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文檔簡介
1、橡膠成型工藝及模具設計第1章 橡膠概述橡膠是高彈性的高分子材料,由于橡膠具有其他材料所沒有的高彈性,因而也稱作彈性體。粉末橡膠液體橡膠熱塑性橡膠板塊固態(tài)橡膠通用橡膠特種橡膠功能橡膠天然橡膠合成橡膠再生橡膠來源橡 膠用途形態(tài)生物膠熟橡膠硬橡膠混煉橡膠物化狀態(tài)天然橡膠(NR)一般工作溫度:-73120基本特性:較好的強伸、彈性、低溫、耐磨以及耐泥水、油污、酒精、甘油主要用途:減震、緩沖、防塵、膜片、密封、襯墊、制動液制品參考價格:1.92.4萬元/噸聚合單體:異戊二烯丁腈橡膠(NBR)一般工作溫度:-40120基本特性:良好的耐油性,較好的綜合性能。主要用途:耐油和乳化液制品、密封制品、防塵罩、圈
2、。參考價格:2.02.3萬元/噸聚合單體:丁二烯/丙烯腈一般工作溫度:-60120聚合單體:丁二烯苯乙烯主要用途:轎車、輕卡車輪胎等、膠鞋、膠布、文體用品、膠板、蓄電池殼、膠帶等 參考價格:1.82.4萬元/噸丁苯橡膠(SBR)性能:彈性比NR稍差,耐磨和耐老化比NR好聚合單體: 乙烯丙烯第三單體 三元乙丙膠 ( EPDM )一般工作溫度:-50150性能:耐老化耐臭氧性、耐極性液體、耐水及過熱水、水蒸氣好、耐電性能好用途:電線電纜絕緣層、汽車玻璃除水條、窗戶密封條、 蒸汽膠管、輸送帶等參考價格:2.83.3萬元/噸聚合單體:氯丁二烯氯丁橡膠(CR)用途:輪胎內襯層、低壓電線電纜、輸送帶、減震
3、橡膠、窗戶密封條、膠粘劑、膠布、涂料特性:耐候性、耐臭氧性、阻燃、耐熱性及耐化學藥品性均好 一般工作溫度:-35120參考價格:3.03.5萬元/噸性能:使用溫度范圍最廣,毒性最低、具生理惰性、透氣性好、電絕緣性好,物理機械性能較差硅膠 (Q )聚合單體:主鏈由硅原子和氧原子交替組成用途:膠管、膠帶、膠輥、電絕緣制品、人造皮膚、器官等.一般工作溫度:-93250參考價格:7.08.0萬元/噸聚合單體:偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯氟膠 ( FKM 、FPM、VITON)一般工作溫度:-30250性能:防火.耐油.耐溶劑是所有膠中最好的.用途:導彈、飛機、汽車等用密封件,化工廠耐腐蝕皮碗、襯墊、薄
4、膜,油箱襯層、膠管及泵用零件等 參考價格:4080萬元/噸丙烯酸酯橡膠(ACM)一般工作溫度:-10150基本特性:良好的耐高溫,較好的耐油(包括含硫的油)、耐磨性,耐寒性差。主要用途:耐油、耐熱、密封、板、囊、護套制品。參考價格:10.012.0萬元/噸聚合單體:丙烯酸與帶有可提供交聯(lián)反應活性基團的單體共聚制得橡膠的基本特性1.高彈性:彈性模量低,伸長變形大,有可恢復的變形,并能在很寬的溫度(-50150)范圍內保持彈性。2.粘彈性:橡膠材料在產生形變和恢復形變時受溫度和時間的影響,表現(xiàn)有明顯的應力松弛 和蠕變 現(xiàn)象,在震動或交變應力作用下,產生滯后損失。3.電絕緣性:橡膠和塑料一樣是電絕緣
5、材料。4有老化現(xiàn)象:如金屬腐蝕、木材腐朽、巖石風化一樣,橡膠也會因為環(huán)境條件的變化而產生老化現(xiàn)象,使性能變壞,壽命下降。5. 必須進行硫化才能使用,熱塑性彈性體除外。6. 必須加入配合劑。其它如比重小、硬度低、柔軟性好、氣密性好等特點,都屬于橡膠的寶貴性能。橡膠基本加工工藝無論什么橡膠制品,都要經過混煉和硫化這兩個過程。橡膠基本加工工藝主要包括塑煉、混煉、壓延、壓出、成型和硫化等。另外,對于一些特殊產品還包括注壓、澆注和黏合。塑煉為了改善生膠黏度過大和不均勻現(xiàn)象,在煉膠機中通過機械應力、熱氧或加入塑解劑等方法對生膠進行加工,使生膠由強韌的彈性狀態(tài)轉變?yōu)槿彳?、便于加工的塑性狀態(tài)。高溫塑煉:自動氧
6、化降解為主機械力強化橡膠與氧的接觸塑煉的方法 機械塑煉法 化學塑解法低溫塑煉:機械降解為主 降低分子量是生膠獲得可塑性的最有效方法。只有這樣才能使粘度下降,可塑性增加。 降低分子量,實質上就是使分子鏈斷鏈。橡膠塑煉的實質一、定義指在煉膠機上將各種配合劑加入到橡膠中制成混煉膠的工藝過程 二、混煉的目的和意義 1.保證產品的質量3.高效節(jié)能2.適合于進一步的加工混煉第一種狀態(tài):不能緊包前輥第二種狀態(tài):緊包前輥第三種狀態(tài):脫輥出兜第四種狀態(tài):粘流態(tài)包輥 原因:溫度適宜,膠料的可塑性中。 原因:溫度略高,膠料的可塑性略大。 原因:溫度太高,可塑度太大 生膠的混煉性 原因:混煉溫度低,膠料的可塑性小。壓
7、延指將混煉膠在壓延設備上制成膠片或與骨架材料制成膠布半成品的工藝過程。 壓片 貼合 壓型 掛膠(貼膠、擦膠) 壓延壓延從原理上看,壓延過程主要是通過兩個輥筒作用把膠料輾壓成具有一定厚度和寬度的膠片的過程。從表面上看,壓延只是膠料造型的變化,但實質上是一種流體流動過程。在壓延過程中,膠料一方面發(fā)生粘性流動,一方面又發(fā)生彈性變形。壓片是指將熱煉好的膠料用壓延機在輥速相等的情況下,壓制成有一定厚度和寬度的膠片。 1.工藝方法(1)中下輥不積膠(2)中下輥積膠(3)四輥壓延機壓片壓片貼合工藝方法:二輥壓延機貼合 三輥壓延機貼合 四輥壓延機貼合 貼合 貼合是通過壓延機將兩層薄膠片貼合成一層膠片的作業(yè)。
8、壓型工藝要求規(guī)格準確,花紋清晰,膠料密致,故要求膠料收縮變形率小及配方中含膠率不宜過高。 壓型工藝方法壓型 壓型是將膠料壓制成一定斷面形狀的半成品或表面有花紋的膠片。 貼膠壓力貼膠 貼膠是利用壓延機上轉速相同輥筒的壓力將一定厚度的膠片貼于紡織物上。 進行貼合的兩輥筒之間有積膠,利用積膠的壓力將膠料擠壓到布縫中去。 紡織物掛膠(貼膠、擦膠) 紡織物掛膠是使紡織物通過壓延機輥筒間隙,使其表面掛上一層薄膠,制成掛膠簾布或掛膠帆布,作為橡膠制品的骨架層。擦膠擦膠是利用輥速不同所產生的剪切力和輥筒的壓力,將膠料擠擦入紡織物的縫隙中,以提高膠料與紡織物的附著力。 擦膠只能處理帆布,不能處理簾布。擠出與壓延
9、的比較 擠出是使膠料通過擠出機連續(xù)地制成各種不同形狀半成品的工藝過程。 擠出機具有如下優(yōu)點:補充混煉和熱煉作用,使膠料質量更致密,更均勻。適用面廣,可壓出各種尺寸、斷面形狀半成品。設備占地面積小,重量輕,結構簡單,造價低, 靈活機動性大。 壓出(擠出) 擠出機由螺桿、機身、機頭(包括口型和芯型)、機架和傳動裝置等部件組成。 一、螺桿螺桿種類:按螺紋分:單頭、雙頭、三頭按螺距分:等距收斂式和復合螺紋等按螺桿外形分:圓柱形、 圓錐形三、機頭與口型1.機頭直向形機頭 如圓筒形、喇叭形 T形、Y形 2.口型二、機身(機筒)壓出實心及片狀半成品的口型壓出中空半成品的口型 由口型、芯型和芯型支座構成 。
10、機筒為中空圓筒,為了及時散發(fā)和提供熱量,機筒備有夾套,可通入冷卻水和蒸汽。硫化 但是所有這些產品凡是遇到氣溫高和經太陽暴曬后就變軟發(fā)粘,在氣溫低時就變硬和脆裂.制品不能經久耐用. 直到美國人C.Goodyear(固特異)在一個偶然的機會發(fā)現(xiàn)硫磺粉灑在晾曬的膠塊上可以避免膠塊發(fā)粘,使膠塊表明光滑有彈性,后經一年多的實驗,證明在橡膠中加入硫磺粉和堿式碳酸鉛,經共同加熱熔化后所制出的橡膠制品可以長久的保持良好的彈性. C.Goodyear(固特異)于1839年發(fā)現(xiàn)了橡膠的硫化,從此天然橡膠才真正被確定具有特殊的使用價值,成為一種極其重要的工業(yè)原料硫化前 線形結構,分子間以范德華力相互作用 性能:可塑
11、性大,伸長率高,具可溶性。硫化時 分子被引發(fā),發(fā)生化學交聯(lián)反應硫化后 網狀結構,分子間主要已以化學鍵結合 結構:1)化學鍵;2)交聯(lián)鍵的位置;3)交聯(lián)程度;4)交聯(lián) 性能:1)力學性能(定伸強度、硬度、拉伸強度、伸長率、彈性);2)物理性能;3)化學穩(wěn)定性橡膠模具類別 橡膠模具的種類很多,但根據(jù)模具結構和壓制工藝的不同,大體上講橡膠壓制成型模具分別為四個大類一、 壓制成型模具二、 壓鑄成型模具三、 注壓成型模具四、 壓出成型模具壓制成型模具 壓制成型模具又稱普通壓模。它是將混煉過的、經加工成一定形狀和稱量過的半成品膠料直接放入敞開的模具型腔中,而后將模具閉合,送入平板硫化壓機中加壓、加熱。膠料
12、在加熱和壓力作用下硫化成型。根據(jù)分型面處型腔與外界相同的形式不同,壓制成型模具可分為開放式、半封閉式、和封閉式三種結構。 壓制成型模具的特點:結構簡單、通用性強、適用性廣、操作方便開放式開放式模具利用上下模最終吻合時的壓力壓制制品,多余膠料易從分型面流掉(外溢),制品有水平方向飛邊。開放式模具適用于硬度較低并具有較大流動性的膠料制造形狀簡單的制品。封閉式模具型腔上端帶有一定高度的鑲嵌結構,壓制過程中膠料不易外溢而充分地充滿型腔,制品致密性好。封閉式模具適用于夾布、夾其它織物的制品以及膠料硬度較高、流動性較差的制品。封閉式半封閉式模具即模腔的一端帶有一定深度錐面鑲嵌配合。其特點是操作安全,定位可
13、靠,并且不易拉毛配合面,使用面廣。半封閉式 模具適用于上下模帶有型腔,制品同軸度要求較高的單腔模具。半封閉式 壓鑄成型模具又稱傳遞式模具或擠膠法模具。它是將混煉過的、形狀簡單的、限量一定的膠條或膠塊半成品放入壓鑄模料腔中,通過壓鑄塞的壓力擠壓膠料,并使膠料通過澆注系統(tǒng)進入模具型腔中硫化定型的。 壓鑄成型模具的特點:結構比普通壓模復雜,適用于制作普通模壓法所不能壓制或勉強壓制的薄壁、細長易彎的制品以及形狀復雜的制品,制品致密性好,質量優(yōu)越。壓鑄成型模具 注射成型模具又稱為注射法模具,它是利用注射機或注壓機的壓力,將預加熱或塑性狀態(tài)的膠料經注壓模的澆注系統(tǒng)注入模具型腔中定型硫化。 注射成型模具的特
14、點:比壓鑄成型模具復雜,適用于大型、厚壁、薄壁以及形狀復雜的制品,生產效率高,質量穩(wěn)定。注射成型模具臥式注射機立式注射機注 壓 機 壓出成型模具又稱擠出口型摸。它是在壓出機中對膠料加熱與塑化,通過與螺桿的旋轉,使膠料在螺桿和機筒筒壁之間受到強大的擠壓力并不斷的向前移送,通過安裝在機頭的成型模具而制成各種截面形狀的橡膠型材半成品以達到初步造型的目的而后經過冷卻定型輸送到硫化罐內進行硫化或用作模壓法所需的預成型半成品。 特點:成本低,功效高,制品致密性好。壓出成型模具模具材料橡膠模具常用材料壓鑄成型和壓制成型橡膠模具:優(yōu)質碳素鋼大批量生產的注射模型腔零部件:工具鋼或合金鋼熱處理下料正火粗加工調質精加工精加工表面淬火低溫回火精磨4
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