新興行業(yè)中,制造和設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)正與日俱增，小零件的創(chuàng)新與改進(jìn)往往帶來(lái)產(chǎn)品的質(zhì)的飛躍。采用液態(tài)硅膠技術(shù)可以生產(chǎn)出精確的高質(zhì)量O形圈。

 

O形圈是最常用的密封件，應(yīng)用廣泛，可用于從醫(yī)療設(shè)備到化工生產(chǎn)線、從拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)到海底井下工具等眾多領(lǐng)域，其中，采用液態(tài)硅膠技術(shù)生產(chǎn)的高規(guī)格無(wú)飛邊O形圈和定制模壓件也是生命科學(xué)應(yīng)用的理想選擇。這些應(yīng)用占據(jù)著全球墊片和密封件的大部分市場(chǎng)，根據(jù)全球產(chǎn)業(yè)分析，截止2020年其市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到458億美元。

 

O形圈之所以受到用戶的青睞是因?yàn)槠鋱A形截面可普遍應(yīng)用于軸向或徑向密封配置中，無(wú)論是處在靜態(tài)還是相對(duì)溫和的動(dòng)態(tài)負(fù)載工況下。它們幾何形狀非常簡(jiǎn)單，不管是使用何種材料進(jìn)行注射成型還是模壓成型生產(chǎn)，過(guò)程都非常簡(jiǎn)單，是最通用的選擇。

 

O形圈雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但簡(jiǎn)單的橡膠圈背后卻隱藏著復(fù)雜的材料和生產(chǎn)工藝。為保證長(zhǎng)久的使用壽命和完整性，O形圈必須完全符合系統(tǒng)的要求，包括耐極限溫度、抗高壓及耐侵蝕性的接觸介質(zhì)等。為實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)環(huán)境下的自動(dòng)化裝配，它們也許還需要具有低摩擦性。

 

特瑞堡液態(tài)硅膠部件產(chǎn)品線總監(jiān) Ursula Nollenberger 說(shuō)："為應(yīng)用選擇最適合的O形圈要求準(zhǔn)確地理解系統(tǒng)的需求，并且要具備專業(yè)的材料性能知識(shí)。和一家在這些領(lǐng)域比較專業(yè)的O形圈供應(yīng)商合作，他們能夠提供材料的測(cè)試結(jié)果，這些對(duì)于保證設(shè)備性能或者制造過(guò)程方面是至關(guān)重要的。在要求嚴(yán)苛的生命科學(xué)行業(yè)尤為重要。" 根據(jù)全球產(chǎn)業(yè)分析的陳述，包括醫(yī)療行業(yè)在內(nèi)的復(fù)雜應(yīng)用領(lǐng)域，將對(duì)制造和設(shè)計(jì)提出新的挑戰(zhàn)。

  

Ursula說(shuō)道:"現(xiàn)在我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這一趨勢(shì)，為此在生產(chǎn)簡(jiǎn)單的O形圈時(shí)，我們將重新定義其精密程度。對(duì)于一些工況最困難的應(yīng)用，尤其是針對(duì)醫(yī)療設(shè)備。

 

液態(tài)硅膠技術(shù)重新定義了O形圈的加工精密程度

特瑞堡密封系統(tǒng)位于瑞士施泰因的工廠，是特瑞堡密封系統(tǒng)專門(mén)從事液態(tài)硅膠（LSR）注射成型的四個(gè)工廠之一。它為全球和當(dāng)?shù)氐尼t(yī)療、汽車和各種工業(yè)領(lǐng)域的客戶生產(chǎn)高精密的模壓件。

  施泰因工廠總經(jīng)理 Jarno Burkhardt 說(shuō)："傳統(tǒng)的彈性體O形圈生產(chǎn)是通用注射或模壓成型的，并且通常需要以機(jī)械方式（切割或沖壓）或經(jīng)過(guò)低溫處理進(jìn)行修邊。這些二次加工的步驟往往會(huì)帶來(lái)過(guò)程變化、制造風(fēng)險(xiǎn)并且產(chǎn)生潛在的間接成本。在特瑞堡密封系統(tǒng)為O形圈進(jìn)行液態(tài)注射成型的過(guò)程中，模壓件不會(huì)產(chǎn)生飛邊，注入口或溢出口很容易和功能部件契合"

 

  特瑞堡密封系統(tǒng)已經(jīng)使用這種工藝生產(chǎn)1.1-1.4 mm尺寸的微型部件，醫(yī)療設(shè)備上每年都需要數(shù)百萬(wàn)件此類產(chǎn)品。這些部件生產(chǎn)都是通過(guò)直接將液態(tài)硅膠材料注射進(jìn)多腔模具的各個(gè)腔內(nèi)。然后O形圈都借助一種特殊設(shè)計(jì)的機(jī)械手臂將其從每個(gè)腔內(nèi)夾出。由于部件尺寸太小，很難作標(biāo)記區(qū)分，為了保證其具有可追溯性，一般將O形圈直接從裝進(jìn)按腔區(qū)分的容器中。

 

 

使用無(wú)飛邊，無(wú)浪費(fèi)的模具注射成型液態(tài)硅膠O形圈，這種設(shè)計(jì)理念的主要優(yōu)點(diǎn)包括：

1.減少材料浪費(fèi)

2.無(wú)需進(jìn)行二次加工來(lái)去除飛邊

3.消除了所有二次加工相關(guān)的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，也節(jié)省了相關(guān)的加工和檢驗(yàn)成本。

4.將O形圈從模具中直接分離出來(lái)能夠持續(xù)性地維持高尺寸穩(wěn)定性和精密程度。

5.產(chǎn)品的完全可追溯不僅僅通過(guò)按批追溯，還可以按腔跟蹤。

6.重量0.0093g，直徑1.1-1.4 mm/ 0.043-0.055 in

                     

  開(kāi)發(fā)生產(chǎn)微型O形圈的工藝面臨著諸多挑戰(zhàn)。其中之一就是開(kāi)發(fā)一種機(jī)械臂處理重量小于0.0093g的部件，由于部件很小并且很輕，以至于憑借人手根本不能夠簡(jiǎn)單地處理它們。

  

  另一個(gè)挑戰(zhàn)就是微型O形圈的電子電荷,它會(huì)導(dǎo)致機(jī)械臂釋放O形圈后,O形圈的四處分散。由于其接近羽毛的重量使它們?cè)诤笃谏a(chǎn)中無(wú)法放置在指定的容器中。為此，一個(gè)名為"Ionicator"的機(jī)械臂最終被開(kāi)發(fā)出來(lái)，它可以將部件從模具中卸下然后裝進(jìn)容器內(nèi)。

  

  執(zhí)行該生產(chǎn)工藝可以將材料損耗減少30%以上，還可以達(dá)到零缺陷的質(zhì)量水平。這些微型O形圈的生產(chǎn)模具目前最多有32個(gè)腔體。

  

  Burhardt總結(jié)道："液態(tài)硅膠技術(shù)團(tuán)隊(duì)的下一個(gè)目標(biāo)就是將腔體的數(shù)量增加到 64個(gè)，并且不僅僅適用于O形圈，還針對(duì)創(chuàng)新醫(yī)療設(shè)備上使用的其它定制微型部件。"

 

*參考文獻(xiàn)

全球產(chǎn)業(yè)分析公司（GIA）：成品市場(chǎng)調(diào)查機(jī)構(gòu)，全球最準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)公司之一，目前服務(wù)于遍布全世界36個(gè)國(guó)家的9,500多家公司。

  

《世界橡膠工業(yè)雜志》，1889年10月首次發(fā)行，記錄了橡膠工業(yè)自誕生以來(lái)的所有事件和技術(shù)變革。