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手机3D玻璃热弯成型石墨模具是如何制成的?

9月8日,苹果7在美国发布。在长达140分钟的发布会里提到其结构设计的只有2分钟多一点,其中绝大部分笔墨用在了高光黑机型上。由此或许可以看出苹果7在外观结构上创新很少,也预示着苹果下一代3D玻璃手机将可能给人们完全不同的惊喜!

但3D玻璃加工和手机金属外壳相比是有一定难度的:目前,3D玻璃全制程加工(热弯)过程中有四大难点,3D曲面热成型、3D曲面抛光、3D曲面印刷和3D贴合。今天小编结合在东美石墨拜访交流的一些信息,和大家聊一聊3D曲面热成型应该如何选择石墨模具: 

图:手机3D玻璃盖板用石墨模具



一、3D玻璃热弯为何需要石墨模具?

3D玻璃热成型工艺中,需要通过高温加热的方式将玻璃软化,在模具中固定得到需要的形状。我们知道,不管是塑料注塑成型、粉末注射成型(PIM)还是压铸成型,其模具都是金属模具;可以说,金属材质模具是目前应用最广的模具。


图:金属材质模具

那为什么3D玻璃热成型工艺不采用金属材质模具?这是因为金属材料在高温下变形大、易变软,而石墨具有硬度高、导电性好、防辐射、耐腐蚀、导热性好、成本低,而且还具有耐高温的特性。石墨与金属升温变化具有相反的性能,温度越高,其体质反而越硬。这样就不会存在变形的问题。因此玻璃热弯模具使用石墨材料来制作,可以保证最大限度地精密程度,另外模具加工难度也有所降低。


二、
我国石墨资源丰富,但高端基本靠进口

我国石墨矿山资源丰富,石墨产量约占世界总产量的45%左右,但国内用于3D玻璃热弯模具的石墨并不多。目前,高端石墨主要供应商有:东洋、POCO、西格里、优卡、步高、精帝、东海、美尔森等。3D玻璃热弯对石墨模具具有很高的要求,具体表现为:

1. 要求石墨纯度高和密度高

高纯度要求主要是防止高温下石墨被氧化产生气泡现象,从而影响表面光洁度;高密度要求是防止石墨模具的塌陷,尽可能提高其力学强度,保证模具寿命大大提高!

2. 要求尽可能小的颗粒直径

3D玻璃热弯模具本体为石墨质凹字型矩形体,模腔为预设的曲面;其中,模腔和推板经精抛光加工得到。模腔的表面光洁度直接影响3D玻璃的表面效果,而模腔的表面不仅和精抛光有关,更和石墨颗粒直径密切相关!尽可能小的颗粒直径才能加工得到足够光滑的模腔。 




三、石墨模具是如何加工制成的?

3D玻璃热弯石墨模具是如何加工制成的呢?小编以东美石墨的3D玻璃热弯石墨模具加工工艺为例,讲讲其加工的4大工序:

第一步,按照以上要求选择高质量石墨材料。注意:石墨材料没选好,后面加工再好也没用。


图:石墨原材料


第二步,整块石墨材料在切料房切成所需的尺寸大小。

图:石墨切割 

图:切割成要求尺寸大小的石墨块



第三步,石墨材料进入CNC加工中心进行成型雕刻,碳素CNC电脑锣需加工速度快,精度高。请注意:和金属CNC加工不同,石墨材料CNC不需要润滑油和切削液。

第四步,模具成型之后就可以拿到抛光机上进行最后的石墨抛光,抛光完成,经过三次元检测仪尺寸检验,即可投入生产。石墨模具内腔抛光是一大难点,这就涉及到设备选择、抛光材料选择和抛光工艺参数等一系列问题。

图:抛光完成的石墨模具内腔光洁度高,可达镜面效果


石墨模具作为3D玻璃热弯成型的重要耗材,直接影响3D玻璃表面光洁度和弧度,石墨模具的使用寿命也对3D玻璃热弯成型的成本影响很大!


图:艾邦高分子主编和东美石墨董事长陈光荣先

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