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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(jìng)爭(zhēng)和低工資的國(guó)家，通常會(huì)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(guó)家生產(chǎn)注重對(duì)經(jīng)濟(jì)的規(guī)模，而高工資國(guó)家試圖結(jié)合的規(guī)模和范圍。在第二個(gè)維規(guī)劃為導(dǎo)向的經(jīng)濟(jì)公司在高工資國(guó)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(shí)在低工資國(guó)家的公司實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，強(qiáng)大的價(jià)值流程鏈。這兩個(gè)二分法產(chǎn)生的polylemma生產(chǎn)。只能解決一個(gè)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(tái)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(gè)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(gè)模具一個(gè)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(gè)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(gè)更高的精度這是由于一個(gè)完全不同的激光顯著的互動(dòng)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(gè)特點(diǎn)晶格材料的時(shí)間。溫度的升高然后描述了由兩個(gè)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(dòng)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(shí)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(dòng)時(shí)間。對(duì)于金屬，這種轉(zhuǎn)移時(shí)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(gè)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(gè)結(jié)果在一個(gè)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(gè)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(duì)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(dòng)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(gè)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(gè)完整的微成型結(jié)構(gòu)?；?0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(zhǎng)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(shí)間。對(duì)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(zhǎng)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(dòng)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(jì)有一個(gè)C1的長(zhǎng)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(duì)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(gè)非對(duì)稱雙極雙陰極安排。單位配備了四個(gè)矩形陰極（500 9 88平方毫米）。對(duì)于沉積高鋁（鉻，鋁）N兩個(gè)與二十15毫米鉻鋁目標(biāo)插入（AlCr20）和兩臺(tái)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(gè)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(píng)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(duì)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(gè)壓痕XP（MTS納米儀器）申請(qǐng)目的。壓痕深度不超過1/10涂層厚度。測(cè)量結(jié)果的評(píng)價(jià)基于方程根據(jù)奧利弗和法爾[13]。假設(shè)一個(gè)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(gè)高精密注塑模具，這是設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(shí)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(duì)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(dòng)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(shí)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(gè)合理的周期時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)定義良好和快速的溫度變化個(gè)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(gè)W721機(jī)器人（威猛機(jī)器人系統(tǒng)有限公司）自動(dòng)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(jì)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(gè)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(dòng)性，這是重要的微結(jié)構(gòu)表面的精確復(fù)制。每個(gè)模具無論是在傳統(tǒng)和variothermal插入測(cè)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(cè)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(jì)增加鋁的硬度增加內(nèi)容。此外，形態(tài)的變化從一個(gè)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(gè)在幾百維的線性納米結(jié)構(gòu)納米，一個(gè)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(hào)，頁(yè)415-422