超厚橡膠制品的缺陷及消除方法

發布時間:2018-12-10 14:09:15   人瀏覽 來源: 橡膠技術網

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  超厚橡膠制品的缺陷及消除方法作者: 李英丹 張遠宏

  摘 要:本文對厚橡膠制品的缺陷從理論到實踐進行了詳細的分析和比較,總結出要消除這種缺陷的方法可在模具上增設一個阻力腔,并指出了幾個須注意的問題。  關鍵詞:阻力腔; 皺皮及裂紋; 負壓

  中圖分類號:N65 文獻標識碼:A 文章編號:1006-3315(2012)08-179-001

  一、引言

  模具的設計,除根據橡膠材料的收縮率計算出型腔的尺寸,然后給予一定的結構要素,設計出模具,還要充分了解橡膠成型硫化的工藝流程和成型的流動機理。因為有的橡膠制品的缺陷,表面上似乎屬于工藝問題,不是模具問題,而實際上工藝較難解決,但可以在模具設計時考慮解決問題的方法。下面介紹一種超厚橡膠制品缺陷的解決方法。

  二、制品的缺陷及成因分析

  1.兩種典型的厚橡膠制品缺陷的產生部位

  如圖1是比較典型的厚橡膠制品,通常模具截面結構如圖2。這樣的制品表面常會出現皺皮及裂紋,嚴重時出現夾舌層。圖3表示制品在A處出現缺陷,也就是模壓過程中,在具有相對運動的分型面處,即上模板1與中模板2或下模板3的分型面處相對應的制品上出現皺皮或夾舌層。

  2.缺陷成因分析

  基于模具的特點,膠坯料是直接填入模腔,受熱首先是外層膠料,熱量成一定的傳遞速率向內層膠料傳遞。這樣不管傳遞速率多大和硫化時間多長,都是外層膠料最先達到正硫化點。由于膠料的熱膨脹率較大,習慣稱之為負壓,即硫化壓力指示表達到一定的數字后,油泵停止工作;在完成硫化過程后,油泵指示表的數字比原先的數字高出幾百N,這是由于膠料的熱膨脹所產生的對模板的反作用力(負壓)所致。凡是做厚的模壓制品,不論硫化壓力取多大,都會出現這種現象。模具內反作用力(負壓)產生時的變化如圖4所示。由于負壓的產生,模具在A處出現一條隨負壓成正比的縫隙,原來的膠邊所受的正壓力趨近于零,膠邊所受的摩擦力也大大減弱,趨近于零。這樣膠邊在型腔的膨脹力的作用下向外益出,造成型腔A處局部嚴重卸壓,由于外壓的減弱或消失,A處型腔內原已經達到正硫化點的制品表面被內壓沖破隨膠邊外溢。在制品取出后,內壓消失并冷卻后,硫化時外溢部分回縮到制品表面。這就是制品在A部出現皺皮裂紋或夾舌層的原因。

  三、在模具設計時考慮解決問題的方法

  模具內產生反作用力(負壓)不可避免,負壓的產生是由于橡膠熱膨脹引起的。要消除這種負壓,可以靠延長硫化時間來達到目的,即保證內外層膠料在盡可能短的時間內一起達到正硫化點。這樣在模壓升熱過程中,在模具模板有相對運動的分型面處,膠料會隨內壓的上升而逐步向外溢出。油泵表上基本反映不出負壓。可是在制品出模之后,制品會因冷卻收縮而失去原來的幾何形狀,如圖5所示的制品截面形狀中,細實線為制品的標準形狀輪廓,而粗實線為收縮后的制品截面形狀。若靠加大制品的硫化壓力來抵消這種負壓也是不行的。總之,由于負壓的產生,型腔的體積因膠料的熱膨脹而被迫擴張,模具在模壓過程中模板間出現縫隙是不可避免的。

  所要解決的問題是盡管模板間出現縫隙,但是要保證制品型腔內沒有局部卸壓的情況發生。經過實驗分析比較,在模具可能出現縫隙的型腔附近,增設一個阻力腔是行之有效的。阻力腔離型腔的距離小于1mm,最好在0.5mm左右,形狀為45度的直角三角形,直角邊邊長取4—6mm為宜,如圖6所示,其中B區為型腔區,此阻力腔兼有余膠槽或跑膠槽的功能,但與它們不能等同,它具有阻止壓力外卸的作用。由于阻力腔距型腔較近,在型腔充滿之后,接著阻力腔充滿具有一定內壓力的膠料;在型腔內負壓產生且模具模板間出現縫隙時,阻力腔膠料內壓亦減弱而且體積略微增加,基本上彌補了模具模板間產生的縫隙;最重要的是阻力腔內膠條的一個直角邊垂直于分型面,故不會出現整體向外溢出的情況。這樣就保證了型腔內A處局部不會發生壓力外卸,從而避免缺陷的發生。

  四、值得注意的幾點

  (1)阻力腔到型腔的距離應盡可能小,不可過大。否則,阻力腔至型腔段的薄飛邊會發生皺折導致型腔有卸壓的空間,那么阻力腔就起不到阻止內壓外卸的作用或效果較差。

  (2)阻力腔內殘存的膠條每次都要清除干凈。不然,下一次溢出的飛邊覆蓋在阻力膠條上,易發生脫層現象,阻力膠條亦起不到阻止作用。

  (3)厚制品的模具不宜為了避免開設阻力腔而采取全封閉式模具,型腔由于負壓的作用易發生變形,若增大壁厚保證有足夠的強度,則凸模會被有強大壓力的膠邊緊緊卡死而不能出模取下制品。這樣模具僅使用幾次就有可能報廢。特別是對多型腔模表現更為突出,因為預成型膠坯重量有所差異,以及在各個型腔內膠料受熱升溫快慢不一樣,導致各個型腔內膠料受熱升溫快慢不一樣,使每個型腔體積膨脹有先后,易造成凸模蓋板變形卡死。


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