Проработав в сфере дозирования более 20 лет, я наблюдал эволюцию от первых пневматических клапанов до современных высокоточных конструкций. Каждый тип клапанов имеет свои уникальные преимущества, ограничения и области применения. Основываясь на своём практическом опыте, я хотел бы поделиться своими знаниями о винтовых, игольчатых и струйных клапанах, а также ключевыми моментами при их применении в производстве.
В основе винтового клапана лежит прецизионный винт, приводимый в движение двигателем, который дозирует клей подобно миниатюрному винтовому насосу. Каждый оборот соответствует фиксированному объёму, что позволяет линейно регулировать производительность за счёт скорости двигателя. В отличие от клапанов времени-давления, винтовые клапаны не подвержены колебаниям давления воздуха и обеспечивают гораздо большую стабильность.
Одним из ограничений является то, что винтовые клапаны не обладают естественным обратным всасыванием. На практике я часто задаю в программе небольшой угол обратного всасывания, чтобы имитировать обратное всасывание и уменьшить «хвост».
Винтовые клапаны состоят из двигателя, винта, корпуса клапана и сопла. Для высокоточных применений зазор между винтом и цилиндром должен составлять не более 10 микрон для обеспечения долговременной стабильности. Они особенно подходят для высоковязких клеев, таких как серебряная паста, паяльная паста, эпоксидная смола и токопроводящие клеи. В процессах инкапсуляции светодиодов и корпусирования полупроводников винтовые клапаны позволяют контролировать отклонение дозирования в пределах ±5%, обеспечивая стабильное качество продукции.
Игольчатые клапаны работают за счёт движения иглы вверх-вниз. При нажатии на седло игла герметизирует клапан; при поднятии иглы клей вытекает под давлением или под действием силы тяжести. Благодаря быстрому отклику и хорошему обратному всасыванию игольчатые клапаны идеально подходят для жидкостей с низкой вязкостью, предотвращая капание и образование струй.
В одном из проектов по сборке динамиков ноутбука у клиента возникли проблемы с выпуском материала с помощью клапана временного давления из-за застревания клея в сопле. Переход на игольчатый клапан решил проблему: обратное всасывание обеспечивало чистоту и аккуратность точек. Однако игольчатые клапаны не подходят для высоковязких клеев, обеспечивают менее стабильную регулировку объёма, чем винтовые клапаны, и требуют частого обслуживания, поскольку износ седла иглы ухудшает герметичность.
Струйные клапаны дозируют клей, выбрасывая микрокапли посредством высокочастотного движения иглы или мембраны. Они обеспечивают скорость отклика в миллисекунды и идеально подходят для высокоскоростного микродозирования.
В таких областях применения, как инкапсуляция мини-светодиодов, камерных модулей и микроэлектроники, струйные клапаны обеспечивают чрезвычайно мелкое и точное нанесение без контакта. Однако они предъявляют высокие требования к адгезионным свойствам: любые частицы или высокая вязкость могут вызвать засорение, что обуславливает необходимость фильтрации и дегазации. Струйные клапаны также не имеют механического обратного всасывания, поэтому управление хвостовой частью зависит от быстрого срабатывания иглы и настроек программного обеспечения. Несмотря на высокую стоимость и сложность обслуживания, они незаменимы в высокоскоростных и высокоточных микродозировках.
В моих проектах винтовые клапаны обеспечивали стабильное дозирование высоковязких клеев, повышая производительность на 10–15%. Игольчатые клапаны отлично справлялись с точным дозированием низковязких клеев. Струйные клапаны, хотя и дорогие, оказались незаменимыми для микро- и высокоскоростных применений.
Выбор дозирующего клапана — это не просто сравнение характеристик, но и соответствие клеевых свойств, технологических требований и производственных целей. За два десятилетия работы на передовой я понял, что производительность оборудования важна, но оптимизация процесса, настройка и регулярное обслуживание не менее важны. У винтовых, игольчатых и струйных клапанов есть свои сильные стороны, и понимание принципов их работы и оптимальных условий — ключ к максимальной эффективности дозирующего производства.