Vakuumgjutningsprocess
Introduktion till vakuumgjutning
Vakuumgjutning (VC) är en teknik för snabb prototypframställning och produktion i små serier, där man utnyttjar en vakuummiljö för att spruta in flytande polyuretan (PU)-harts i en silikonform, vilket ger en kopia av den färdiga produktens struktur som är identisk med prototypen (till exempel en 3D-utskriven eller CNC-bearbetad detalj).
Denna process kombinerar prototypframställningens noggrannhet med produktionsflexibilitet och används i stor utsträckning vid verifiering av industriell design, funktionstestning och leverans av produkter i små serier. Den är särskilt lämplig för snabb tillverkning av verktygssatskomponenter, precisionshårdvarutillbehör och elektronikhus.
Vakuumgjutningsprocess
Kärnan i vakuumgjutning är att uppnå en exakt fyllning och en bubbelfri formning av flytande harts genom en miljö med vakuum (undertryck). Processen måste ta hänsyn till precisionsstyrning, effektivitetsoptimering och kraven på leverans i små partier vid utrikeshandelsorder.
Suijin Machinery tillhandahåller standardiserade processflöden för storskalig industriell produktion och erbjuder samtidigt optimerade lösningar för anpassning av små serier.
Steg 1: Tillverkning av en precisionsmodell
Huvudmål:
Tillverka en prototyp (huvudmodell) med hög precision och hög ytkvalitet, som direkt avgör replikens noggrannhet.
Metod för tillverkning av prototyper:
Använd helst SLA/DLP-3D-utskrift (noggrannhet ±0,05 mm) eller CNC-bearbetning (lämpligt för prototyper av metall eller hårda material).
Förbehandling av prototypen:
- 1. Slipning och polering: Använd sandpapper med kornstorlek 400–1200 för att gradvis slipa ytan tills ytjämnheten Ra är ≤0,8 μm;
- 2. Reparation av defekter: Fyll i sprickor och luftbubblor med spackel för att få en felfri yta;
- 3. Påföring av formavskiljningsmedel: Spraya ett särskilt formavskiljningsmedel jämnt över ytan (för att förhindra att silikon fastnar senare).
Kvalitetskontrollpunkter:
Måtttolerans för prototypen ≤±0,1 mm, ytan ska vara fri från repor, luftbubblor och bucklor samt ha tydliga detaljer såsom markeringar och gängor.
Steg 2: Formkonstruktion och tillverkning av silikonformar
Huvudmål:
Att tillverka en mycket elastisk silikonform med hög detaljåtergivning, som lämpar sig för komplexa strukturer och kan återanvändas.
Konstruktion av formram:
Konstruera formramen enligt prototypens mått och se till att det finns en ingång för smältmaterial (3–8 mm i diameter) samt avluftningshål (1–2 mm i diameter). Vid komplexa strukturer används en delad form (2–4 segment).
Val och blandning av silikon:
- 1. Silikontyp: Tvåkomponents additionshärdande silikon (Shore A-hårdhet 10–40, hög seghet, låg krympning);
- 2. Blandningsförhållande: Blanda i ett viktförhållande på 1:1 eller 10:1 och rör om noggrant (undvik luftbubblor);
- 3. Tillsatser: Värmeledande ämnen (för att påskynda härdningen) eller rivhållfasta ämnen (för att förlänga formens livslängd) kan tillsättas.
Gjutning och härdning av silikon:
- 1. Häll silikonet långsamt för att undvika att prototypen påverkas och att luftbubblor bildas;
- 2. Härdningsförhållanden: Härdning vid rumstemperatur (25 ℃) i 4–8 timmar, eller härdning vid förhöjd temperatur (60 ℃) i 1–2 timmar;
- 3. Demontering av formen: Efter härdningen skär du upp formen längs den förinställda delningslinjen och tar ut prototypen.
Kvalitetskontrollpunkter:
Formhåligheten är fri från luftbubblor och föroreningar; kanterna är snygga efter demontering, och prototypens detaljer kan återställas fullständigt.
Steg 3: Avgasning med vakuum
Huvudmål:
För att avlägsna luftbubblor i silikonformen och hartset och därmed förhindra ytfel på repliken.
Avgasning av form:
Sätt ihop den isärmonterade silikonformen igen, placera den i en vakuumkammare och skapa ett vakuum på -0,09–-0,1 MPa. Håll detta tryck i 15–30 minuter för att avlägsna kvarvarande luft från formhåligheten.
Avgasning av harts:
Bered PU-hartset enligt formeln (t.ex. hårdhet, färg, tillsatser), rör om noggrant och placera det i en vakuumkammare. Avgasera i 15–20 minuter med samma parametrar.
Kvalitetskontrollpunkter:
Efter avgasningen ska hartset vara fritt från synliga luftbubblor, och formhåligheten ska vara fri från kvarvarande luft (vilket kan observeras genom en genomskinlig formram).
Steg 4: Blandning och gjutning av harts
Huvudmål:
Justera hartsets egenskaper (hårdhet, färg, prestanda) med hög precision för att helt fylla formhåligheten under vakuum.
Val och blandning av harts
- 1. Plasttyp: Välj mjuk PU (Shore A 30–80), hård PU (Shore D 50–80), transparent PU, flamskyddad PU m.m., beroende på produktkraven;
- 2. Blandningsförhållande: Följ noggrant viktförhållandet enligt anvisningarna för hartset (t.ex. 1:1, 2:1) och rör om i 3–5 minuter;
- 3. Viskositetsreglering: Hartsets viskositet 50–500 mPa・s (rumstemperatur). Om viskositeten är för hög krävs uppvärmning (≤40 ℃) för att sänka den.
Vakuumgjutning
- 1. Injicera det avgasade hartset långsamt i formkanalen med en hastighet på 5–10 ml/s (undvik att det bildas nya luftbubblor);
- 2. Håll en vakuummiljö (-0,08–-0,1 MPa) tills hartset helt fyller hålrummet (detta kan kontrolleras genom formens genomskinliga observationsfönster).
Kvalitetskontrollpunkter:
Exakt hartsblandningsförhållande, inga luftbubblor bildas under insprutningen och fullständig fyllning av formhåligheten (inga områden där material saknas).
Steg 5: Härdning
Huvudmål:
För att helt härda hartset i formen och därmed uppnå stabila fysikaliska egenskaper och måttnoggrannhet.
Härdningsförhållanden:
- 1. Härdning vid rumstemperatur: Håll temperaturen på 25 ℃ i 4–8 timmar (lämpligt för mjuk PU, undvik deformation vid höga temperaturer);
- 2. Härdning med värme: Håll temperaturen på 60–80 ℃ i 1–2 timmar (lämpligt för styv PU, förbättrar produktionseffektiviteten);
- 3. Förvaringsförhållanden: Förvara på en torr och dammfri plats och undvik direkt solljus.
Inspektion efter härdning:
Öppna ett hörn av formen, rör försiktigt vid produktens yta och kontrollera att den varken är klibbig eller har några bucklor innan du tar ut den helt ur formen.
Kvalitetskontrollpunkter:
Produkten är fullständigt härdad (hårdheten uppfyller standarderna), utan deformationer, utan att fastna i formen och utan ojämn färgning.
Steg 6: Urformning
Huvudmål:
För att snabbt ta bort repliken utan att skada produkten eller formen.
Metoder för urformning:
- 1. Manuell urformning: Lämpligt för enkla konstruktioner. Använd en plastspak (för att undvika repor) för att försiktigt bända upp formen längs delningslinjen.
- 2. Mekanisk urformning: Lämplig för komplexa konstruktioner eller massproduktion. Använd en särskild urformningsmaskin (tryck 0,1–0,3 MPa).
Underhåll av formar:
Efter urformning ska du torka av formhåligheten med alkohol för att ta bort kvarvarande harts. Applicera nytt formavskiljningsmedel inför nästa användning.
Kvalitetskontrollpunkter:
Produkten är fri från repor, skador och formrester; formhåligheten är intakt.
Steg 7: Efterbearbetning
Huvudmål:
Optimera produktens utseende och måttnoggrannhet för att uppfylla exportkundernas slutliga leveranskrav.
Grundläggande bearbetning
- 1. Ta bort gjutkanter/grater: Skär bort överflödigt material med sax, fil eller slipmaskin och slipa tills ytan ligger i jämnhöjd med produktens yta.
- 2. Finslipning: Slipa ytan med sandpapper med kornstorlek 800–2000 så att ytjämnheten Ra blir ≤0,4 μm.
Ytbehandling (valfritt)
- 1. Sprutmålning: Sprutgrundfärg → täckfärg → klarlack (fungerar med matt, högblank och metallicfärg; färgerna överensstämmer med PANTONE-färgkoderna).
- 2. Silkscreen/tampongtryck: Tryck av logotyper, skalor och text (noggrannhet ±0,1 mm, lämpligt för varumärkeslogotyper).
- 3. Galvanisering/simulerad anodisering: Ger en metallisk yta (t.ex. silver, guld, som uppfyller utseendekraven för exportprodukter).
- 4. Montering: Montera flera replikkomponenter och se till att monteringsspalterna är ≤0,1 mm.
Kvalitetskontrollpunkter:
Produktens yta är fri från repor, droppmärken och bubblor; logotypen är tydlig; och monteringsprecisionen uppfyller standarderna.
Steg 8: Kvalitetskontroll och förpackning
Huvudmål:
Se till att produkterna uppfyller beställningskraven och anpassas till internationell logistik genom förpackningar som uppfyller gällande krav.
Kvalitetskontroll:
- 1. Måttkontroll: Använd skjutmått, mikrometrar eller koordinatmätmaskiner för att kontrollera viktiga mått, med toleranser på ±0,1–±0,3 mm/100 mm;
- 2. Utseendekontroll: Kontrollera ytorna visuellt med avseende på defekter (bubblor, repor, färgskillnader), med en stickprovsfrekvens på ≥10%;
- 3. Funktionstestning: Genomför provningar av nötningsbeständighet, temperaturbeständighet och slagtålighet enligt kundens krav (t.ex. provning av nötningsbeständighet för verktygshandtagshylsor ≥5000 cykler).
Förpackningsmetoder:
- 1. Enstaka produkt: Individuellt förpackad i en antistatisk plastpåse med bubbelplast inuti (för att förhindra repor);
- 2. Storförpackning: Förpackas i kartonger som uppfyller exportstandarder, fyllda med pärlvatten eller skumplast (stöt- och fuktskydd);
- 3. Märkning: Anbring produktnamn, antal, vikt samt etiketter med texten ”fuktbeständig” och ”ömtåligt” på ytterkartongen, i enlighet med internationella logistikkrav.
Kvalitetskontrollpunkter:
Godkännandegraden vid kontrollen är ≥98%, förpackningen är intakt, märkningen är tydlig och kraven enligt standarderna för utrikeshandelslogistik är uppfyllda.
Suijin gjutningslösning
Vakuumgjutning är en nyckelteknik för snabb prototypframställning och småserietillverkning inom den industriella tillverkningssektorn. Fördelarna med korta cykeltider, hög precision, låga kostnader och ett brett materialutbud passar perfekt för iterativ forskning och utveckling av hårdvaruverktyg och plastkomponenter samt för behoven vid småseriebeställningar inom utrikeshandeln. Genom ett väl genomtänkt materialval, optimerad formkonstruktion och efterbearbetning kan man snabbt gå från prototyp till färdig produkt, vilket förbättrar responsförmågan och orderkonkurrenskraften gentemot utländska kunder.