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排除点胶过程故障

从字面上看,“精确的点胶”与“精准点胶”是不可互换的。然而,在实践中制造商及机器操作员明白这些词组都表达了相同的期望结果:在可重复的基础上向特定位置点胶精确数量的材料。

但不幸的是在实际点胶时通常很难保证精确的数量。造成这种情况的原因可能是没有选择适合该应用的材料或设备,也可能是材料或设备没有实现预期的效果。1963年以来,一家知名企业一直专注于为每个应用提供最好的点胶设备。最近,该供应商帮助一个汽车制造商解决了为窗户、挡风玻璃和天窗点胶聚氨酯和溶剂型底漆密封胶的问题。

此前,该制造商利用机械臂上的毛毡头来涂抹密封胶。

机器利用压力罐的管道输送密封胶,然后以20毫米宽的珠状形式涂抹在关闭的后车窗边缘以实现密封效果。相比之下,机器采用喷射阀在挡风玻璃和天窗上涂抹4毫米宽的珠状聚氨酯。“用毛毡头涂抹昂贵的密封剂会产生大量滴落物和过多流体,因为它无法控制点胶量,”该供应商的销售经理Tom Muccino解释说。“因此,操作员必须在每次操作后将其擦掉。流体废料和返工成本促使制造商寻求更清洁、更稳定的工艺。使用聚氨酯时点胶阀经常堵塞,从而导致过多的维修停机时间。”

为了减少底漆使用量并生产出更清洁、更优质的产品,诺信建议该公司在机器人手臂上安装一个752V胶阀。

该配置可减少一半的底漆使用量,同时提高点胶精度和重复性。它还增加了每天完成的零件数量,大大减少了每次操作后的清理工作。

为了密封挡风玻璃和天窗,制造商使用了一个736HPA高压胶阀。它不会堵塞,可以大大减少过早固化从而减少浪费,其实际成本低于旧式阀门。

与许多公司一样,该汽车制造商正享受着无故障和稳定点胶带来的益处。他们已经认识到选择最佳点胶方法、材料和设备对一个应用的重要性。同样重要的是企业可以从众多先进的点胶系统和粘合剂中选择专门的解决方案来应对如今独特的装配要求。

排除点胶过程故障先进的机器有助于制造商精确而持续地点胶各种材料。

材料注意事项

在装配应用中制造商使用的点胶材料类型包括粘合剂、密封剂、涂层、底漆、润滑剂、锁线器和导热间隙填充物。它们由环氧树脂、丙烯酸、聚氨酯、聚亚氨酯或硅树脂等基础聚合物配制而成,暴露在光(紫外线或可见光)、热、水分或空气中会固化。

“在选择点胶材料时必须仔细考虑流变学、化学和混合比例等因素,单组分和双组分材料的流变学至关重要。例如,牛顿材料是完全自由流动的,需要在点胶周期之间将其吸回以防止滴落,”EpoxySet公司业务开发经理Barry Siroka解释说到。

至于化学方面,Siroka称某些环氧树脂(例如大多数咪唑固化剂)不能大剂量混合。一个含有几百克该物质的大型贮液器易受到放热化学反应影响,该化学反应通过高温释放能量,导致材料在点胶之前出现凝胶和冒烟。他建议一个贮液器只放25至30克。将某些物质暴露于钠和水中也会导致发热以及非预期的过早反应。

点胶材料中的填充物也会带来麻烦。磨料填充物会磨损点胶设备的铝制部件。如果这些微小的金属颗粒与粘合剂混合,就会对点胶过程产生负面影响。

“获得合适的混合比例始终是一个巨大挑战,特别是对于许多双组分环氧树脂、聚氨酯和硅树脂,”Siroka指出。“如果树脂和硬化剂之间的粘度差过大,那么一种材料会很快用完,而另一种材料用得太慢,这样就无法获得合适的混合比例。”

EpoxySet公司的EC-1015是一种双组分导热化合物,可用于灌注、封装和铸造等应用,它需要在高达180℃的连续操作温度下使用。它含有一种抗化学物质的电绝缘高介电聚合物。此外,其低膨胀系数和固化收缩率可大大减少固化和温度循环过程中的应力。环氧树脂呈黑色,热固化时间为8小时,可在100℃下固化。其常见应用包括保护电机、线圈和电子元件。

该公司的另一种双组分环氧树脂是EB-135,具有中等粘度。即使温度循环至-55℃,它固化后(高温或室温)也具有较低应力。据ASTM E-595-07称,该环氧树脂已通过美国宇航局测试和批准,它也适用于光纤终端和电气应用。

“制造商越来越多地采用伺服控制泵和数字控制器来确保双组分材料在点胶过程中具有合适的混合比例,”Hernon制造公司的销售与营销总监Edgardo Rodriguez说。“这些技术可以精确控制混合比例,从1比1到50比1。”

Rodriguez指出,空气温度会大大影响材料粘度和点胶要求。早晨的低温会增加粘合剂的粘度并降低流动性,而下午的高温会产生相反效果。

Hernon的UV702粘合剂可作为一种原位成形密封垫用于油和冷却剂系统、发动机盖、油底壳以及其他流体密封系统。点胶后几秒钟内用电子束或紫外光即可固化,它能很好地粘附在轴封、油封、金

属、玻璃、陶瓷和塑料上。其外观呈琥珀状,该材料适用于精确点

胶,在25℃时具有700至900cps的粘度。Rodriguez称,制造商们通常采用该公司的Autosealer 4023进行点胶。

随着时间的推移,点胶设备内会积聚物料残留物从而降低生产效率。使用胶凝或厚粘合剂时这种情况尤为严重。防止该现象的一种方法是让冷却的散装材料在点胶之前达到室温。此外,必须有足够宽的管道和喷嘴来输送材料和点胶,而且从动盘必须始终紧密贴合在粘合剂包装的边缘。

遵循手册的要求(方法)

手动点胶非常适合于低容量应用,它采用一个装有3至55毫升流体的注射器。操作员只需向下推动柱塞,直到足够量的流体被涂抹到工件上。因为重复率完全取决于操作员的一致性,所以该方法适合产品合格率低于80%的应用。

手动点胶单组分或双组分材料可以采用一个单筒或双筒的枪状盛放器。塑料筒可装2至32盎司的材料,还有一个塑料塞,在安装点胶喷嘴前必须用锋利的刀将其割开。

硅树脂材料可用于多种应用,例如灌注和封装PCB

通常10或12盎司的单筒可装在一把普通填缝枪内,但如果塑料筒装有高粘度环氧树脂,那么手动点胶会很困难。更好的办法是使用带棘轮装置的填缝枪或者由压缩空气驱动的气动型填缝枪。两个塑料筒按一定比例装有材料,通过静态混合器进行混合。

自动化的成功

在必要时注射器和塑料筒可安装在一个固定装置或龙门式笛卡尔机器人上。诺信EFD的EV系列自动XYZ点胶系统能利用注射器筒和胶阀进行精确的流体点胶。所有系统都配备了DispenseMotion视觉引导软件,操作员可以快速创建由点、线、圆、弧或复合弧组成的点胶样式。一个素描相机会验证产品是否存在,而通过配备DispenseMotion软件的微型PC,操作员可以控制机器人在任何轴上运动。

工作台尺寸从150×200毫米到570×500毫米,使其成为批处理或关键点胶应用的最佳选择。该系统可独立运行,也易于与内联传输系统、转盘和托盘装配线集成。

诺信还有Ultimus V点胶机。操作员执行一个预先编排的点操作后,该点胶机会提供全电子压力调节以保持流体点胶过程从头到尾一致。

“通常情况下注射器内预混材料的粘度会迅速变化,注射器被排空后会产生较小的点,”Muccino说。“这台点胶机确保每一个点胶的点都具有完全相同的大小,直到注射器排空为止。”

半自动时间-压力注射器点胶(TPSD)拥有极高的产量和可重复性。该技术将空气压力与时间控制相结合。在点胶机上预设压力和时间后,操作员通过按压脚踏开关或手指开关来启动点胶流程。流体被挤出注射器,然后通过点胶针头涂抹到工作表面。

制造商经常采用台式机实施TPSD粘接、涂覆和密封应用。该设置也适用于在PCB上重新涂抹焊膏。

另一方面,有几个因素会对该方法的可重复性产生负面影响。注射器内径是一个因素。如果其锥度太大,那么材料的喷射量会随着向底部移动而减少。

所需的喷射量越少,点胶难度越高。鉴于软管的膨胀系数和材料特性,几乎不可能通过长软管来精确测量较少的喷射量。此外,触变性材料和高粘度会导致点胶材料过多或过少。

一致的点胶量是自动时间-压力阀系统的主要优点之一,它包括气动阀、控制器和蓄压器。它使用夹管、隔板、微量针头或滑阀来点胶。

大容量特殊应用最好是采用大型机器人点胶系统。肖根福罗格的P300HV是为高研磨性导热材料点胶而专门研发的,被用于封装高压汽车电池。肖根福罗格美国公司的首席工程师BrandonZinn表示,该系统是基于过去几年汽车OEM行业迅速变化的需求而研发的。

P300HV由DosHP点胶机和PailFeed200进料系统组成,可以每秒80毫升的速度点胶。该系统坚固耐用,操作简便,使用寿命长,维护简单而快速。Brandon Zinn称,两个进料系统可与点胶机串联以实现连续系统操作。


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