橡膠密封件生產(chǎn)工藝與質(zhì)量檢測

饒翼，肖彬

(1.廣漢長空橡塑密封制品有限公司, 四川 廣漢 618307；2.中國民航飛行學(xué)院，四川 廣漢 618307)

0 引言

橡膠密封件作為液壓氣動系統(tǒng)中的核心基礎(chǔ)件，已廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、航空航天、石油、船舶等各個行業(yè)領(lǐng)域，在適應(yīng)市場需求，提高市場競爭力扮演著重要的角色，在嚴(yán)格控制質(zhì)量要求下來保證密封件高性能和高可靠性。本文著重從生產(chǎn)過程的工藝控制和質(zhì)量檢測等方面進(jìn)行系統(tǒng)闡述，以求在生產(chǎn)過程實踐中有一個理論上的實用性操作指導(dǎo)，從而有助于對橡膠密封件質(zhì)量的提升。

1 橡膠密封件生產(chǎn)工藝

從生膠到成品的檢驗入庫都要經(jīng)過一系列的工藝過程，主要包括混煉、半成品準(zhǔn)備、模具設(shè)計加工制造、硫化修邊、成品檢測。圖1為工藝流程圖。

1.1 混煉工序與物性檢測

為了滿足各項工藝性能，生膠需要塑煉，但在合成過程中為了控制生膠初始可塑度，可直接進(jìn)行混煉，在煉膠機(jī)上將各種配合劑與生膠壓合制成混煉膠的過程，稱為混煉。混煉是將各組分進(jìn)行浸潤分散、吸附和結(jié)合并形成具有復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的膠態(tài)分散體的化學(xué)

過程，在整個過程中，混煉膠質(zhì)量對進(jìn)一步的加工和最終的成品性能具有決定性影響，若混煉不好，膠料會出現(xiàn)配合劑分散不均、噴霜、提前老化甚至焦燒，如圖2所示膠料提前老化的現(xiàn)象，所以混煉膠是最容易產(chǎn)生質(zhì)量波動工序之一。

通常對混煉膠進(jìn)行快速檢驗和對膠料物理性能進(jìn)行檢驗，分散度檢驗一般采用目測法，可借助放大鏡觀察或?qū)⒛z片拉升后用肉眼觀察，檢查膠片的光澤明暗度來確定有無結(jié)聚粗粒，據(jù)此可粗略判斷分散度，若混煉均勻，表面細(xì)膩無結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。如圖3所示，膠料混料不均出現(xiàn)的顆粒結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。

對于未硫化的膠料，可采用門尼黏度計和震蕩型流變儀來評價混煉膠的流變性能，將所測的流變曲線與標(biāo)準(zhǔn)流變曲線相比，就可查出膠料的配合劑是否漏加或錯加。而對用于實際生產(chǎn)的混煉膠則還需要進(jìn)行硫化膠物理機(jī)械性能檢測，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的實驗方法結(jié)合產(chǎn)品的各項使用條件和要求，按照與密封件相同的生產(chǎn)工藝做成薄片狀的標(biāo)準(zhǔn)試樣，利用邵氏硬度計、拉力試驗機(jī)、游標(biāo)卡尺等儀器進(jìn)行各項物理性能測試(硬度、拉升強(qiáng)度、扯斷伸長率等)，檢驗數(shù)據(jù)取多次測試值的數(shù)學(xué)平均值，根據(jù)不同的使用要求也可對成品進(jìn)行物理測試、熱空氣老化、耐介質(zhì)和壓變試驗。

1.2 半成品準(zhǔn)備

為了提高生產(chǎn)效率，減少浪費，預(yù)先制備半成品是必備工序。手工制作的半成品，工序繁多，勞動強(qiáng)度大，效率低，半成品存在搭頭，而且搭頭處易粘附灰塵異物等，硫化時形成隔離帶導(dǎo)致界面分離，密封件在使用時強(qiáng)度不足，存在斷裂的風(fēng)險。隨著設(shè)備自動化程度的提高，半成品準(zhǔn)備都由精密預(yù)成型機(jī)來替代傳統(tǒng)的手工制作模式，預(yù)成型機(jī)制作出來的半成品，不僅能有效控制體積和重量的準(zhǔn)確度，還能避免手工制作出來有搭頭、重量不一等缺點，既優(yōu)化生產(chǎn)工藝，又提高了效率。

1.3 硫化與修邊

硫化是橡膠密封件生產(chǎn)工藝中最主要的工藝之一，是與模具設(shè)計制造關(guān)系最密切的橡膠工藝，所謂硫化，是指在一定時間溫度壓力條件下，膠料中的生膠與硫化劑發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，橡膠分子結(jié)構(gòu)由線型結(jié)構(gòu)交聯(lián)成為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。溫度是硫化反應(yīng)的基本條件，其中最重要還是取決于膠種和硫化體系，通常溫度的選擇要適宜，既要使密封件快速又高效的硫化成型，又要避免膠料在模具上的焦燒。如圖4所示，密封件硫化焦燒圖片。

模具的面積大小決定了壓力等級，合適的壓力等級能使密封件致密度均勻，把膠料的收縮率控制在有效范圍。硫化過程加壓，排出空氣避免產(chǎn)生氣泡，讓膠料充滿模具型腔，多余的膠料沿著模具分型面流出，形成不同厚度的膠邊。為了保證密封件外觀質(zhì)量和尺寸要求，需要清理掉多余的。修邊質(zhì)量的好壞影響密封件的尺寸精度、使用性能，大部分密封件生產(chǎn)廠家都是靠工人手工修邊來完成，手工修邊投資小，修邊質(zhì)量不高，效率低，僅適用于小批量密封件生產(chǎn)。還有一種不需要修邊的密封件，就是真空撕邊模，是把模具的余膠槽做成剪切型，余膠槽的距離型腔只有0.05 mm左右，利用鋒利的刃口把膠邊切斷，但這類模具的機(jī)械加工精度要求高，靠數(shù)控加工中心來完成，非普通車床能實現(xiàn)的。真空模使用壽命長，生產(chǎn)效率高，適用中大批量生產(chǎn)。

2 密封件質(zhì)量檢測

橡膠密封件的質(zhì)量檢驗判定處理分為合格品和不合格品，質(zhì)量檢測主要包括外觀檢驗、尺寸檢驗，外觀質(zhì)量檢驗總原則應(yīng)遵循不影響密封件使用性能為準(zhǔn)則，工作面檢驗為重點，大直徑系列密封件較之小直徑密封件存在的缺陷數(shù)量及大小可適當(dāng)放寬，尤其對非工作面以不影響使用性能為原則。

2.1 外觀質(zhì)量檢驗

外觀質(zhì)量檢驗一般采用目測法，密封面外觀表面分為工作面和非工作面，工作面是指對系統(tǒng)內(nèi)部來壓，對缸體與活塞、缸口與活塞桿接觸面直接密封作用的一面，非工作面就是除了工作面以外的其他部分，對非工作面的要求可適當(dāng)放松，對工作面的外觀判定要求指不允許存在可能影響產(chǎn)品使用性能的任何缺陷，如孔隙、裂紋、雜質(zhì)、氣泡、硫痕等，缺陷類型應(yīng)不超過國家標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)規(guī)定，如用在特殊場合包括航空航天、重要工業(yè)等行業(yè)，還應(yīng)執(zhí)行更高級別的檢驗判定依據(jù)。

2.2 密封件尺寸檢驗

尺寸檢驗就是要把不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的密封件挑選出來，同時有針對性地查找原因，采取糾正預(yù)防措施，提升合格率。導(dǎo)致尺寸不合格的主要原因有:模具設(shè)計尺寸偏大或偏小、硫化溫度壓力波動太大、過渡修邊使密封件尺寸失常等。

工業(yè)上對密封件的尺寸檢測主要是人工檢測，橡膠本是彈性體，檢測的數(shù)據(jù)會因人的測量方式不一產(chǎn)生誤差，并且勞動強(qiáng)度高，檢驗人員長時間工作，眼睛比較疲勞，容易出錯。大部分橡膠密封件都是基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件，對其外徑、內(nèi)徑和線徑進(jìn)行測量，尺寸公差應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，按照規(guī)格大小，可分別采用精度符合要求的柔性軟尺、游標(biāo)卡尺，鋼卷尺以及投影顯微鏡等光學(xué)儀器來測量。

在使用游標(biāo)卡尺測量密封件時，即要求游標(biāo)卡尺與密封件完全接觸，不能有縫隙透光，也不能使密封件變形，把密封件放在水平面上測量上下左右4個方向或更多的點，計算出算術(shù)平均值。而在測量大直徑小斷面的密封件時，用柔性軟尺測量更加準(zhǔn)確，但只能測量10～385 mm規(guī)格的產(chǎn)品，它可以精密測量密封件的內(nèi)徑和外徑，它的結(jié)構(gòu)僅由一條特殊柔軟材料構(gòu)成，其兩端分別有主尺和副尺，主尺最小分度值為0.5 mm，副尺最小分度值為0.05 mm。如圖（5）所示，柔性軟尺的平面圖。

在測量密封件內(nèi)徑時，先將密封件水平放在桌面上，柔性尺圈成小于被測密封件內(nèi)徑的圓圈，同時放于被測密封件內(nèi)，副尺貼近內(nèi)壁手推柔性尺，擴(kuò)大其圓周使其與被測密封件內(nèi)壁貼合，采取游標(biāo)讀數(shù)原理，即得出被測密封件內(nèi)徑。測量外徑的方法與內(nèi)徑類似，只是在讀取數(shù)據(jù)時需要減去0.2 mm柔性尺的厚度。如圖6所示，柔性軟測量橡膠O形圈方法。

尺寸精度要求高的密封件，還是選擇光學(xué)儀器來檢測，實驗結(jié)果表面，無論密封件是否變形，該測量方式的精度能達(dá)到0.03 mm。

3 結(jié)束語

橡膠密封件整個生產(chǎn)過程工序較多，技術(shù)要求較高，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，各工序生產(chǎn)要銜接配套，工人要明確崗位職責(zé)，熟練掌握生產(chǎn)技能，檢驗要認(rèn)真負(fù)責(zé)，耐心細(xì)致，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，定期抽檢庫存產(chǎn)品?，F(xiàn)階段密封件生產(chǎn)要逐步向正規(guī)化、規(guī)模化方向發(fā)展，實現(xiàn)質(zhì)量和效益共同發(fā)展。