.
