Avec le développement rapide de la technologie d'imagerie, les gens peuvent enregistrer ce qui se passe, les paysages et les gens autour d'eux dans leur appareil photo ou leur téléphone portable à tout moment et n'importe où. Les composants de base de ces produits de haute technologie sont précisément les composants optiques de haute précision. Dans le passé, ce type de lentille optique utilisait le verre comme matériau principal, mais le verre présente inévitablement des inconvénients tels qu'une haute qualité, une fragilité élevée et un prix élevé. l'industrie et l'industrie de l'information. La clé de la production de masse est le moulage par injection.
Comme nous le savons tous, le moulage par injection est largement utilisé dans la production de masse de pièces en plastique, mais la technologie de moulage par injection traditionnelle est difficile à atteindre la précision des composants optiques. Pour atteindre les tolérances dimensionnelles et la qualité de surface requises, toute la chaîne de processus doit être optimisée. Après des années de recherche, des composants optiques de précision avec plus de fonctions et des prix raisonnables peuvent désormais être fabriqués grâce à la technologie de moulage par injection de précision pour répondre aux besoins du marché.
En étudiant le processus de moulage par injection, on constate que le moulage par injection de précision présente six différences évidentes par rapport au moulage par injection traditionnel.
1. Conception de la structure du produit
Afin d'obtenir la meilleure qualité de surface et les plus petites tolérances dimensionnelles, la conception de la structure du produit est très importante. La conception du produit indique également les tolérances dimensionnelles des pièces en plastique. D'après certaines expériences, les principes de conception communs sont les suivants : éviter l'épaisseur locale des parois des pièces en plastique, ce qui entraîne des cavités de retrait ; contrôler la taille de l'épaisseur de paroi minimale (déterminée par le matériau); il ne doit pas y avoir de trous, de fentes, etc. Former une ligne de soudure ; l'épaisseur de paroi ne doit pas trop changer, choisissez une transition en douceur; garder l'épaisseur de paroi de la pièce en plastique uniforme.
Le plastique étant moins stable que le verre, la précision de l'indice de réfraction des lentilles en plastique est inférieure à celle des lentilles en verre. D'une manière générale, dans des conditions environnementales standard, la plage de variation de l'indice de réfraction des lentilles en plastique est supérieure à 1 %, et les modifications de l'indice de réfraction entraîneront des modifications de la distance focale de la lentille. On peut savoir à partir d'expériences physiques que la distance focale d'une lentille sphérique commune est déterminée par l'indice de réfraction n, l'épaisseur de la lentille T et le rayon sphérique R, et ces trois paramètres ont des effets différents sur la distance focale, parmi lesquels l'indice de réfraction n a la plus grande influence. Afin de réduire la variation de l'indice de réfraction, la tolérance géométrique et la précision de traitement de la lentille doivent être strictement marquées lors de la conception.
2. Conception d'outils
La conception de l'outil est aussi importante que la conception du produit, et l'effet de coupe se reflétera directement sur la surface de la pièce en plastique. Lorsque la précision des pièces plastiques atteint le niveau du micron (μm), la tolérance dimensionnelle de l'outil doit être inférieure à 1 μm. Bien que ce ne soit pas une tâche facile pour la conception d'outils, il existe de nombreuses unités d'outils parmi lesquelles choisir. Il convient de noter que les couteaux dimensionnellement stables nécessitent des matériaux à haute résistance pouvant supporter divers traitements thermiques, dont l'importance est souvent négligée. Des expériences ont prouvé que si le processus de transformation de la structure métallographique de l'acier trempé de l'austénite à la martensite n'est pas complètement achevé, la microstructure du matériau changera, provoquant des changements dimensionnels macroscopiques, même en l'absence de charge. Une déformation de 0.01 à 0,001 mm se produira.
3. Équipement de moulage par injection
L'équipement de moulage par injection est une partie importante de l'ensemble de la chaîne de processus. L'équipement de moulage par injection fond, plastifie les polymères, les injecte dans des moules et circule en continu. Cela nécessite un contrôle précis de chaque paramètre du processus, tel que la température d'injection, le volume d'injection, le taux d'injection, la pression de la cavité, etc. La précision de l'équipement de moulage par injection détermine la précision de moulage des pièces en plastique.
L'équipement de moulage par injection de précision est une boucle fermée et son fonctionnement est entièrement contrôlé par ces paramètres. Lors du moulage par injection, chaque action mécanique doit être précise (comme le parallélisme de deux plaques de montage du moule lors du déplacement), et toutes les pièces de l'équipement nécessitent un degré élevé de stabilité. Étant donné que l'unité d'entraînement de l'équipement de moulage est entraînée par l'électricité, elle présente des avantages évidents en termes de précision et de reproductibilité, et convient au moulage par injection de précision.
4. La capacité de traitement de l'atelier de moulage
Outre les éléments de conception, l'usinage de précision est également une partie très importante du moulage par injection. Le traitement des moules doit passer par un usinage précis et un processus d'assemblage étroitement adapté. Si cette partie de la tolérance dimensionnelle n'est pas bien contrôlée, il sera difficile de réparer la tolérance dimensionnelle de la pièce en plastique lors du processus de moulage par injection ultérieur, ou la plage de paramètres de moulage par injection pouvant être ajustée est plus étroite. Avec le développement de la coupe à grande vitesse, on peut prévoir que le fraisage multi-axes de précision à grande vitesse remplacera progressivement l'EDM (usinage par décharge).
Afin que l'insert de moule réponde aux exigences de qualité, le diamant monocristallin peut être utilisé comme grain de la machine-outil pour le tournage. Le plus grand inconvénient du tournage au diamant est qu'il ne peut pas couper directement les métaux ferreux, tels que l'acier, car le fer usera le diamant assez rapidement. À l'heure actuelle, certaines entreprises ont effectué des recherches sur le processus de traitement thermique, qui consiste à obtenir l'effet du tournage au diamant monocristallin en améliorant les performances de coupe de l'acier à outils allié. Les premiers résultats semblent très prometteurs. Bien sûr, nous devons également faire attention à l'outil de tournage ou de fraisage lui-même, car le tranchant de l'outil de tournage en carbure cémenté s'usera après un tournage à grande vitesse, il est donc nécessaire d'utiliser une machine d'affûtage de précision pour réaffûter le pointe du tranchant. Nous accordons une grande attention au plan de coupe et au tranchant de ces outils, même les plus petits défauts sur le tranchant se refléteront dans le produit formé.
5. Processus de moulage par injection
Le processus de moulage par injection peut être divisé en deux types : le moulage par injection traditionnel et le moulage par injection-compression. Dans le moulage par injection traditionnel, une contrainte interne sera générée pendant le processus de refroidissement du plastique, ce qui modifiera les performances de la pièce en plastique et provoquera la polarisation de la lentille. Afin de surmonter cette contrainte interne potentielle, l'une des méthodes de traitement est le recuit des pièces en plastique, mais cette méthode entraînera une déformation des pièces en plastique, ce qui n'est pas adapté. Le moulage par injection-compression peut maintenant être utilisé. Le moulage par injection-compression est souvent utilisé pour former des produits à structure fine, tels que des lentilles en plastique avec des fonctions de diffraction. Il diffère du processus de moulage par injection traditionnel de plusieurs manières évidentes. La portée de ses paramètres de processus de moulage est résumée comme suit :
Pression d'injection (pression de maintien) : supérieure à 100MPa (selon les pièces en plastique ou les matériaux) ; taux d'injection : en fonction des moules, des pièces plastiques et des matériaux ; température de plastification : 200-320 degré ; température du moule : 100-150 degré ; Cycle de moulage : plus de 0,5 min.
Étant donné que le moulage par injection de précision est un nouveau type de méthode de moulage par injection, il n'y a aucune expérience à apprendre de ses paramètres de moulage. Afin d'obtenir des paramètres de moulage appropriés, les méthodes suivantes peuvent être utilisées pour essayer. Tout d'abord, concevez et fabriquez un ensemble de moules à injection (sans tenir compte du taux de retrait), et dans la deuxième étape, sélectionnez l'un des paramètres de moulage par injection, divisez-le en plusieurs différentiels et effectuez l'optimisation du moulage par injection un par un. Détectez ensuite la taille de la pièce en plastique moulée et modifiez la forme et la taille du moule d'injection en fonction de la pièce en plastique. Les paramètres de processus obtenus par cette méthode ont souvent une stabilité et une précision élevées. Bien sûr, des équipements de mesure sophistiqués (machine à mesurer tridimensionnelle), un atelier de moulage avancé (centre de fraisage multi-axes) et des capacités mathématiques de la partie conception (analyse par simulation) sont nécessaires pour mettre en œuvre cette solution.
6. Capacité des techniciens
Afin d'obtenir des tolérances dimensionnelles serrées pour les pièces en plastique, le moulage par injection de précision doit être envisagé dès le début. Considérez divers facteurs tels que la conception optique, la conception de la structure du produit, les paramètres du processus de moulage et l'équipement de moulage, et considérez ces facteurs en interaction dans leur ensemble, et personne ne peut être ignoré. Par conséquent, il est nécessaire d'embaucher des ingénieurs de conception expérimentés et de haute technologie capables d'effectuer des tâches telles que la conception optique, la conception de la structure du produit, la conception d'outils, l'analyse par éléments finis et l'analyse du flux de moulage. D'autre part, bien que la plupart des opérations du processus de moulage par injection puissent être contrôlées par des ordinateurs pour réaliser une production entièrement automatisée, certains talents hautement qualifiés et de haute technologie sont toujours nécessaires dans l'atelier. Parce que le contrôle du processus de moulage par injection de précision est la technologie la plus avancée dans le domaine du moulage par injection. Sa caractéristique typique est que la machine de moulage par injection dispose d'une interface de contrôle avancée, ce qui nécessite que quelqu'un surveille et ajuste en permanence les paramètres clés du processus dans le temps, de sorte que le facteur humain est très important.
Grâce au moulage par injection de précision, les optiques polymères peuvent être produites en grands volumes et avec une grande précision. Bien sûr, ce n'est que le début. Le moulage par injection de précision n'est pas encore parfait dans certains aspects, tels que : la recherche et le développement de matériaux polymères, la conception d'équipements de moulage par injection, la détection de l'état du moule, la mesure de précision des pièces en plastique et l'application d'un logiciel d'analyse de simulation de moulage. Ces recherches fourniront sûrement aux gens de meilleures lentilles optiques en plastique.
