模壓硫化方法和工藝過程簡介

2022-08-21 01:30:08 字數 3710 閱讀 4207

1、 硫化方法簡介

使橡膠分子交聯起來,成為網路結構,因而改進了橡膠的使用效能,這種變化叫做「硫化」。天然膠起初是用硫磺硫化的,「硫化」這個名詞就是由此而來。按硫化方法的不同分為熱硫化、冷硫化、高頻硫化、高能射線輻射硫化等。

(1) 熱硫化

熱硫化是橡膠用電或蒸汽加熱硫化。用於硫化各種模型製品,各種膠帶、膠板、輪胎、膠布等。

(2) 冷硫化

冷硫化是橡膠在常溫下硫化,多用於自然硫化膠漿粘合的製品。膠漿內配有活性強的超促進劑,使用這種膠漿粘合的製品,於室溫停放一段時間即達到硫化的目的。特別是大型的膠布製品,如橡膠水管、膠囊等多採用這種方法。

也可以製造快速自然硫化膠漿,使其在短時間內,得到相當高的粘合強度。

還有一種冷硫化方法是用2%-5%的一氯化硫稀溶液浸漬不含硫磺的製品進行硫化。因只能用於薄膜製品,同時一氯化硫毒性較大,所以航空工業中很少採用。

(3) 高頻硫化

在均勻的高頻交變電場作用下,橡膠分子隨電場的變化而運動,由於分子間的運動、互相摩擦及位移,使膠料本身產生熱量,從而達到硫化的目的。

(4) 高能射線輻射硫化

用co60放射γ射線作為能源,在常溫下,輻射能將橡膠分子的氫原子脫離,在橡膠鏈上生成游離基,產生交聯作用,使橡膠的直鏈分子生成網狀結構,完成硫化過程。高能射線輻射可使不含硫化劑、促進劑的橡膠進行硫化,獲得優良的物理效能。由於成本高昂,只用於特殊製品。

但是它可以簡化工藝、加速生產,有發展前途。

2、 模壓硫化工藝過程簡介

(1) 熱煉

膠料在硫化前應進行熱煉,以便破壞其在停放時產生的凝膠,提高膠料的塑性和均勻程度。

方法是將膠料切成小塊,用抹布浸航空汽油或苯洗去膠料上的髒物、灰塵和有關標記。在室溫下晾乾10-15分鐘。然後在煉膠機上熱煉3-5分鐘,薄通數次,使膠料表面柔軟、光滑。

再按規定尺寸切片。

經熱煉的膠料應在12小時內使用為宜。過時的膠料可按30%的量摻入同牌號、同批次的膠料中,重新熱煉後使用。

經熱煉的膠料應柔軟、光滑,無大的褶皺、麻麵和氣泡等缺陷。

(2) 下料

用衝子、剪刀或預成型機等將膠料製成一定形狀和尺寸的坯料。其形狀應與模腔相似,重量要準確(一般比零件淨重重5%-10%)。

(3) 金屬件的準備和塗膠

吹砂為了增加橡膠與金屬的附著力,模壓用的金屬件表面必須無鏽、無油汙、無氧化層,並經過吹砂。經吹砂處理後零件表面應粗糙、均勻、無金屬光澤,並浸入乾淨的汽油中備用。使用期以48小時內為宜。

當非加工表面不允許吹砂時應有專用的夾具保護。吹砂時,石英砂顆粒的大小和壓縮空氣的壓力,應視零件的規格及金屬件的表面情況而定。所使用的石英砂必須經過篩選、乾燥、且不得含有油汙。

吹砂機必須附加隔油器,清除壓縮空氣內的油質(定期檢查分析)。

鍍黃銅鍍黃銅的目的是增加橡膠與金屬件的結合力。鍍黃銅時須嚴格控制鍍液的成分、ph值和溫度。鍍黃銅後的金屬件存放不宜過久,否則會影響其與橡膠的結合,故要求鍍黃銅後即用。

黃銅層應無氣泡、斑點和油汙。鍍黃銅後的零件立即放入航空汽油中儲存待用(其儲存時間應符合工藝規程規定)

塗膠液(4) 硫化

橡膠的模壓過程包括裝料、閉模、硫化、脫模及模具清理等操作步驟。如前所述,膠料在硫化前應進行熱煉,並將坯料切成適當的形狀和尺寸,然後裝入預熱至規定的溫度的模具中進行硫化。坯料在受熱受壓下呈現塑性狀態,充滿模腔,經保持一定的時間後即為硫化製品。

在模壓橡膠製品時,為排除模腔內的空氣及膠料中的揮發物,以避免製品發生悶氣等缺陷,可進行連續2-3次預壓,此種操作稱為「放氣」。是否需要放氣,應試所使用的膠料、製品的形狀及模具的結構等情況而定。

影響硫化質量的主要因素有硫化時間、溫度和壓力。

硫化時間當含有硫磺的生膠加熱硫化時,硫磺與生膠將發生化學反應而產生結構上的變化。結合硫磺的量與硫化時間有關。當溫度一定時,游離硫磺隨反應時間加長而減小,即結合硫磺的量逐漸增加。

如果時間不夠,便會造成製品欠硫;時間過長,則出現過硫。這二者對製品都不利,應力求避免。

硫磺的實際用量要根據製品的特性來決定。用量過多將成為硬質膠,用量過少則硬度和強度不夠。對軟質膠來說,用量在5%以下為宜。

事實上加入的硫磺總有一部分要殘留在硫化膠中,殘留的硫磺不宜過多,否則超過一定的溶解度,就會發生結晶或者滲透到硫化膠表面而產生噴硫(在硫磺用量合適而硫化條件不當時,也會出現噴硫現象)。噴硫將直接影響製品質量。有時也會出現噴霜的現象。

噴霜的出現將降低膠料與零件的結合力,為多層製品成型帶來不便。當產生噴霜後,可用溶劑洗去噴霜物。如果噴霜嚴重,還可用橡膠溶劑濕潤橡膠表面,然後再加工。

但是,在某些情況下,噴霜是有利的,噴霜所形成的薄膜可使橡膠表面不受日光和空氣的侵蝕,尤其是加入過量防老劑後引起的噴霜更具有耐老化性。

一般來說,造成製品噴霜的問題不大,而造成製品噴硫則要引起警覺,要查明原因(是膠料中硫磺過多,還是沒有嚴格控制硫化條件),迅速予以排除。

硫化溫度溫度的變化對硫化反應速度的影響是很大的,硫化溫度平均增加10℃,硫化的速度可提高一倍左右,即硫化時間大約可縮短一半。硫化溫度提高,硫化速度加快,裝置的生產能力就會增加。但是,硫化溫度也不能過高,因為高溫硫化時,溶於膠料的氧容易造成橡膠的氧化反應,使製品耐老化效能下降。

如果橡膠製品中有纖維狀物(棉紗、人造絲等)受高溫後會被破壞,使製品強度大大降低。同時,由於橡膠的導熱性很差,使製品均勻的達到高溫也是很困難的。

硫化壓力在硫化過程中,硫化劑與生膠分子作用是非氣相反應,壓力對反應速度影響不大。但是在膠料中常含有水分、吸附的空氣和溶解的氣體等,在硫化過程中由於膠料受熱使水分蒸發,部分配合劑的分解及硫化副反應放出的硫化氫等氣體,都會使硫化製品產生氣孔或脫膠缺陷。在加壓下進行硫化,可免除這些缺陷,同時由於加壓使製品密度提高,從而耐磨性和耐老化性也隨之提高。

當然,壓力不宜過大,應為過大時,硫化膠的效能提高不大,反而要耗費較大的裝置功率。應注意的是,硫化壓力如果波動過大,就會影響製品尺寸的同一性。一般橡膠製品硫化時所需要的比壓為:

厚製品15mpa-25mpa,薄製品5mpa-15mpa。

硫化過程中,發現問題的處理:a)硫化開始後,若溫度能在零件硫化時間的15%以內公升到規定的最低硫化溫度,則該模零件的硫化時間不需增加。b)硫化開始後,若溫度不能在零件硫化時間的15%以內公升到規定的最低硫化溫度,則該模零件應增加硫化時間(增加實際公升溫時間二分之一)。

c)硫化開始後,若溫度不能在零件硫化時間的50%以內公升到規定的最低溫度,則該模零件報廢。

(5) 去毛刺

橡膠製品檢驗標準

1、 外觀檢驗

硫化工序每工作班的首模零件進行外觀檢驗,而成品驗收則100%的零件進行外觀檢驗。

外觀檢驗的方法一般採用目視檢查法。

檢查零件工作表面的光潔度時,一般以模具圖紙上規定的光潔度為標準。

2、 尺寸檢驗

硫化工序進行首模檢驗;成品驗收一般進行抽檢,但對尺寸要求嚴格的零件或需要機械加工的零件以及需要在工作介質中進行穩定處理的零件,原則上其主要尺寸應100%的檢驗。

經硫化並去除毛邊的零件需停放6小時後,才進行尺寸檢驗。橡膠零件彈性變形較大,如果測量方法或量具選擇不當,都會影響測量的準確性。一般試模鑑定和試生產應選用通用量具和儀器,而成批生產則選用專用量具。

3、 效能試驗

a) 紹爾a型硬度試驗,試樣的厚度應不小於6mm,寬度不小於15mm,長度不小於40mm。如厚度達不到要求時,可用同樣的試樣重疊起來測定,但不准超過四層,並要上下面平行。

b) 耐油溶脹試驗,將試樣浸入油、酸、鹼或其它液體介質中,在規定的溫度下經過一定時間測量尺寸、體積或重量的變化。

c) 橡膠金屬結合強度的試驗,剖視法,一般用3的鋼針挑撥金屬件上的橡膠,如果橡膠挑撥而斷裂後的金屬件表面上有均勻的橡膠結合痕跡,則認為粘接強度合格。對每個工作班的零件一般在首模檢驗和成品驗收時各抽1-3件做結合強度檢驗。

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