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文獻(xiàn)翻譯
注塑產(chǎn)品與功能表面微結(jié)構(gòu)，PVD涂層的注塑模具
在highwage制造公司之間的競爭和低工資的國家，通常會發(fā)生生產(chǎn)型經(jīng)濟(jì)和規(guī)劃導(dǎo)向型經(jīng)濟(jì)。低工資國家生產(chǎn)注重對經(jīng)濟(jì)的規(guī)模，而高工資國家試圖結(jié)合的規(guī)模和范圍。在第二個維規(guī)劃為導(dǎo)向的經(jīng)濟(jì)公司在高工資國家優(yōu)化流程復(fù)雜，投資密集的規(guī)劃系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)，同時在低工資國家的公司實(shí)現(xiàn)簡單，強(qiáng)大的價值流程鏈。這兩個二分法產(chǎn)生的polylemma生產(chǎn)。只能解決一個生產(chǎn)polylemma綜合研究方法。一種方法來解決二分法的規(guī)模和范圍之間的混合生產(chǎn)。這既包括混合流程生產(chǎn)結(jié)合不同的物理機(jī)制或生產(chǎn)到一臺機(jī)器的步驟和相結(jié)合的混合產(chǎn)品例如宏塑料產(chǎn)品與功能表面表面上的微觀結(jié)構(gòu)，在一個步驟中創(chuàng)建利用微結(jié)構(gòu)模具的過程。產(chǎn)生這些在大量的功能性產(chǎn)品，塑料行業(yè)需要層次分明，高度耐用的模具，低附著力聚合物熔體和小型易于脫模結(jié)構(gòu)。建立這樣一個模具一個精確的結(jié)構(gòu)一方和足夠的表面改性方法在另一邊有被發(fā)現(xiàn)的。激光燒蝕是一個結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)能力的解決方案。今天，精確的激光燒蝕納秒脈沖通常為100 kHz的重復(fù)率。切除介于0.1和1 mm3的min-1的速率實(shí)現(xiàn)1-2流明的深度精度。在納秒范圍在典型的激光照射的結(jié)果熱的影響幾微米的融化深度和表面質(zhì)量這是控制和定義熔體重凝和表面張力的融化。調(diào)查使用pslasers顯示一個更高的精度這是由于一個完全不同的激光顯著的互動制度不同的熱影響，以及由此產(chǎn)生的質(zhì)量。一般來說，光子與物質(zhì)的相互作用基于電磁能量吸收自由和束縛電子材料。該電子量，后一個特點(diǎn)晶格材料的時間。溫度的升高然后描述了由兩個溫度和熱行為加熱和轉(zhuǎn)移自己的能模型，該模型考慮到激光材料互動發(fā)生一般與光子和電子與電子氣過熱和能源轉(zhuǎn)移到晶格材料的具體耦合系數(shù)。納秒激光加工能量轉(zhuǎn)移發(fā)生在激光脈沖的持續(xù)時間，而在皮秒激光加工的能量轉(zhuǎn)移發(fā)生經(jīng)過一定的互動時間。對于金屬，這種轉(zhuǎn)移時間一般是在一些皮秒范圍，這這意味著材料被加熱后的激光年底脈沖。因此，有沒有與光子相互作用熔化和蒸發(fā)材料。結(jié)果是一個更準(zhǔn)確的消融，因?yàn)橄谥饕怯刹牧虾陀扇垠w驅(qū)逐不汽化。的納米和微結(jié)構(gòu)在附近netshape成型過程需要減少釋放的力量模塑件。為了滿足這些要求的重要注射速度和保壓等工藝參數(shù)要減少，以使脫模無損傷。這個結(jié)果在一個不完整的復(fù)制納米和微結(jié)構(gòu)和減少表面的功能。成功的關(guān)鍵是改變傳統(tǒng)的溫度管理系統(tǒng)塑過程，面向未來的variothermal采用的工藝和模具表面改性現(xiàn)代表面工程。
薄膜的工藝技術(shù)物理氣相沉積（PVD）承諾好塑料加工模具的保護(hù)性能。由于在模具的高機(jī)械負(fù)荷，填補(bǔ)了建議涂層的高耐磨性。為的化學(xué)惰性光學(xué)產(chǎn)品的生產(chǎn)和耐磨模具表面需要，以減少污染所生產(chǎn)的光學(xué)產(chǎn)品。鉻（CR）含涂料提供了一個高潛力防護(hù)涂料。首先鉻氮化物薄膜在20世紀(jì)80年代的沉積。雖然硬度的titaniumnitride（TIN）不能達(dá)到，增加腐蝕在眾多媒體的電阻進(jìn)行了觀察。此外，此外，在增加了硬度的鋁（Al）的結(jié)果并影響薄膜的微觀結(jié)構(gòu)。高作為磨損保護(hù)涂層的潛力也被觀察到。有兩種方式獲得納米或微結(jié)構(gòu)注塑模具和涂層。對于小結(jié)構(gòu)尺寸涂層的結(jié)構(gòu)，直接為大結(jié)構(gòu)的薄膜沉積在結(jié)構(gòu)模具表面。與以前的激光涂層本文結(jié)構(gòu)的模內(nèi)鑲件和隨后的注塑實(shí)驗(yàn)。1。的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了PS-激光。 “激光束集中在表面上，并通過動議振鏡系統(tǒng)。相同的結(jié)構(gòu)涂有兩種不同的（鉻，鋁）基于N PVD涂層。涂料的化學(xué)成分是適應(yīng)達(dá)到不同的形態(tài)。一種常見的方式來獲得（鉻，鋁）N系統(tǒng)的不同形態(tài)是鋁含量的變化。因此，涂層低鋁含量[低鋁（鉻，鋁）無涂層高鋁（鉻，鋁）不具有較高的鋁含量[]沉積。這些模具鑲在常規(guī)使用注塑成型過程中的結(jié)構(gòu)與復(fù)制一個標(biāo)準(zhǔn)的聚丙烯（SABIC PP513MNK40）。事后進(jìn)行模具鑲在variothermal用同一材料的注射成型工藝。在這工藝類型的模具表面附近地區(qū)加熱前注射的外部電感器聚合物熔體，使一個完整的微成型結(jié)構(gòu)。基板20渭米薄薄的一層
實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)2.1注塑模具插入的構(gòu)建與所有激光結(jié)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，二極管泵浦Nd：YVO4激光功率放大器（主振蕩器功率放大器;快速，LumeraLaser）與放大在K =355 nm的波長的階段。激光工作重復(fù)率高達(dá)M =500千赫和在S =12 ps的脈沖持續(xù)時間。對于微結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)被放置在表面上的激光輻射由振鏡系統(tǒng)的樣本焦點(diǎn)長度F =32毫米。燒蝕幾何線。不同的線路幾何消融。要生成線沿表面移動激光束在同一行（小槽寬度）或幾次激光是沿著平行線幾次產(chǎn)生更廣泛的溝槽。所有實(shí)驗(yàn)均在M =500千赫的重復(fù)率。燒蝕槽設(shè)計有一個C1的長寬比，這意味著寬度等于或小于深度。 “消融參數(shù)如表1所示。結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，其寬度利用掃描電子顯微鏡（SEM）顯微照片（ZEISS帝斯曼982雙子座）SE（二次發(fā)射電子）模式，此外，分析有關(guān)寬度和高度的結(jié)構(gòu)使用三維激光彩色掃描顯微鏡（VK9710，基恩士）。
2.2涂層沉積所使用的模具插入（X43Cr13，1.2083，AISI 420，冷工作鋼）均與6流明的鉆石拋光懸掛到0.02流明鐳粗糙度。對于沉積脈沖磁控濺射離子鍍（MSIP）的PVD技術(shù)的使用。涂布單元（CC800 / 9 SinOxCemeCon公司公司），配備了一個非對稱雙極雙陰極安排。單位配備了四個矩形陰極（500 9 88平方毫米）。對于沉積高鋁（鉻，鋁）N兩個與二十15毫米鉻鋁目標(biāo)插入（AlCr20）和兩臺CR與二十15毫米鋁的目標(biāo)插入（CrAl20）使用。低鋁沉積（鉻，鋁）N帶四個CrAl20目標(biāo)被用來減少涂層中的鋁量。沉積參數(shù)列于表2。
2.3機(jī)械和化學(xué)性能的涂料為了評估的形態(tài)和厚度，涂料裂縫截面的SEM照片還采取了使用SE模式。對于這種顯微鏡硬質(zhì)合金制成的基板（SNUN433，肯納金屬公司W(wǎng)IDIA GmbH＆Co.KG公司），因?yàn)樗鼈儽挥??來脆性斷裂行為。在此SEM能量色散X射線光譜儀（EDS）被用來確定涂料表面的化學(xué)成分。 “硬度和楊氏模量，此外，確定利用納米壓痕方法。一個壓痕XP（MTS納米儀器）申請目的。壓痕深度不超過1/10涂層厚度。測量結(jié)果的評價基于方程根據(jù)奧利弗和法爾[13]。假設(shè)一個恒定的泊松比M = 0.25。
2.4注塑隨后的結(jié)構(gòu)和涂層模具插入裝成一個高精密注塑模具，這是設(shè)計和建造，特別是微結(jié)構(gòu)復(fù)制塑料零件。所有成型實(shí)驗(yàn)采用液壓CX 160-1000注射成型機(jī)（克勞斯瑪菲技術(shù)有限公司）40毫米直徑的塑化單元和溫水延長噴嘴。注塑過程中開始與結(jié)束模具，熔融聚合物注入進(jìn)入上腔。一旦腔填充，保壓適用于補(bǔ)償材料的收縮直到達(dá)到密封點(diǎn)。后冷卻時間模具打開和部分退出。它已被證明，模具溫度升高在為了確保精確，注射是必要的，表面結(jié)構(gòu)成型在LM范圍[14]。當(dāng)熱熔接觸的相對冷的模具表面，快速溫度的降低而導(dǎo)致粘度增加。因此，熔體壓力是不是能夠推動材料精細(xì)的表面結(jié)構(gòu)。隨著模具溫度接近聚合物熔體的溫度，過早凝固可以預(yù)防的，導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)的精確灌裝。在同一時間，溫度足夠低1脫模不損壞的部分是必需的。為此，variothermal過程控制，可用于高結(jié)合注射過程中的溫度和溫度低足夠的脫模一個合理的周期時間。為了實(shí)現(xiàn)一個定義良好和快速的溫度變化個人資料，結(jié)合感性模具加熱系統(tǒng)與傳統(tǒng)的模具冷卻用。這為variothermal過程控制系統(tǒng)由電感加熱裝置和機(jī)器人。一個W721機(jī)器人（威猛機(jī)器人系統(tǒng)有限公司）自動放置而在前面的微腔結(jié)構(gòu)的電感模具是開放的。使用高溫計為基礎(chǔ)的溫度控制，定義腔內(nèi)壁的熱起來（最多達(dá)到不破壞脆弱60 K S-1）不受控制的高溫微結(jié)構(gòu)。后模具加熱，電感移出，封閉的模具和注射過程的開始。一個標(biāo)準(zhǔn)的聚丙烯（SABIC？PP513MNK40）用于注塑成型實(shí)驗(yàn)。這種材料具有很高的流動性，這是重要的微結(jié)構(gòu)表面的精確復(fù)制。每個模具無論是在傳統(tǒng)和variothermal插入測試與注射成型工藝參數(shù)的過程中，舉行常數(shù)。最大注射速度為40立方厘米S-1和保壓設(shè)置為900桿。熔融溫度200？C的選擇，模具基地的溫度30？C。在variothermal注塑成型過程中，腔，加熱溫度160攝氏度的注射前感應(yīng)模具加熱系統(tǒng)聚合物。成型后的部分分析使用彩色三維結(jié)構(gòu)的寬度和高度激光掃描顯微鏡（VK9710，基恩士）。
3結(jié)果與討論3.1機(jī)械和化學(xué)性能分析涂料沉積后的標(biāo)本基本在上述規(guī)定的表征方法。表征結(jié)果顯示在表3。涂料的化學(xué)成分是由EDS測量到80％，鉻和20％的鋁低鋁（鉻，鋁）N涂層和57％的鉻和43在％的鋁，高鋁（鉻，鋁）N涂層。如預(yù)計增加鋁的硬度增加內(nèi)容。此外，形態(tài)的變化從一個柱狀，以細(xì)粒結(jié)構(gòu)。這可能是較高的硬度和平滑結(jié)構(gòu)（Cr0.57Al0.43）N涂層鉛更好的結(jié)果在注塑成型過程中的復(fù)制。3.2結(jié)構(gòu)和涂層模具鑲分析起初的40流明的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。圖3顯示了表面涂層的SEM照片未涂布模具。顯然，粗糙的墻壁和地面可可見的結(jié)構(gòu)部件。有三種不同的類型在地面上的建筑物，造成表面粗糙。一個在幾百維的線性納米結(jié)構(gòu)納米，一個線性的微觀結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)。納米結(jié)構(gòu)，可與激光誘導(dǎo)定期表面結(jié)構(gòu)（LIPSS）。線性的微觀結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)可以與最近所述的定期子和圓錐狀突起（電）。這些發(fā)生在表面上和蔓延越來越多的燒蝕層的表面。
原文：基爾斯滕Bobzin，Nazlim Bagcivan，Gillner阿諾德，克勞迪婭?哈特曼和延Holtkamp等。生產(chǎn)工程，2011年，第5卷，第4號，頁415-422