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低压成型控制导线组件应力

每台电动机械都布满电线、连接器和精密电子设备,比如电路板和传感器。这些部件需要承受恒定的振动、物理扭曲、磨损和冲击力。在没有一定程度保护的情况下这些应力会损坏零件,使其失效。与此同时,部件暴露于湿热、水分和环境污染物中会影响其性能。

为了保护部件免受损坏,许多制造商转而选择低压成型(LPM),也称为热熔成型,这是一种将注塑成型的速度和简易性与铸造的强度和耐久性相结合的工艺。它被用于密封组件,减少使用过程中的应力和扭曲,还能完全容纳并封装敏感的电气或光纤元件。

在注塑成型过程中,热塑材料在高温下熔化,然后在极高压力下被迫进入金属模具,最终材料冷却、硬化。注塑成型通常用于制造大量独立零件。热塑塑料在模具内的组件周围成型,但不会粘附在组件上或者形成永久性粘结。

LPM利用粘合工艺与部件形成永久性粘结。采用LPM时,颗粒状的聚酰胺热熔胶粘合剂被加热至180-240℃。这种粘合剂没有真正的熔点;相反,它们具有较宽的软化与玻璃化转变范围。一旦完全软化,该粘合剂的粘度在3000厘泊左右,可随时注入。制造商将待密封的部件放入专门设计的模具内,然后将成型材料注入腔内,封闭并粘合部件。聚酰胺LPM的注射压力范围是25-500  psi,远远低于注塑成型所需的1,500-15,000 psi。因此,该过程对脆弱的零件来说非常柔和。

在室温下,LPM成型材料可在10-50秒内迅速冷却。粘合剂在冷却过程中与基板粘结。随后可以从模具中取出刚刚粘合成型的部件并立即使用。

LPM材料与设备

LPM热熔胶是单组分无溶剂聚酰胺,在室温下是固体。它们以从大豆、油菜籽和向日葵等可再生资源中提取的天然脂肪酸为原料制成,是一种绿色可持续的材料。由于可以重新熔化并再次利用废料,所以LPM工艺能减少浪费。

LPM粘合剂具有UL 94-V0安全等级,是一种自熄性材料,而且在成型过程中不会产生气体或释放有毒烟雾。它们是无毒、可回收的,不含金属填充剂,可以作为热绝缘体和电绝缘体。

聚酰胺比其他热熔体系更坚固耐用,呈现出类似于塑料的特性。LPM热熔胶与整个待封装组件粘结,成为该组件三维形式的一部分,并形成一个防水、耐化学的密封件,而不是形成一层薄膜将两个基片粘合在一起。鉴于这些优点,LPM热熔胶完全可以替代热塑性外壳。

聚酰胺热熔胶还具有其他优点。许多材料是抗紫外线的,能提高户外应用性能,例如太阳能设备。它们拥有极佳的热循环性和耐温性,可以在极冷(-40℃)和极热(150℃)环境下正常工作。该热熔胶有不同硬度、耐磨性、抗冲击性、清晰度和光学透明性的配方可供选择。这些材料能轻松地粘合PVC和其他难以粘接的材料。可以在它们上面叠印标记和标签,还能使用压敏标签。

自动成型机每年的产量为20000至1000000个零件。手动系统的设备价格约为20000美元,而更大的自动化系统约为100000美元。系统操作如下:首先,在罐中软化热熔胶颗粒;第二步,齿轮泵产生压力,迫使熔化的材料通过加热软管,然后注入铝制模腔;第三步,材料冷却并在模腔内硬低压成型控制导线组件应力热熔成型是一种快速而有效的封装并保护电子元器件的方法。第四步,拆开模具取出成型的零件。

虽然热熔胶成型的材料成本往往高于注塑成型材料,但在其他方面节省的成本可以抵消材料成本。用于注塑成型的点胶设备及相关模具组(通常由钢制成)比用于热熔胶成型的设备及模具组(通常由铝制成)贵得多。由于铝的散热性很好,所以LPM的循环时间非常短。同时加工压力低得多,热熔胶成型模具可在10秒内脱模。由于没有化学固化过程,热熔胶在室温下凝固,因此节约了能源,还消除了成型后的热变形。

设计注意事项

模具组并不是现成的零件,而是定制的原型化零件,因此模具组件可以满足精确度要求。在铸造模具过程中,制造商应找到设备合作伙伴帮助其设计模具组。

LPM的模具组类似于注塑成型,它被设计为可以轻松弹出零件并排出空气和热量。通常采用铝作为材料,而不是钢,每个模具的上半部最高点都有排气孔。为了达到最快的加工速度,模具设有释放点,可以在机械或操作员帮助下轻松弹出模具零件。如果释放点位于连接器等实体零件而不是主要由成型材料制成的区域,这时是最容易弹出的。

热熔胶成型必须将零件完全封装在LPM材料中,使其免受水分和环境污染物侵害。零件应当放置在模具中心以便于封装并在冷却过程中和冷却后尽可能减小弯曲。对于垫圈等需要弯曲电缆的部件,工程师必须为其专门设计模具,让弯曲远离密封区域。

典型应用

LPM适用于大量应用,可以取代其他组装方法从而提升加工速度并提高最终产品的可靠性。虽然LPM不是解决所有封装难题的解决方案,但它对于焊接或卷边的接头和电路板等易碎连接器特别有效。

为了封装连接器和开关,LPM材料需要包裹住连接器和整条电缆。热熔胶可以保护连接器的触点免受水、油和其他污染物影响,减轻电缆的扭曲和应力,提升产品美观性。LPM的密封性比热缩管或注塑成型更可靠,因为成型材料与连接器或开关形成了持久粘合。

控制器与传感器可以直接采用LPM外模成型而不会损坏敏感电子器件。在单个加工步骤中,LPM可以代替外罩、外壳和接线盒(通常它们必须被封装以确保设备安全)。

由LPM热熔胶制成的衬套和垫圈常常用于电缆线束中,以取代那些用于固定电缆并消除应力的橡胶衬套。LPM衬套为电缆提供了结头,能在非常复杂的电缆线束上快速而轻松地定位。LPM衬套不像橡胶衬套那样被安装在复杂的电缆线束上,而是在目标位置就地生成,然后利用热熔胶粘附在电缆上。粘合剂与电缆之间的结合部是防水的。

LPM材料也适用于一系列户外应用,比如在自然环境中保护天线、电池和线圈。外模成型能保护这些金属零件免受天气、水分和环境污染物的影响。



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