塑料零件制造的一项关键技术是真空铸造。真空铸造以其效率和速度而闻名，是生产小批量聚氨酯产品的首选方法。这一过程对于创建产品的初步样品特别有价值，允许制造商在全面生产之前进行市场测试。
本文旨在阐明真空铸造，这是塑料成型中值得关注的关键工艺。我们将深入研究真空铸造工艺的复杂性，包括分步程序、所用材料及其广泛的应用。通过了解真空铸造的具体情况，利益相关者可以更好地理解其在新产品开发和测试中的重要性，确保创新想法可行并做好市场准备。
什么是真空铸造？
真空浇铸是一种软模具成型技术，它使用软硅胶模具来浇铸聚氨酯塑料和弹性体。这也是它被称为真空硅胶浇铸和聚氨酯浇铸的原因。整个浇铸过程都在真空腔内进行，这消除了铸件内部产生气泡的风险，从而使最终产品精准无瑕。
与传统铸造相比，金属模具是永久性的、成本高昂且生产时间长，而硅胶模具制作速度更快。交货时间约为 15 天，硅胶模具最多可制作 25 个零件。这使其成为快速成型最受欢迎的方法之一。
什么是真空浇铸塑料工艺流程？
真空浇铸的关键在于硅胶模具。然而，硅胶模具的制作和使用，或者说自制真空浇铸，都涉及一些前期准备和后期处理步骤。
以下是所有这些步骤的简要介绍：
第 1 步：创建主模型
首先，准备一个母模来制作硅胶模具。它可以在任何 CAD 软件（例如 SolidWorks、CATIA 或 AutoCAD）上进行 3D 设计。为了使模具栩栩如生， 数控加工 or 3D印刷 是常见的选择。 （请阅读下一节了解模具设计技巧。）
真空铸造件的精度在很大程度上取决于母模，因此需要尽可能精确。为此，可以选择表面抛光或研磨。
第二步：制作硅胶模具
完成主模后，继续铸造软硅胶模具。将主模放入铸造箱中并倒入液体硅胶。为了固化，将装置放入预热至 40℃ 的烤箱中。硅胶可能需要 10 至 16 小时才能凝固。
用小刀小心地取出硅胶模具。如果脱模困难，可以使用脱模剂。
第 3 步：在真空下铸造零件
最后一步是将聚氨酯浇注到硅胶模具中。如果您使用的是混合树脂，请先将它们混合。如果您想要任何颜色，请立即添加彩色颜料。然后，将空气从模具中排出以形成真空并将树脂倒入。此真空步骤很重要，因为它可以阻止气泡形成并确保树脂覆盖模具的每个部分。
什么是 真空铸造中使用的材料?
硅树脂浇注工艺主要适用于聚氨酯树脂和弹性体。一些常见的材料选项是：
类 ABS 树脂
ABS树脂具有与ABS热塑性塑料相似的特性；它坚硬、尺寸稳定且耐冲击。在这些树脂中，类似 ABS 的 UP4280 因其耐热性和高强度而脱颖而出，使其成为原型制造的热门选择。此外，PX250 树脂具有高抗冲击强度和抗紫外线性能，这些品质非常适合生产头盔等物品。对于快速原型制作，PX100 提供了另一种可行的选择，确保有适合各种应用的类似 ABS 的树脂。这种结构化方法突出了每种 ABS 类树脂的具体优点和应用，保持了内容的逻辑一致性。
玻璃填充类尼龙
玻璃填充尼龙类材料显着提高了真空铸造产品的性能。通过将玻璃纤维掺入尼龙基体中，材料的拉伸强度和刚度显着增加。这种加固使其能够承受更高的机械负载和应力，使其成为需要耐用性和弹性的应用的理想选择。其独特的成分确保由玻璃填充尼龙类材料制成的组件不仅更坚固，而且更能承受严格的使用。
类弹性体 TPE
橡胶等热塑性弹性体也是成型的理想选择。 UP8400是一种类橡胶弹性体，外观为黑色或白色，流动性大，伸长率高。它用于制造垫圈、密封件和手柄。 T0387 是半透明橡胶类材料的一个例子，它针对真空铸造进行了优化。
类电脑
它是一种透明、轻质、高强度的材料，易于加工。两种类似 PC 的材料 PX510 和 UP6160 常用于真空铸造。它们在需要耐用性和视觉清晰度的应用中表现出色，易于加工，并且能够生产精确、细致的零件。这些材料非常适合制造强度和美观性至关重要的部件，使其在真空铸造领域不可或缺。
透明树脂
PMMA/丙烯酸等透明树脂耐热、防碎，具有中等强度。它们是铸造透明铸件和面板的绝佳选择。 X522HT是半透明塑料树脂的一个例子，可用于硅胶成型。
高抗冲树脂
高抗冲树脂，例如类似于聚丙烯 (PP) 的 UP5690 和类似于聚碳酸酯 (PC) 的 PU8098，旨在复制同类树脂的所需性能。这些材料具有卓越的冲击强度和耐化学性，非常适合承受高负载的应用。 UP5690 和 PU8098 的坚固性和耐用性使得它们对于生产在压力下需要弹性和可靠性的零件来说非常有价值。
| 材料 | 变化 | 特征： | 硬度 |
| 类ABS | UP4280、PX100、PX250 | 耐热、耐冲击 | D78-82 |
| 玻璃填充尼龙 | - | 高强度、高刚性 | D58 – 75 |
| 类TPE | UP8400、T087 | 高伸长率 | D60-80 |
| 类电脑 | PX510、UP6160 | 轻量、清晰、高冲击力 | D82-86 |
| 透明树脂 | X522HT、亚克力 | 高透明度 | D87 |
| 重大影响 | UP5690、PU8098 | 高冲击强度 | D8575-86 |
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真空铸造设计指南
这些指南将帮助你 设计精确的真空铸造产品并在设计阶段对细节进行关键性调整。
公差
设计时考虑公差，可确保您的组件装配在一起并满足所需的规格。在硅胶模具铸造中，收缩率为0.15%。因此，必须遵循此进行设计。
室壁厚度
通过真空铸造，可以自由地将不同的壁厚合并到同一零件中。然而，为了获得最佳结果，最好保持一致性并将壁厚保持在至少 1.5 毫米，以确保结构完整性。
肋骨
添加肋可以增强强度并减少翘曲，尤其是在大的平坦区域。其厚度需要小于相邻壁厚，以防止收缩和下沉。理想情况下，加强筋厚度应小于标称壁厚的 60%。
老板
在设计外壳或外壳时，凸台很常见。它们增加了附着点的强度。它们的最小直径高度应为 1 毫米。此外，为了最大限度地降低下沉风险，其壁厚不超过零件标称厚度的 60%。
咬边
与需要硬工具的工艺不同，真空铸造中的底切不需要使用嵌件并且可以自由设计。
压花细节
对于浮雕（凸起）或凹凸（凹陷）的文本和徽标，请保持最小深度或高度为 1 毫米，最小宽度为 1 毫米，以确保这些细节清晰可见。此外，字符之间保持 1 毫米的间隙以增强可读性。
| 设计元素 | Detail |
| 公差 | + -0.05mm |
| 最小。 室壁厚度 | 1.5 – 2.5 mm |
| 老板 | 高度：1mm 直径：1mm |
| 肋骨 | 壁厚的60% |
| 压花细节 | 分钟。宽度 1mm 最小深度。 1毫米 |
| 数量 | 每个模具 20 – 25 个 |
| 交期 | 15到20天 |
真空铸造在各行业的应用
以下简要介绍聚氨酯真空浇铸技术的广泛工业应用领域：
| 行业 | 应用 |
| 汽车行业 | 原型部件：仪表板、门把手，功能部件：灯罩、通风口 |
| 消费类电子产品 | 设备外壳：智能手机、笔记本电脑、可穿戴技术原型、按钮和开关 |
| 医疗器材用硅橡胶件 | 医疗设备原型：外壳、组件、定制矫形器械、设备外壳 |
| 航空航天工业 | 原型部件：机舱内部部件、风道和通风口、非结构部件：盖子、外壳 |
| 食品和饮料行业 | 包装原型 |
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真空铸造的优点和局限性
要分析真空铸造工艺是否适合您所需的应用，请了解这些优点和局限性。
优势
设计灵活性： 该过程适应了一系列设计元素，从肋骨、底切和浮雕徽标等复杂细节到复杂的设计几何形状。对软硅胶进行设计更改也具有成本效益，因为软硅胶在使用几次后就已经被丢弃。
低成本模具： 硅胶模具是该工艺的关键工具，与金属模具相比，其制造成本相对较低。硅胶模具的准备成本为几百美元，而注射成型或金属铸造的模具可能要花费数千美元。
高品质饰面： 无论是光面、哑光还是纹理表面的要求，铸造工艺都可以提供满足或超出预期的结果。人们可以混合树脂，添加颜料，并获得所需的表面光洁度和质量。
快速周转： 唯一的时间任务方面是主图案设计。但硅胶模具的准备只需要几个小时。整个流程从开始到结束的交货时间长达 15 天。而其他一些铸造过程则需要数周时间。
限制
材料限制： 有机硅成型工艺最适合聚氨酯树脂和弹性体，但它不适合成型硬质工业材料，例如金属。 对于金属真空铸造， 有一种专门的类似工艺称为真空模具或真空熔模铸造。
尺寸限制： 硅胶模具有一定的尺寸限制。在大多数情况下，它允许模具尺寸在 500 至 900 毫米之间。
硅胶模具的耐用性： 这些模具的使用寿命有限。他们能够在精度和细节开始下降之前生产 20 到 25 个高质量零件。
真空铸造与其他制造工艺
最后，我们将真空铸造与相对相似的成型工艺进行比较。
真空铸造与真空成型
在真空铸造中，制造商在真空下将液态树脂倒入硅胶模具中，以生产出无气泡的高质量零件。这种方法最适合原型或中小型生产运行。
另一方面，真空成型涉及加热塑料片直至其柔韧，然后使用真空压力在模具上成型。此过程最适合较大和较薄的物品，例如包装和产品外壳。
真空铸造与离心铸造
离心铸造 主要通过将熔融金属倒入旋转模具中来成型圆柱形零件，例如管道、衬套和环。然后，离心力将材料沿侧面均匀分布，形成空心圆柱形物体。另一方面，真空铸造技术涉及将熔融的聚氨酯树脂倒入静态硅胶模具中。
与真空铸造相比，离心铸造更适合金属，可以生产出具有优异机械性能的零件。然而，真空铸造在非金属零件的设计和材料选择方面提供了更多的多功能性，这使得它适用于原型和非结构部件。
真空铸造与注塑成型
注塑成型是硅胶真空铸造的更精确、更先进的版本。 注塑 在高压下将熔融材料压入金属模具中，以制造具有严格公差的零件。它非常适合大批量生产，但与真空铸造中使用的硅胶模具相比，模具的初始成本要高得多，而且生产时间也更长。
而真空铸造则使用硅胶模具进行铸造。它提供了设计变更的灵活性，并降低了模具制造的前期成本。
真空铸造与 3D 打印
3D 打印是一种增材制造工艺，可根据数字文件逐层构建零件。这意味着，它允许人们可以数字化设计任何类型的复杂几何形状。它的适应性很强，可以相对快速地生产零件，但制作多个副本需要时间。
真空铸造确实需要更长的时间，因为它需要高质量的主模型（通常通过 3D 打印或 CNC 加工生产）。然而，一旦模具制作完成，就可以更快地制作具有一致材料特性和表面光洁度的零件的多个副本。
真空铸造贵吗？
如果我们将真空铸造工艺与两种类似的应用工艺（例如注塑成型或3D成型）进行比较，它相对便宜。注塑模具是金属的，制造成本比硅胶和母模更高。其次，与简单的真空成型机相比，注塑机本身价格昂贵。最后，与其他工艺相比，材料成本也更低。
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