真空澆注成型技術(shù)是自主開發(fā)的快速模具制造和塑件快速制造技術(shù)。本項(xiàng)技術(shù)具有抽真空速度快、攪拌均勻以及自動(dòng)澆注、成本低優(yōu)點(diǎn)，性能與成型效果與國外同類產(chǎn)品相同，真空泵采用國產(chǎn)泵，攪拌結(jié)構(gòu)為自主技術(shù)，澆注系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制。

真空澆注技術(shù)可廣泛用于制造業(yè)領(lǐng)域的快速模具制造，可完成硅橡膠模具、聚氨酯模具及小批量注塑零件的真空澆注成型。

近年來，隨著快速成型技術(shù)應(yīng)用和普及，越來越多的企業(yè)感受到該項(xiàng)技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)過程中所帶來的效益。然而，隨著該項(xiàng)技術(shù)的普及以及應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，很多小型企業(yè)對(duì)小批量生產(chǎn)及制模(已有原型)的需求越來越迫切。

利用真空澆注技術(shù)則可以直接用工程塑料制作小批量零件或者制造簡易模具。國內(nèi)現(xiàn)有各種快速成型機(jī)近百臺(tái)，國家級(jí)應(yīng)用服務(wù)中心五個(gè)，各省的生產(chǎn)力促進(jìn)中心也在紛紛上馬快速成型技術(shù)及快速制模技術(shù)，還有一批擁有快速成型設(shè)備的企業(yè)也對(duì)外進(jìn)行快速成型及快速模具的服務(wù)，所以對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用和需求市場很大。

真空澆注技術(shù)可以廣泛用于汽車、家電、輕工、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)機(jī)械及軍工等行業(yè)的研發(fā)和小批量生產(chǎn)。

快速模具制造應(yīng)用非常廣泛，發(fā)展也非常迅速。特別是在新產(chǎn)品研發(fā)階段及一些通過復(fù)型獲得表面形狀的場合，其作用顯著。真空澆鑄成型的原理是在真空的狀態(tài)下，將硅橡膠及工程塑料澆注到?？蚧蚰＞咧?，材料在負(fù)壓力的作用下，抽出氣泡，使成型材料牢固地貼敷在原型或模具表面固化，從而保證模具或零件的澆注成型具有高的復(fù)形精度。

環(huán)氧樹脂真空澆注是指在真空條件保證下，將環(huán)氧樹脂、固化劑、功能性助劑和無機(jī)粉體填料等組成的配方材料澆注到設(shè)定的模具組件內(nèi)，由熱塑性流體交聯(lián)固化反應(yīng)完成后，脫模得到熱固性制品的過程。

環(huán)氧樹脂真空澆注技術(shù)屬于干式整體絕緣體系，是當(dāng)今電工行業(yè)主導(dǎo)的絕緣封裝技術(shù)。其工藝技術(shù)用于電子、電器、電工等產(chǎn)品的絕緣封裝，根據(jù)產(chǎn)品絕緣結(jié)構(gòu)和澆注料配方的不同，可分類為：澆注、包封、灌封以及自動(dòng)壓力凝膠(APG)工藝技術(shù)等成型工藝。

環(huán)氧樹脂真空澆注系統(tǒng)設(shè)備適用于中、小型變壓器，高低壓互感器和高壓絕緣件的封閉式全真空澆注工藝。其特點(diǎn)是實(shí)用節(jié)能、操作簡單、維修方便、運(yùn)行成本低，其半封閉式的配料工藝可有效改善生產(chǎn)環(huán)境和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。使用該系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂澆注制品具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和可靠的電絕緣性等。

1、樹脂及固化劑的選擇

雙酚A環(huán)氧樹脂與酸酐類固化劑在一定工藝條件下，進(jìn)行固化反應(yīng)交聯(lián)生成三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的熱固性高分子材料。雙酚A環(huán)氧樹脂固化后有著較強(qiáng)的機(jī)械性能和優(yōu)異的絕緣性能，因此廣泛的應(yīng)用于高壓電器上的絕緣部件。

不同的樹脂由于分子量分布的不同而呈現(xiàn)不同的狀態(tài)，HE-411型號(hào)樹脂在常溫下為固態(tài)。環(huán)氧值是環(huán)氧樹脂的重要性能指標(biāo)之一，其影響著樹脂的固化程度、固化反應(yīng)時(shí)間以及固化后的機(jī)械強(qiáng)度，因此根據(jù)所選材料體系的不同，將環(huán)氧值控制到一個(gè)適合的范圍內(nèi)。

環(huán)氧樹脂主要指標(biāo)還有：有機(jī)氯、無機(jī)氯以及總氯含量，若樹脂中有機(jī)氯的含量過高，則會(huì)導(dǎo)致樹脂固化后在高溫狀態(tài)絕緣性能降低;若環(huán)氧樹脂中無機(jī)氯含量過多，則會(huì)影響成型后絕緣件的電性能;若環(huán)氧樹脂內(nèi)氯離子等雜質(zhì)成分超標(biāo)，對(duì)環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)有促進(jìn)的作用，會(huì)使樹脂混合料的凝膠時(shí)間縮短，對(duì)整個(gè)固化過程造成了影響，嚴(yán)重的會(huì)增加整個(gè)澆注件的內(nèi)應(yīng)力。

配合環(huán)氧樹脂用固化劑有多種，例如胺類固化劑、酸酐類固化劑等，不同的體系的固化產(chǎn)物性能有所不同，主要表現(xiàn)在機(jī)械強(qiáng)度、絕緣性能及Tg上，電氣用環(huán)氧樹脂多采用酸酐類固化劑，其主要性能指標(biāo)是酸值和酐基含量等。

2、填料的選擇及配比

在環(huán)氧樹脂體系內(nèi)加入填料，可以解決純樹脂的固化收縮率大等問題，也可以減小固化后樹脂的線膨脹系數(shù)，還可以提高固化物的導(dǎo)熱性、及其它性能。作為環(huán)氧體系澆注料的填料，氧化鋁被廣泛使用。

環(huán)氧澆注體系中氧化鋁填料的比例在一定范圍內(nèi)增大，可有效提高固化物的機(jī)械強(qiáng)度?？梢酝ㄟ^對(duì)澆注試樣的彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度進(jìn)行測試，得到此環(huán)氧樹脂澆注體系樹脂與氧化鋁填料最佳比例為100∶400。

氧化鋁填料中位粒徑(D50)、以及粒徑的分布也影響著澆注試樣的強(qiáng)度。若氧化鋁中的大粒子占較大比例、D50較大，會(huì)造成其比表面積過小，易被樹脂浸潤，但大粒子易沉淀，使氧化鋁在環(huán)氧樹脂體系內(nèi)分布不均，會(huì)造成體系固化產(chǎn)物的內(nèi)應(yīng)力分布不均，導(dǎo)致澆注試樣強(qiáng)度的降低。經(jīng)過對(duì)不同粒徑分布的氧化鋁填料進(jìn)行澆注試樣測試，得到D50在20μm并呈正態(tài)均勻分布的氧化鋁粉效果最佳。

1、混合料的預(yù)處理

混合料的預(yù)處理指的是環(huán)氧樹脂和氧化鋁填料在樹脂罐，固化劑在固化劑罐分別實(shí)現(xiàn)的，它們?cè)诠に嚂r(shí)間內(nèi)以適合的溫度進(jìn)行脫氣預(yù)處理。

混合料的脫氣是通過薄膜脫氣實(shí)現(xiàn)的，薄膜脫氣的方式是真空澆注中常見的脫氣方式，首先備料罐的攪拌槳將混合料螺旋提升到脫氣傘頁上，傘頁上的混合料沿著頁面向下流淌，此時(shí)混合料在頁面上形成了一層物料薄層，進(jìn)而利用真空泵將薄層上的氣泡吸出。

混合料粘度的控制是主要難點(diǎn)，如果粘度過高不僅不利于薄膜脫氣，而且澆注到模具中也易產(chǎn)生氣孔。如果粘度過低攪拌槳又無法把混合料提升至傘頁，HE-411固態(tài)環(huán)氧樹脂體系采用單側(cè)將填料加在樹脂罐側(cè)，將樹脂和填料的粘度控制在3500-3800mPa·s中可以達(dá)到上述兩點(diǎn)要求。

2、終混料的澆注

將預(yù)先處理過的樹脂罐內(nèi)的樹脂和填料混合料，以及固化劑罐內(nèi)的固化劑，按照材料配比最終通過混料器形成終混料，澆入模具內(nèi)。終混料的混合時(shí)間如果過長，會(huì)引起終混料粘度的急劇升高，嚴(yán)重的會(huì)堵塞混料器，時(shí)間過短混合效果可能不佳。

根據(jù)不同環(huán)氧樹脂材料體系可使時(shí)間的不同(可使時(shí)間是指環(huán)氧樹脂、固化劑、填料開始混合到終混料粘度達(dá)到20000сp的時(shí)間)，故終混料混合時(shí)間約為70-80分鐘。澆注過程中，將澆注速率控制在1.5-2Kg/min最佳，若速率過快容易產(chǎn)生氣泡，速率過慢不僅制約了生產(chǎn)效率同時(shí)過長的混料時(shí)間會(huì)引起混合料粘度的增加。

3、固化過程

澆注完成后必須立即將模具轉(zhuǎn)移至固化爐中進(jìn)行固化，固化的溫度是根據(jù)環(huán)氧澆注料體系設(shè)定的。由于反應(yīng)初期是體系放出大量的熱，因而升溫速率較平緩，達(dá)到一定溫度時(shí)運(yùn)行恒溫段，恒溫段的溫度設(shè)定應(yīng)高于Tg，整個(gè)固化時(shí)間約為24h。固化爐進(jìn)行固化過程中，一是要求固化爐內(nèi)各處溫度的均一性，二是需要設(shè)定溫度與實(shí)際溫度偏差小于3℃。

1、配料設(shè)計(jì)

環(huán)氧樹脂混合料配方體系是環(huán)氧樹脂真空澆注系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，由環(huán)氧樹脂(液體環(huán)氧樹脂、半固態(tài)環(huán)氧樹脂、低環(huán)氧值的半固態(tài)環(huán)氧樹脂)、填料(無機(jī)粉體，簡稱硅微粉)、固化劑(異構(gòu)化甲基四氫鄰苯二甲酸酐、異構(gòu)化甲基六氫鄰苯二甲酸酐)和增韌劑(聚壬二酸酐、聚癸二酸酐)等組成。

2、工藝設(shè)計(jì)

環(huán)氧樹脂真空澆注系統(tǒng)工藝流程由配料過程、薄膜脫氣過程、終混和澆注過程、固化和拆模過程組成，工藝要點(diǎn)有溫度控制、真空脫氣、真空度、澆注速度、固化。在隔絕空氣的情況下，處理澆注物料，使其脫水脫氣，并加熱到一定的溫度，再按要求的比例混合均勻，在全真空狀態(tài)將處理好的物料澆注到設(shè)定的模具中。

該工藝的優(yōu)點(diǎn)是配料的全過程都處于真空狀態(tài)，可以有效地把環(huán)氧樹脂混合料中的空氣抽出來，減少配料中的氣泡。在全真空澆注過程中，高效真空設(shè)備可將隨環(huán)氧樹脂澆注入模具內(nèi)的空氣抽出，從而減少澆注產(chǎn)品內(nèi)的氣泡，提高產(chǎn)品電氣絕緣強(qiáng)度和機(jī)械性能，有效降低產(chǎn)品內(nèi)部局部放電量。

在實(shí)際生產(chǎn)中需要控制好生產(chǎn)工序時(shí)間以及澆注線各設(shè)備的真空度和溫度等參數(shù)，這樣可以大大減少澆注制品中的氣隙和氣泡，提高澆注質(zhì)量，保證產(chǎn)品的合格率，降低生產(chǎn)成本。

3、設(shè)備組成

環(huán)氧樹脂真空澆注工藝設(shè)備，是保證澆注工藝順利進(jìn)行的基礎(chǔ)(在全真空狀態(tài)下，完成澆注工藝所要求的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)及工藝參數(shù))。

該系統(tǒng)整套設(shè)備包括：樹脂預(yù)處理罐(熔解、計(jì)量)、固化劑預(yù)處理罐(計(jì)量)、填料干燥罐(恒溫、攪拌、真空)、預(yù)混料罐(恒溫、攪拌、真空)、終混料罐(恒溫、攪拌、真空)、澆注罐(恒溫、真空)、填料拆袋機(jī)、物料螺旋輸送器、放料系統(tǒng)(具有加溫和溫控裝置)、自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)、真空系統(tǒng)(過濾、冷卻)、加熱系統(tǒng)(電加熱或油加熱溫度恒控)、氣動(dòng)系統(tǒng)以及電控系統(tǒng)(PLC+組態(tài))等部分組成。

4、技術(shù)方案

①樹脂進(jìn)入設(shè)備后，其攪拌、脫氣、電子秤計(jì)量、最終混合脫氣、澆注均在真空下進(jìn)行，過程中無外界氣體摻入。采用先進(jìn)的薄膜脫氣技術(shù)，使?jié)沧⒘系拿摎獬浞?、快捷、有利于澆注制品的絕緣強(qiáng)度和外觀質(zhì)量。

②真空系統(tǒng)一般采用德國萊寶原裝真空泵和真空變送器，配置高效冷卻過濾裝置，確保真空系統(tǒng)的有效抽氣與長期穩(wěn)定運(yùn)行。

③澆注管路為雙層管路，通過恒溫加熱，有效防止樹脂固化。澆注罐加熱也可選用電加熱方式，加熱均勻且無油污污染。

④電控系統(tǒng)采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，使參數(shù)設(shè)定、設(shè)備控制、數(shù)據(jù)記錄方便有效。