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基于對未來5G發展的考慮,加上手機產品同質化的困局,手機廠家的差異化開始集中體現在機身材料和外觀設計上。全面屏無疑是目前手機產業界的熱點,3D曲板蓋板和AMOLED屏技術及產能突破是推動全面屏市場全面爆發的關鍵因素。
3D玻璃+金屬中框是未來手機外殼發展的趨勢。
手機3D玻璃熱彎模具采用石墨材料的原因:
由于石墨獨特的晶體結構,使石墨具有一系列特殊的性質,包括耐高溫性能、導熱、導電性、特殊的抗震性能、潤滑性、良好的化學穩定性和抗侵蝕能力。
3D玻璃加工熱彎工藝最重要的就是要保證模具和玻璃的熱膨脹系數一致。3D玻璃在加熱的時候會膨脹,如果玻璃的熱膨脹系數大而模具的熱膨脹系數小,那么在進行熱彎工藝時,玻璃會爆裂。反之,如果玻璃的熱膨脹系數小而模具的熱膨脹系數大,那么在進行熱彎工藝時,玻璃會成為波浪形。因此,只有兩者的熱膨脹系數一致,加熱出來的曲面玻璃才不會變形,后續才好加工。
(1)耐高溫性能:石墨熔點極高,在真空中為3850±50攝氏度。與一般耐高溫材料不同,當溫度升高時石墨不但不軟化,強度反而增高。
(2)導熱、導電性:石墨具有良好的導熱性與導電性。石墨的導熱性與一般金屬材料正好相反,在室溫下具有非常高的導熱系數。石墨具有極高的導熱率,室溫下大約為銅的三分之一、鋁的一半和鋼的兩倍。
(3)特殊的抗熱震性能。石墨的膨脹具各向異性,因而宏觀膨脹系數不大。在溫度驟變的情況下,石墨體積變化不大;再加上其良好的導熱性能,因而石墨抗熱震性能優良。
(4)潤滑性。石墨層間為范德華力,結合力弱,使之具有潤滑性。石墨的潤滑性取決于石墨鱗片的大小。鱗片越大,摩擦系數越小,潤滑性越好。
(5)良好的化學穩定性和抗侵蝕能力。石墨在常溫下具有很好的化學穩定性,不受任何強酸,強堿及有機溶劑的侵蝕;石墨抗侵蝕能力極強。
3D玻璃熱彎采用石墨模具的好處:
1. 可以提高玻璃的表面光潔度;
2. 不浸潤玻璃;
3. 降低玻璃應力,減少過熱生裂現象;
4. 延長模具的壽命;
5. 具備均衡的抗氧化性能;
6. 提高切削性能;
7. 降低損耗,提高耐腐蝕性能;
8. 提高成品率;
9. 最大限度減少生產停工時間;
10. 熱膨脹系數適用于常用的CTE值較高的玻璃;
11. 加工工藝的一致性有助于降低擁有成本。
在石墨模具加工過程中存在5個問題:(1)石墨加工設備粉塵的泄露。(2)不合理的刀具夾持方法。目前,石墨模具加工設備多使用的是桶夾式的刀柄,此類刀柄會有縫隙。石墨加工產生粉塵,彈性筒夾式的鎖嘴存在縫隙,容易滲透擠壓粉塵,導致刀具夾持精度失效影響加工品質。(3)選擇不合理的刀具加工石墨材。許多企業由于成本的問題會選擇廉價的刀具,毫無性價比優勢,無法滿足高效率的加工參數;企業使用非金剛石涂層的石墨刀,加工時刀具磨損嚴重,也無法保證加工品質;刀具壽命太短,會使得加工工件表面尺寸不均勻,光潔度很差,產品不良率很高;換刀次數頻繁,會影響設備有效稼動,影響生產效率。(4)不科學的刀具壽命管理方法。許多操作員憑感覺、經驗或是直接用肉眼觀察刀具的磨損情況,對于刀具實際的切削壽命沒有明確的記錄,使得對刀具的磨損程度把握不準而導致的產品不良。(5)無精度保證的對刀方式。石墨模具加工設備多使用接觸式的對刀方式。但是此種方式對刀器精度等級不高,并且粉塵積壓對刀器會對表面對刀精度造成影響。接觸式對刀精度長時間接觸對刀器表面,集中一個點產生磨損,也會影響對刀精度。
高品質的石墨模具應具備的加工條件:(1)選擇高精度,密封性效果較好的設備。石墨模具車間保持干凈,無粉塵泄露,必須選擇密封性更好的設備;石墨模具加工精度的等級,取決于要選擇一臺高質量的石墨加工設備。
(2)石墨刀具選擇正確的夾持方法。采用熱縮式刀柄更適合石墨材質的加工,使用這種方式粉塵無法滲透到刀柄內部,并且擁有更好的加工鋼性和穩定性,加工精度等級也更高。(3)石墨模具加工采用的更高精度對刀方式。與接觸式對刀方式不同,激光鐳射式對刀儀有著更高精度的對刀方式,是CNC上面使用的一種儀器。其主要優點有:高重復性(觸發點的重復精度為:1.0μm);堅固性(按IPX8標準密封,有很強抗冷卻和切削能力);可靠性(最新的電子技術和成熟的測頭結構);方便性(工業標準的軟件,無需特殊維護)。(4)加工前刀具的精度檢測。用專業的檢測儀器在加工前對刀具的直徑公差、球刀的圓弧精度、圓鼻刀的R角精度等方面進行檢測來確定刀具是否符合要求。(5)開發功能強大的編程軟件、精湛的石墨編程技術。其中有一款名為Tebis的軟件,其行業包和專業應用包專門針對各相關行業應用場合進行了理想的配置,如模型、模具制造、工業設計和機械制造、激光切割或割銑等。這些軟件包分別設有不同價格等級:用戶可以選擇一種行業包或者專業應用包,并按照自身需要增加擴展模塊。目前,Tebis軟件也已開始針對3D玻璃石墨模具進行升級。
加工石墨模具的刀具對于石墨模具加工過程十分重要,直接決定了石墨模具的良率。那么我們改如何選擇高品質的石墨模具呢?可以從以下三個方面入手。
1) 石墨刀具的表面涂層特性——金剛石涂層。以往的單層金剛石涂層技術無法達到理想化的刀具壽命,表面涂層厚度有一定的局限性,涂層很快磨損之后直接磨損刀體。因此金剛石多層復合涂層技術的新突破解決了這一個難題。采用NANO復合金剛石涂層,解決了涂層厚度問題,涂層厚度可以做8μ以上,增加石墨刀具的耐磨性。
2) 石墨刀具精度要求。除了表面涂層外,對石墨刀具的精度要求也很高。除了直徑要保持在公差范圍之內,像球刀、圓鼻刀仍然要保證它的R角。對R角要選擇更高精度的設備來進行檢測。
3) 嚴格的石墨刀具外觀檢測標準。需要制定更加嚴格的石墨刀具外觀檢測標準,如將刀具放大200至500倍徑的條件下檢查刀具的刃口、刀尖是否存在微缺和崩損。
相關資訊:熱彎石墨模具或隱藏產能瓶頸
石墨屬于消耗性材料,一塊石墨熱彎模具可加工的3D玻璃有限,又因年產能有限,生產周期長,熱彎石墨模具或遇產能瓶頸。
高精度3D玻璃對石墨材料的品質要求較高,目前市場上可用于熱彎石墨模具的石墨材料并不多,主要依賴于國外高端進口石墨材料,德國、日本、法國、等國家的石墨材料占據主流。
與國外的石墨制造生產相比,國內的石墨制造生產起步時間較晚,因此在生產工藝與石墨品質上也存在一定差距。
除此之外,近年國內一些處于京津地區的大型石墨生產廠家由于環境污染問題,受政策法規約束,多被關停,責令整改升級,國內石墨行業相關股票的大漲大跌與此不無關系。由此可見,國內石墨制造企業還未能給與高端石墨用材市場以大的填充。
石墨材料生產周期需6個月,而且產能很固定。法國美爾森作為大型的石墨制造企業,一年的產量也僅有6000噸。而且基于石墨的生產周期,代理商必須在前一年給出下一年的需求用量,臨時要求配量的話,品牌商不能及時供給。
由此看來3D玻璃市場全面爆發,或將受制于熱彎石墨模具的產能瓶頸。而掌握高端石墨材料貨源、有計劃的進行原料儲備,將是石墨模具企業迎戰3D玻璃市場的核心戰略。
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