任金龍,王忠光,趙桂英,徐曉玲,孔媛
(徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 徐州 221140)
輪胎制品中除了使用單根鋼絲、鋼絲簾線等金屬作為骨架材料之外,輪胎的胎體簾布層、緩沖層中還使用了纖維簾線作為骨架材料;常用的纖維材料有聚酯纖維、尼龍、人造絲等;橡膠與纖維簾線能否緊密的黏接成一體,共同承擔(dān)外力的作用,取決于其黏接性能的優(yōu)劣;因此,在輪胎的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和檢驗(yàn)中,測試橡膠與纖維簾線的黏接性能是評定其性能優(yōu)劣的重要方面,也是纖維簾線原材料入廠必檢的項(xiàng)目之一。
國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2942—2009規(guī)定,硫化橡膠與纖維簾線黏合強(qiáng)度的測定采用H抽出法進(jìn)行試驗(yàn),該方法測量的黏合力是作用于簾線-橡膠界面上的剪切力值。該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定:簾線與橡膠黏合性能測試就是將簾線兩端分別埋入一定規(guī)格的橡膠塊中,采用拉力機(jī)將簾線從橡膠塊中抽出,取至少8個試樣黏合強(qiáng)度的平均值來表示簾線與橡膠黏接性能的大小[1]。
橡膠與纖維簾線黏結(jié)性能測試采用H型試樣,由于試樣兩端的橡膠塊與中間連接的簾線組合起來形似字母“H”,因此將試樣簡稱為H型試樣;按膠塊的尺寸大小,H型試樣可分為三種:
(1) 簾線埋在寬度為6.4 mm、厚度為3.2 mm的膠條中。
(2) 簾線埋在寬度為10.0 mm、厚度為10.0 mm的膠條中。
(3) 簾線埋在寬度為5 mm、厚度為3.2 mm的膠條中。
現(xiàn)有H型試樣的制備方法較為復(fù)雜,具體分為兩步:一是采用一定的硫化模具,硫化一整塊簾線附膠試樣;二是用剪刀將該簾線附膠試樣裁剪成若干個H型試樣。這樣的制備方法存在以下問題:
(1) 不能一次性成型H型試樣,而是用剪刀裁剪而成,再加上膠料易向簾線槽方向擠壓,造成試樣的尺寸不規(guī)范。
(2) 埋入的簾線數(shù)量多,安裝定位時間長,懸掛重錘多,導(dǎo)致模具溫度不易控制。
(3) 一次裁剪成H型試樣36個,數(shù)量遠(yuǎn)多于國家標(biāo)準(zhǔn)8個的要求,造成膠料和簾線的浪費(fèi)。
(4) 模具尺寸較大,操作不方便,增加了勞動強(qiáng)度,工作效率低,安全性差。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,經(jīng)過調(diào)研分析,將H型試樣成型過程中膠條的安裝、簾線的定位、試樣的取出等作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和出發(fā)點(diǎn),主要設(shè)計(jì)了膠槽、簾線槽、溢膠槽、手柄及鎖扣等,提供了一種H型試樣的成型模具;采用該模具可一次性成型所需數(shù)量的H型試樣,減少了裁剪的工藝,且試樣尺寸規(guī)范性好,提高了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性;模具尺寸小,可節(jié)省原料,簾線安裝方便,模具溫度穩(wěn)定性好;該成型裝置結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,實(shí)現(xiàn)了多功能化。
結(jié)合下圖1所示,對該成型模具具體總結(jié)闡述如下:
(1)上下模板的設(shè)計(jì)
上下模板是試樣成型模具的主要部件,其形狀均為矩形,長和寬大小相等,上模板厚度小于下壓板;下壓板上表面左右對稱設(shè)有一個定位槽;上壓板為一平板,其內(nèi)表面上設(shè)置有與下壓板定位槽相配合的定位柱;下壓板和上壓板通過定位柱和定位槽的凹凸結(jié)構(gòu)嵌合在一起;下壓板上還設(shè)有啟模口,啟模口為矩形凹口位于下壓板的周角處,便于操作人員將起模工具伸入矩形凹口內(nèi)將下壓板和上壓板分離開。
(2)膠槽的設(shè)計(jì)
膠槽位于下模板內(nèi)部,其作用是便于準(zhǔn)確安裝上下膠條和簾線,確保試樣尺寸準(zhǔn)確,符合規(guī)范;膠槽呈長條形,且均勻分布在下壓板中部;膠槽窄口的長度為10 mm,槽深為10 mm,膠槽寬口的長度為25 mm;每一行設(shè)有五個膠槽,每一列設(shè)有四個膠槽,每一列相鄰膠槽之間的間距為10 mm,同一列的兩個膠槽相配合,可成型1個H型試樣,整體模具相配合,可一次性制備10個H型試樣,即滿足了國家標(biāo)準(zhǔn)對測試用H型試樣數(shù)量的要求,同時還節(jié)省了膠料和簾線的用量。
(3)簾線槽的設(shè)計(jì)
下壓板上每一列膠槽寬口側(cè)中部位置處均設(shè)有貫穿下壓板的簾線槽,簾線槽其中一側(cè)開口端的下壓板側(cè)面設(shè)有與簾線槽相匹配的鎖扣,鎖扣可以是帶有圓弧冒頭的圓柱,供打了結(jié)的簾線套扣固定;簾線槽的槽深為5 mm,簾線槽的窄口端寬度為0.8 mm或簾線槽的窄口端寬度為1.2 mm,用于不同試樣要求。
(4)溢膠槽的設(shè)計(jì)
膠槽窄口的兩側(cè)設(shè)有溢膠槽,溢膠槽的槽深要小于膠槽的槽深,一般來講,每個溢膠5的槽深度為0.5 mm,溢膠槽順著膠槽寬口方向的長度為2.5 mm;在制作H型試樣時,膠槽多余膠料易向兩側(cè)的溢膠槽流去,達(dá)到了減少膠料向簾線槽的擠壓的作用;同時,當(dāng)需要取樣時,較淺的溢膠槽更便于H型試樣的取出。
(5)手柄的設(shè)計(jì)
手柄手柄通過鉚釘鉚接在下壓板的側(cè)面,一個作用是操作移動模具方便,另一個作用是手柄上設(shè)置有端部簾線槽,端部簾線槽的槽深、窄口端寬度于簾線槽尺寸一致,均為0.8 mm或1.2 mm,每個端部簾線槽均處于相應(yīng)簾線槽的延長線上;簾線經(jīng)過端部簾線槽后栓上一定重量的砝碼,使簾線在受到張力的情況下與橡膠硫化成一體;手柄還設(shè)有支桿,支桿的設(shè)置方向與簾線槽的延長線相垂直,支桿起到支撐簾線的作用,使簾線能順利過渡到端部簾線槽內(nèi);因?yàn)楹熅€經(jīng)過手柄上的端部簾線槽后要栓一定質(zhì)量的瑪法,砝碼垂下來一定的長度,所以需要手柄長一點(diǎn),硫化時砝碼在平板硫化機(jī)熱板外,不影響硫化。
成型模具的預(yù)熱:首先按硫化工藝參數(shù)要求,在平板硫化機(jī)上設(shè)置硫化溫度、時間和壓力,清理成型模具上、下壓板的內(nèi)外表面,并在內(nèi)表面上均勻噴涂一薄層脫模劑,將上壓板合于下壓板上;握緊手柄的兩端,將模具置于平板硫化機(jī)的熱板上,并位于熱板的中間部位;按“啟動”按鈕,下熱板緩慢上升,待上壓板與平板硫化機(jī)的上熱板接觸時,立即按“停止”按鈕,對成型模具進(jìn)行預(yù)熱,達(dá)到設(shè)定的硫化溫度后,繼續(xù)預(yù)熱30 min以上,使模具的內(nèi)外溫度均勻一致,符合要求[2]。
膠條的裁剪:按照平行膠槽的總長度、寬度及個數(shù),用剪刀在混煉膠膠片上裁剪出一定數(shù)量的膠條,確保每個膠槽中安放上下兩個膠條;必要時可采用電子秤稱量每組上下膠條的重量,如果不符合規(guī)定的重量,可適當(dāng)增加或減少,以避免缺膠,保證試樣的完整性;重復(fù)以上操作,直至全部膠條裁剪完畢。
膠條及簾線的安裝:預(yù)熱時間到,取出模具,移開上壓板,戴手套將準(zhǔn)備好的下膠片依次放置于下壓板的平行膠槽內(nèi),待全部下膠條放完后,取一根簾線,將簾線一端栓于一個鎖扣處,依次經(jīng)過簾線槽、支桿和端部簾線槽,最后在簾線端部掛上一定質(zhì)量的重錘;簾線安裝需從下壓板的一端開始,至所有平行簾線槽中的簾線安裝完畢后,再將上膠條置于平行膠槽上部,蓋上上壓板。
硫化:將上述安裝好的模具置于平板硫化機(jī)下熱板的中間,啟動平板硫化機(jī)按鈕,熱板上升合模、快速排氣3~5次后,開始硫化,設(shè)備自動計(jì)時;期間需定期觀察平板硫化機(jī)的運(yùn)行情況,防止掉壓,壓力不足會影響試樣的性能。
試樣的取出:硫化時間到了,設(shè)備會自動報警,下熱板自動向下運(yùn)動開模,取出模具,用工具從起??趯⑸蠅喊搴拖聣喊宸珠_,扯住溢膠槽處的膠片,將試樣從膠槽中帶出;撕掉H型試樣周邊的毛邊,經(jīng)適當(dāng)停放后,放置于拉力機(jī)的專用夾具上,即可測定簾線與橡膠的黏合強(qiáng)度。
成型模具的后處理:實(shí)驗(yàn)完畢,清理模具內(nèi)外表面,合模,放置于模具柜中,以備下次使用。
經(jīng)過對成型模具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),達(dá)到了以下效果[3]。
(1)可一次直接硫化成型10個H型試樣,不需要裁剪,溢膠槽可減少膠料向簾線槽擠壓,試樣尺寸規(guī)范性好,確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
(2)試樣數(shù)量少,節(jié)約原料,簾線安裝方便,模具溫度穩(wěn)定性好。
(3)模具尺寸小,操作方便,工作效率高,減少了安全隱患。
通過對H型試樣成型模具的優(yōu)化設(shè)計(jì),包括對膠槽、簾線槽、溢膠槽、鎖扣和手柄等的設(shè)計(jì),可用于膠條的安裝、簾線的定位及試樣的硫化成型;將膠條安裝于一組平行的膠槽中,節(jié)省了時間和人力,提高了效率;鎖扣、簾線槽及端部簾線槽的一體化設(shè)計(jì),使簾線安裝便捷,張緊有度,且在一條直線上,尺寸準(zhǔn)確;溢膠槽可減少膠料向簾線槽擠壓,便于試樣的取出,且不需要剪裁工序,試樣規(guī)范性好,提高了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性;該模具尺寸小,操作方便,模具溫度穩(wěn)定性好,可一次制成10個H型試樣,工作效率高,安全性好,實(shí)現(xiàn)了多功能化。