Amb el ràpid desenvolupament de la tecnologia d'imatge, les persones poden gravar el que està passant, els paisatges i les persones que els envolten a les seves càmeres o telèfons mòbils en qualsevol moment i lloc. Els components bàsics d'aquests productes d'alta tecnologia són precisament els components òptics d'alta precisió. En el passat, aquest tipus de lent òptica utilitzava el vidre com a material principal, però el vidre té inevitablement desavantatges com l'alta qualitat, l'alta fragilitat i el preu elevat. indústria i la indústria de la informació. La clau de la producció en massa és l'emmotllament per injecció.
Com tots sabem, l'emmotllament per injecció s'utilitza àmpliament en la producció massiva de peces de plàstic, però la tecnologia tradicional d'emmotllament per injecció és difícil d'aconseguir la precisió dels components òptics. Per aconseguir les toleràncies dimensionals i la qualitat superficial requerides, s'ha d'optimitzar tota la cadena del procés. Després d'anys d'investigació, ara es poden fabricar components òptics de precisió amb més funcions i preus raonables mitjançant la tecnologia d'emmotllament per injecció de precisió per satisfer les necessitats del mercat.
Estudiant el procés d'emmotllament per injecció, es pot trobar que l'emmotllament per injecció de precisió té sis diferències òbvies en comparació amb l'emmotllament per injecció tradicional.
1. Disseny de l'estructura del producte
Per obtenir la millor qualitat de superfície i les toleràncies dimensionals més petites, el disseny de l'estructura del producte és molt important. El disseny del producte també indica les toleràncies dimensionals de les peces de plàstic. Des d'alguna experiència, els principis de disseny comuns són els següents: evitar el gruix local de la paret de les peces de plàstic, donant lloc a cavitats de contracció; controlar la mida del gruix mínim de la paret (determinat pel material); no hi hauria d'haver forats, ranures, etc. Formeu una línia de soldadura; el gruix de la paret no ha de canviar massa, trieu una transició suau; mantenir uniforme el gruix de la paret de la part de plàstic.
Com que el plàstic és menys estable que el vidre, la precisió de l'índex de refracció de les lents de plàstic és menor que la de les lents de vidre. En termes generals, en condicions ambientals estàndard, el rang de canvi en l'índex de refracció de les lents de plàstic és superior a l'1 per cent, i els canvis en l'índex de refracció provocaran canvis en la distància focal de la lent. A partir d'experiments físics es pot saber que la distància focal d'una lent esfèrica comuna està determinada per l'índex de refracció n, el gruix de la lent T i el radi esfèric R, i aquests tres paràmetres tenen diferents efectes sobre la distància focal, entre els quals l'índex de refracció n té la major influència. Per reduir el canvi de l'índex de refracció, la tolerància geomètrica i la precisió de processament de la lent s'han de marcar estrictament durant el disseny.
2. Disseny d'eines
El disseny de l'eina és tan important com el disseny del producte, i l'efecte de tall es reflectirà directament a la superfície de la peça de plàstic. Quan la precisió de les peces de plàstic arriba al nivell de micres (μm), la tolerància dimensional de l'eina ha de ser inferior a 1 μm. Tot i que aquesta no és una tasca fàcil per al disseny d'eines, hi ha moltes unitats d'eines per triar. Val la pena assenyalar que els ganivets dimensionalment estables requereixen materials d'alta resistència que puguin adaptar-se a diversos tractaments tèrmics, la importància dels quals sovint es passa per alt. Els experiments han demostrat que si el procés de transformació de l'estructura metal·logràfica de l'acer endurit d'austenita a martensita no es completa completament, la microestructura del material canviarà, provocant canvis dimensionals macroscòpics, fins i tot en absència de càrrega. Es produirà una deformació de 0.01 a 0,001 mm.
3. Equips d'emmotllament per injecció
L'equip d'emmotllament per injecció és una part important de tota la cadena del procés. Els equips d'emmotllament per injecció fonen, plastifiquen polímers, els injecten en motlles i circulen contínuament. Requereix un control precís de tots els paràmetres del procés, com ara la temperatura d'injecció, el volum d'injecció, la velocitat d'injecció, la pressió de la cavitat, etc. La precisió de l'equip d'emmotllament per injecció determina la precisió d'emmotllament de les peces de plàstic.
L'equip d'emmotllament per injecció de precisió és un bucle tancat i el seu funcionament està completament controlat per aquests paràmetres. Durant l'emmotllament per injecció, cada acció mecànica ha de ser precisa (com ara el paral·lelisme de dues plaques de muntatge del motlle quan es mou), i totes les peces de l'equip requereixen un alt grau d'estabilitat. Com que la unitat de conducció de l'equip d'emmotllament està impulsada per electricitat, té avantatges evidents en precisió i reproductibilitat, i és adequada per a l'emmotllament per injecció de precisió.
4. La capacitat de processament del taller de motlles
A part dels elements de disseny, el mecanitzat de precisió també és una part molt important de l'emmotllament per injecció. El processament del motlle ha de passar per un mecanitzat precís i un procés de muntatge molt ajustat. Si aquesta part de la tolerància dimensional no està ben controlada, serà difícil reparar la tolerància dimensional de la peça de plàstic en el procés d'emmotllament per injecció posterior, o el rang de paràmetres d'emmotllament per injecció que es poden ajustar és més estret. Amb el desenvolupament del tall d'alta velocitat, es pot predir que el fresat multieix de precisió d'alta velocitat substituirà gradualment l'electroerosió (mecanitzat de descàrrega).
Per tal que la inserció del motlle compleixi els requisits de qualitat, el diamant d'un sol cristall es pot utilitzar com a gra de la màquina-eina per al tornejat. El major desavantatge del tornejat de diamants és que no pot tallar directament metalls fèrrics, com l'acer, perquè el ferro desgastarà el diamant bastant ràpidament. Actualment, algunes empreses han fet algunes investigacions sobre el procés de tractament tèrmic, que és aconseguir l'efecte del tornejat de diamants d'un sol cristall millorant el rendiment de tall de l'acer per eines d'aliatge. Els primers resultats semblen molt prometedors. Per descomptat, també hem de prestar atenció a l'eina de tornejat o fresat en si, perquè el tall de l'eina de tornejat de carbur cimentat es desgastarà després del tornejat a alta velocitat, per la qual cosa cal utilitzar una màquina d'esmolar de precisió per tornar a esmolar el punta del tall. Prestem molta atenció al pla de tall i a la vora de tall d'aquestes eines, fins i tot els defectes més petits de la vora de tall es reflectiran en el producte format.
5. Procés d'emmotllament per injecció
El procés d'emmotllament per injecció es pot dividir en dos tipus: modelat per injecció tradicional i emmotllament per compressió per injecció. En l'emmotllament per injecció tradicional, es generarà estrès intern durant el procés de refredament del plàstic, que canviarà el rendiment de la peça de plàstic i provocarà la polarització de la lent. Per tal de superar aquesta tensió interna potencial, un dels mètodes de tractament és el recuit de peces de plàstic, però aquest mètode provocarà la deformació de les peces de plàstic, que no és adequat. Ara es pot utilitzar el modelat per injecció per compressió. L'emmotllament per compressió per injecció s'utilitza sovint per formar productes amb estructures fines, com ara lents de plàstic amb funcions de difracció. Es diferencia del procés tradicional d'emmotllament per injecció en diverses maneres òbvies. L'abast dels seus paràmetres de procés d'emmotllament es resumeix de la següent manera:
Pressió d'injecció (pressió de retenció): superior a 100MPa (segons les peces o materials de plàstic); velocitat d'injecció: segons motlles, peces de plàstic i materials; temperatura de plastificació: 200-320 graus; temperatura del motlle: 100-150 graus; Cicle d'emmotllament: més de 0,5 min.
Com que l'emmotllament per injecció de precisió és un nou tipus de mètode d'emmotllament per injecció, no hi ha experiència per aprendre dels seus paràmetres d'emmotllament. Per tal d'obtenir els paràmetres d'emmotllament adequats, es poden utilitzar els mètodes següents per provar. En primer lloc, dissenyeu i fabriqueu un conjunt de motlles d'injecció (sense tenir en compte la taxa de contracció) i, en el segon pas, seleccioneu un dels paràmetres d'emmotllament per injecció, dividiu-lo en diversos diferencials i realitzeu l'optimització d'emmotllament per injecció un per un. A continuació, detecteu la mida de la peça de plàstic modelada i modifiqueu la forma i la mida del motlle d'injecció segons la peça de plàstic. Els paràmetres de procés obtinguts per aquest mètode sovint tenen una gran estabilitat i precisió. Per descomptat, per implementar aquesta solució són necessaris equips de mesura sofisticats (màquina de mesura de coordenades), taller de motlles avançats (centre de fresat multi-eix) i capacitats matemàtiques de la part de disseny (anàlisi de simulació).
6. Capacitat dels tècnics
Per tal d'aconseguir toleràncies dimensionals estrictes per a les peces de plàstic, l'emmotllament per injecció de precisió s'ha de tenir en compte des del principi. Tingueu en compte diversos factors, com ara el disseny òptic, el disseny de l'estructura del producte, els paràmetres del procés d'emmotllament i l'equip d'emmotllament, i considereu aquests factors d'interacció en el seu conjunt, i ningú no pot ser ignorat. Per tant, és necessari contractar enginyers de disseny d'alta tecnologia i experiència que puguin completar tasques com ara el disseny òptic, el disseny de l'estructura del producte, el disseny d'eines, l'anàlisi d'elements finits i l'anàlisi del flux de motlles. D'altra banda, tot i que la majoria de les operacions del procés d'emmotllament per injecció es poden controlar mitjançant ordinadors per realitzar una producció totalment automatitzada, encara es necessiten alguns talents altament educats i d'alta tecnologia al taller. Perquè el control del procés d'emmotllament per injecció de precisió és la tecnologia més puntera en el camp de l'emmotllament per injecció. La seva característica típica és que la màquina d'emmotllament per injecció té una interfície de control avançada, que requereix que algú controli i ajusti contínuament els paràmetres clau del procés a temps, de manera que el factor humà és molt important.
Amb l'emmotllament per injecció de precisió, l'òptica de polímer es pot produir en grans volums i amb alta precisió. Per descomptat, això és només el començament. L'emmotllament per injecció de precisió encara no és perfecte en alguns aspectes, com ara: investigació i desenvolupament de materials polimèrics, disseny d'equips d'emmotllament per injecció, detecció de l'estat del motlle, mesurament de precisió de peces de plàstic i aplicació de programari d'anàlisi de simulació d'emmotllament. Aquestes investigacions segurament proporcionaran a la gent millors lents òptiques de plàstic.
