金屬橡膠成型工藝研究

金　峰　趙江偉 / 廣東信力科技股份有限公司

金屬橡膠成型工藝研究

金峰趙江偉 / 廣東信力科技股份有限公司

利用細(xì)不銹鋼絲作為原材料，經(jīng)過特定的工藝制成金屬橡膠的構(gòu)件，其具有優(yōu)良的非線性機(jī)械性能，在減振、密封等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。要想研究金屬橡膠的自動(dòng)成型工藝及成型過程所需的設(shè)備，研究的重點(diǎn)則是鋪設(shè)機(jī)床的研制工作及自動(dòng)鋪設(shè)工藝的正確實(shí)施。將材料的成型工藝水平及制作效率提高。

金屬橡膠；成型工藝；自動(dòng)

一、金屬橡膠成型工藝研究概述：

金屬橡膠技術(shù)起源于前蘇聯(lián) ，經(jīng)過多年的發(fā)展，世界領(lǐng)先水平的是蘇聯(lián)后羿俄羅斯。伴隨化學(xué)工業(yè)的迅猛發(fā)展，橡膠制品類別增多，但生產(chǎn)工藝的過程，卻基本一樣。都以一般的固體橡膠為原料制品，具體生產(chǎn)工藝的過程包括：原材料的準(zhǔn)備→原材料塑煉→原材料混煉→原材料成型→硫化→休整→檢驗(yàn)。金屬橡膠是阻尼的材料 ，應(yīng)用在高溫、低溫過程中 ，強(qiáng)腐蝕的環(huán)境下。金屬橡膠技術(shù)在90年代在我國興起，由于金屬橡膠的材料有著良好的機(jī)械性能及環(huán)境適應(yīng)性，逐步取得了越來越廣泛的應(yīng)用。金屬橡膠材料的得以推廣，主要是金屬橡膠構(gòu)件的工作環(huán)境和性能要求所決定的，正確并合理地選擇加工工藝和路線絲線材料是至關(guān)重要的。金屬橡膠的完整的成型過程下面會(huì)一一介紹；過程主要包括等6個(gè)步驟，主要是根據(jù)原材料的選取劃分，其中主要是絲線材料的選取及毛坯件的鋪設(shè)，兩個(gè)方面影響了構(gòu)件機(jī)械性能的；而主要包括將毛坯件放在特定的模具中并壓制成型，如果構(gòu)件需要密封，則需要用聚四氟乙烯及銅皮對(duì)毛坯外表面做包覆的處理，這是決定最終構(gòu)件尺寸及相對(duì)密度的步驟。我國國內(nèi)已經(jīng)有相關(guān)學(xué)者做了金屬橡膠成型工藝方面的研究，但是到目前為止國內(nèi)還沒有關(guān)于自動(dòng)化成型工藝的相關(guān)的報(bào)告。為了滿足金屬橡膠構(gòu)件的相關(guān)制作要求，本文對(duì)金屬橡膠成型工藝的具體步驟進(jìn)行了論述。

二、基本工藝流程

之前介紹過伴隨著城市化進(jìn)程，各大市場(chǎng)的需求都在不斷擴(kuò)張，橡膠生產(chǎn)業(yè)也是如此，金屬橡膠的具體生產(chǎn)過程步驟主要包括：原材料的準(zhǔn)備→塑煉→混煉→成型→硫化→休整→檢驗(yàn)6個(gè)步驟。

三、原材料的準(zhǔn)備：

橡膠制品的主要原材料包括生膠、配合劑、纖維材料和金屬材料。其中生膠是其基本的材料；金屬橡膠是一種勻質(zhì)的具備高彈性的多孔物質(zhì)，原材料是各種牌號(hào)的不銹鋼類金屬絲。絲線的牌號(hào)是根據(jù)金屬橡膠生產(chǎn)的工作條件、環(huán)境的溫度、侵蝕性介質(zhì)存在與否、載荷特性等條件決定的。配合劑則是為了將橡膠制品的某些性能進(jìn)行改善而加入的輔助性材料；纖維材料包括；棉、麻、毛及各種人造纖維、合成纖維和金屬材料，包括鋼絲、銅絲。都是作為橡膠制品的材料骨架，用以使機(jī)械強(qiáng)度增強(qiáng)、從而限制制品變型。在原材料的準(zhǔn)備過程中，配料要按照配方進(jìn)行準(zhǔn)確稱量。為了讓生膠與配合劑均勻混合，需要對(duì)一些材料進(jìn)行加工包括：生膠需要在60--70℃的烘房?jī)?nèi)烘軟后，然后切膠、破膠成為小塊；塊狀的配合劑例如石蠟、硬脂酸、松香等需要粉碎；粉狀的配合劑如果含有機(jī)械雜質(zhì)或者粗粒時(shí)要將其篩選除去；液態(tài)的配合劑需要加熱、蒸發(fā)水分、熔化、過濾雜質(zhì)；配合劑需要進(jìn)行干燥，避免結(jié)塊、混煉時(shí)均勻，硫化時(shí)不易產(chǎn)生氣泡，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量；

四、塑煉

生膠極佳彈性，可塑性不強(qiáng)，因此不方便加工。為了將其可塑性提高，要對(duì)生膠進(jìn)行塑性煅煉；這樣，在混煉時(shí)，配合劑就更容易均勻的分散在生膠里；同時(shí)，在壓延型的過程中，也十分有助于滲透性的提高（滲入纖維織品內(nèi)）及成型性流動(dòng)性。將生膠長(zhǎng)鏈分子進(jìn)行降解，則形成可塑性的過程稱作塑煉過程。生膠塑煉的方試有兩種即：機(jī)械塑煉和熱塑煉。機(jī)械塑煉指的是在溫度不太高的條件下，通過塑煉機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械擠壓力及摩擦力的作用，使長(zhǎng)鏈的橡膠分子降解變短，從高彈性狀態(tài)變?yōu)榭伤苄誀顟B(tài)。熱塑煉是對(duì)生膠中通入灼熱的壓縮類空氣，所以在熱和氧的雙重作用下，長(zhǎng)鏈分子降解變短，從而獲得了可塑性。

五、混煉

為了適應(yīng)不同的使用條件、從而獲得各種不同的使用性能，也為了使橡膠制品的性能提高并降低成本投入，必須在生膠里加入不同的配合劑?；鞜掃^程就是為了將塑煉后的生膠與配合劑相混合、之后放在煉膠機(jī)中，在機(jī)械的作用下通過機(jī)械的拌合作用，令配合劑既完全又均勻地分散在生膠里的一種過程?；鞜捠窃谙鹉z制品的生產(chǎn)過程的一道重要的工序，如果混合的不均勻，就不能將橡膠和配合劑的作用充分發(fā)揮出來，就會(huì)影響產(chǎn)品使用的性能。而經(jīng)過混煉后所得到的膠料，被人們稱作混煉膠，它是制造出各種橡膠制品所用的半成品材料，俗稱膠料，通常均稱作商品而出售，購買者則可利用膠料進(jìn)行直接加工成型、硫化制成各自所需要的橡膠制品。而根據(jù)配方的差異，混煉膠又有一系列的性能各異的不同牌號(hào)及品種，提供不同的選擇。

六、成型

在金屬橡膠制品成型的生產(chǎn)過程中，利用壓延機(jī)或壓出機(jī)等設(shè)備預(yù)先制成的形狀各樣、尺寸各異的工藝的過程，稱之為成型。成型的具體方法有：

（一）壓延成型

壓延成型過程適用于制造簡(jiǎn)單的板狀片狀制品。它主要是將混煉膠用于通過壓延機(jī)而壓制成的，擁有一定的形狀、一定的尺寸的膠片的方法叫壓延成型。有些橡膠制品如：膠布、膠管、輪胎、等所用的紡織纖維類材料，必須在表面涂上一層薄膠，涂膠的工序一般也是在壓延機(jī)上完成。纖維材料在進(jìn)行壓延前則需要進(jìn)行烘干或浸膠，其目的則是為了提高纖維材料和膠料的結(jié)合性能。

（二）壓出成型

壓出成型的過程用于較為復(fù)雜的橡膠制品中，比如輪胎胎面、膠管、金屬絲表面覆膠等，需要用壓出成型的方法進(jìn)行制造。它是將具有一定塑性的混煉膠，放入擠壓機(jī)的料斗內(nèi)，在螺桿的作用下，通過各種各樣的樣板進(jìn)行連續(xù)造型的一類方法。在壓出之前，所要膠料必須提前進(jìn)行預(yù)熱過程，達(dá)到膠料的柔軟、易于擠出，從而獲得表面光滑的、尺寸準(zhǔn)確的橡膠類制品。

（三）模壓成型

模壓成型也可以用模壓的方法來制造某些形狀復(fù)雜的橡膠類制品，借助成型的陰、陽模具等，將膠料放置在模具中進(jìn)行加熱后成型。

七、硫化

硫化過程是把塑性的橡膠轉(zhuǎn)化為具有彈性的橡膠的過程，它是將一定量的硫化劑，放入到主要原料是生膠所制成的半成品里，在規(guī)定的溫度下進(jìn)行加熱后保溫，從而使生膠的線性分子之間，通過生成“硫橋”而交聯(lián)成立體的網(wǎng)狀構(gòu)造，進(jìn)而使塑性膠料變成高彈性硫化膠。由于交聯(lián)鍵的主要成分由有硫磺所組成的，所以稱之為“硫化”過程。隨著合成橡膠的迅速發(fā)展并流向市場(chǎng)，現(xiàn)在的硫化劑的種類繁多，除硫磺外，還包含有：有機(jī)多硫化物、、金屬氧化物和過氧化物等。未經(jīng)硫化過程的橡膠，在使用方面上，是沒有什么利用價(jià)值的，但欠硫的（硫化程度不夠，硫化時(shí)間不夠，未能達(dá)到最佳狀態(tài)）或過硫的（硫化時(shí)間超過、性能顯著下降）都能使橡膠的性能下降。所以在生產(chǎn)過程中一定要嚴(yán)格的控制硫化的時(shí)間，以確保經(jīng)過硫化后的橡膠制品能具有最好的使用性能以及最長(zhǎng)久的使用壽命。

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［3］朱嚴(yán)明.金屬橡膠制造過程中的管理技術(shù)分析［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品；2011（16）.