模壓橡膠制品成型工藝中的問(wèn)題與對(duì)策(一) 成型中的質(zhì)量問(wèn)題


模壓橡膠制品成型工藝中的問(wèn)題與對(duì)策(一) 成型中的質(zhì)量問(wèn)題的圖1

       所 謂 模 具成 型 , 就 是 將 混 煉 膠 填充 到 金屬模具的模腔中,經(jīng)過(guò)硫化成為橡膠制品 的過(guò)程。但由于模腔內(nèi)殘留有空氣及硫化產(chǎn) 生的氣體,所以模具的結(jié)構(gòu)要能夠通過(guò)由膠 料流動(dòng)所形成的壓力及排除殘留的氣體。膠 料要流動(dòng)并要接觸已被加熱到硫化溫度的模 具,所以,膠料要保持適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性。模腔 的側(cè)面不能阻礙膠料流動(dòng),硫化后制品要具 有良好的脫模性。在模壓成型工藝中,模具 的結(jié)構(gòu)和膠料的流動(dòng)性是成型加工中的重中 之重。模壓成型首先要考慮制品的功能。橡 膠制品的成型方法有模壓成型、注模成型、 注射成型幾種。文中以大量使用的組合型模 具的模壓成型為主,探明在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的 制品質(zhì)量問(wèn)題的原因,尋找解決方案 。




1    成型中的質(zhì)量問(wèn)題

1.1    外觀缺陷 

     從產(chǎn)品外觀的缺陷上來(lái)推測(cè)造成缺陷的 原因,排除產(chǎn)生缺陷的原由就是我們要采取 的對(duì)策。現(xiàn)將外觀質(zhì)量問(wèn)題歸納于表 1,并對(duì) 它們進(jìn)行分類(lèi),研究造成的原因。

模壓橡膠制品成型工藝中的問(wèn)題與對(duì)策(一) 成型中的質(zhì)量問(wèn)題的圖2

1.1.1    表面狀態(tài) 

所謂表面狀態(tài)就是模具表面的加工狀態(tài),表面狀態(tài)不佳多數(shù)是由膠料的焦燒引起的。膠 料的焦燒還受到停放條件和時(shí)間變化的影響, 往往是膠料在高溫模具中流動(dòng)時(shí)較多發(fā)生,此 時(shí)可看到呈皺折狀態(tài)的表面粗糙。另外,如圖 1所示的那樣,在制品表面也產(chǎn)生了不同的平 滑圓形亮點(diǎn)。可以考慮這是脫模劑的緣故,這 往往發(fā)生于采用產(chǎn)生氣體較多的配合劑以及高 填充的膠料中。涂布脫模劑要均勻,硫化后的 成型產(chǎn)品要迅速出模。 

1.1.2    缺膠 

       在成型產(chǎn)品的表面上產(chǎn)生如圖 2所示的塌 陷,這是因?yàn)槟>吲艢獠槐M,膠料填充量不 足所致。排氣是利用了膠料的彈性和氣體的 膨脹力,所以失去了可使膠料粘附于模型表 面的低黏度效果。另一方面,模腔內(nèi)膠料的 填充量不足,從而使膠料的流動(dòng)性沒(méi)有被充 分利用,導(dǎo)致膠料向模腔外流失。作為解決 這一問(wèn)題的對(duì)策,脫模劑的涂布要均勻,對(duì) 膠料加壓的速度要減慢。

模壓橡膠制品成型工藝中的問(wèn)題與對(duì)策(一) 成型中的質(zhì)量問(wèn)題的圖3

1.1.3    表面微細(xì)的凹凸?fàn)?/strong>

        造 成微 細(xì) 塌 陷 的原 因 考 慮 ,是 由 于 熔 融配合劑在硫化溫度下分散不良所致。膠料 應(yīng)該通過(guò)濾網(wǎng)或薄通等方式除去分散不良的 助劑。此時(shí),還要注意膠料的黏度會(huì)有所下 降,硫化特性也會(huì)發(fā)生變化。另外,產(chǎn)生微 小的氣孔,是在混煉操作中有異種材料異種 物質(zhì)混入膠料所致。其它,如填充劑吸濕或 者在混煉操作時(shí)由于加工機(jī)械過(guò)冷,導(dǎo)致冷 凝的水份混入均會(huì)使制品在硫化后有氣孔產(chǎn) 生。在這種情況下,容易使模具受到污染, 由于配合的緣故促進(jìn)了膠料的焦燒,從而對(duì) 膠料的電絕緣性和熱老化有影響,所以,這 種膠料不能使用。膠料中殘留的氣泡往往是 在壓延時(shí)有空氣混入形成的,通過(guò)促進(jìn)膠料 在模型內(nèi)流動(dòng)或者排氣來(lái)消除之;與之相 反,膠料流動(dòng)性較弱時(shí)會(huì)產(chǎn)生流痕這樣的瑕 疵,如果是這樣可將大的氣泡刺破。

 1.1.4    流痕

      流 痕是 在 制 品 表面 留 下 的 膠料 流 動(dòng) 的 痕跡,有線狀和裂紋狀等不同狀態(tài)。究其原 因是膠料的流動(dòng)出了問(wèn)題。

模壓橡膠制品成型工藝中的問(wèn)題與對(duì)策(一) 成型中的質(zhì)量問(wèn)題的圖4

如圖 3所示,由 于加熱狀態(tài)差異引起的黏度不同,膠料部分 焦燒,模型表面污染等都會(huì)引起膠料流動(dòng)方 面的障礙。在模壓成型過(guò)程中,膠料進(jìn)入模 具,接觸模具表面并被加熱,膠料的表面和 內(nèi)部產(chǎn)生了溫度梯度,從而引起膠料在模腔 內(nèi)流動(dòng)不均勻。對(duì)此應(yīng)采取的措施是,膠料 進(jìn)入模具前先預(yù)熱,或者成型時(shí)使膠料保持 低壓流動(dòng)狀態(tài),在較短時(shí)間內(nèi)排氣,與此同 時(shí),成型壓力要始終保持不變等等。其他原 因,還有膠料表面析出的物質(zhì),為防止粘附 所涂敷的粉劑等均會(huì)有所影響。膠料存放時(shí) 間長(zhǎng),容易引起噴霜,所以要設(shè)定膠料混煉 后的安全使用期。還有,涂敷粉劑和脫模劑 過(guò)量使用都是造成流痕產(chǎn)生的原因。

 1.1.5     熔合不佳

   

模壓橡膠制品成型工藝中的問(wèn)題與對(duì)策(一) 成型中的質(zhì)量問(wèn)題的圖5

   熔合部份是指如圖 4所示,由于模腔內(nèi)的 銷(xiāo)釘和芯栓的緣故,膠料流動(dòng)被截?cái)嗪笥只謴?fù) 流動(dòng)的部分。這種合流部位產(chǎn)生的痕跡稱(chēng)為熔 接線或熔接痕。合流部位的強(qiáng)度低,極易成為 破壞的起始點(diǎn)。究其原因,空氣和缺乏相溶性 的物料以及脫模劑之類(lèi)的物質(zhì)積滯于此,在連續(xù)生產(chǎn)的初期產(chǎn)品的表面變得模糊不清,隨后 模具表面上逐漸有污垢產(chǎn)生,這時(shí)應(yīng)盡早對(duì)模 具進(jìn)行清洗,另外,硫化快的膠料在流動(dòng)的表 層會(huì)出現(xiàn)焦燒的現(xiàn)象,所以對(duì)預(yù)成型工藝(壓 延、擠出)中的熱歷史、膠料停放的時(shí)間都要 給予關(guān)注。同一批膠料隨著停放時(shí)間的增加, 膠料的不良率會(huì)逐漸增大。作為解決這一問(wèn)題 的方法是脫模劑的涂布量要少,或者采用燒結(jié) 型脫模劑,對(duì)于殘留空氣在考慮膠料流動(dòng)方向 的同時(shí),還要注意適時(shí)排氣。出現(xiàn)焦燒時(shí)要縮 短操作中的熱歷史,同時(shí)還要等膠料冷卻后再 進(jìn)行堆放。

1.1.6    開(kāi)模縮裂

      所謂開(kāi)模縮裂是大型厚壁制品及圓筒形 制品的接縫處產(chǎn)生形狀不規(guī)則的凹痕,也有 稱(chēng)為開(kāi)模崩裂。如圖 5所示,圓筒形制品其 內(nèi)表面也有產(chǎn)生傷痕的情況。接觸模具的表 面層膠料和內(nèi)部膠料的硫化速率有差異。隨 著膠料內(nèi)部溫度慢慢升高,由于熱膨脹而使 內(nèi)壓升高,造成表面層的硫化被擠壓到合模面處,這一部份硫化膠在模具的拐角處被損 壞,其產(chǎn)生機(jī)理示于圖 6.

模壓橡膠制品成型工藝中的問(wèn)題與對(duì)策(一) 成型中的質(zhì)量問(wèn)題的圖6

    如果是圓筒形制品,由于型芯溫度低在硫 化過(guò)程中由于升溫而引起熱膨脹,所以也會(huì)發(fā) 生同樣的現(xiàn)象。針對(duì)上述原因,考慮使接觸模 具表面的膠料的溫度與內(nèi)部膠料的溫度相同, 或者使膠料表面與內(nèi)部以大致相同的狀態(tài)進(jìn)行 硫化,先對(duì)膠料進(jìn)行加熱,然后把它注入模 腔,這在注射成型中很難做到;而在模壓成型 中其解決方法也并非十分完美,這就是現(xiàn)狀。有一種方法可以解決這個(gè)問(wèn)題,即把模具的毛 刺突角車(chē)圓,在型芯上加裝熱源,使之保溫。成型時(shí),把膠料加熱到焦燒溫度,模腔表面用 冷水冷卻,形成溫度梯度,這是一條很有效的 措施。

1.2    規(guī)格尺寸不準(zhǔn)確 

1.2.1    厚度方向的尺寸不準(zhǔn)確

    這個(gè)問(wèn)題一般是由膠料填充量不足造成 的。表 2列示了與產(chǎn)品規(guī)格尺寸有關(guān)的問(wèn)題。填充量不足與計(jì)量器具的不合適有關(guān),而厚度方向的尺寸不準(zhǔn)確則源自模具毛邊的厚 度。

模壓橡膠制品成型工藝中的問(wèn)題與對(duì)策(一) 成型中的質(zhì)量問(wèn)題的圖7

在設(shè)計(jì)模具時(shí)要設(shè)定如圖 7所示,能接納 填充膠料的多孔的溝槽或模框,毛邊厚度要 固定。有時(shí)由于膠料發(fā)生了焦燒而不能獲得 預(yù)先設(shè)定的流動(dòng)狀態(tài),因而發(fā)生了厚度不均 的情況。觀察制品飛邊的厚度與狀態(tài)發(fā)現(xiàn), 表面異常的飛邊是由膠料焦燒引起的。 

模壓橡膠制品成型工藝中的問(wèn)題與對(duì)策(一) 成型中的質(zhì)量問(wèn)題的圖8

1.2.2    XY 方向的尺寸不準(zhǔn)確 

    由于裝入模具的膠料中仍然殘留著壓延 時(shí)受到的應(yīng)力,而這種應(yīng)力會(huì)使壓延方向上 的收縮率變大。根據(jù)配合的要求,可在比常 溫稍高的溫度下使壓延方向的拉伸狀態(tài)自由 收縮,以去除殘余應(yīng)力。膠料在模具中流動(dòng) 時(shí)產(chǎn)生的焦燒會(huì)導(dǎo)致制品變形,從而使硫化 制品的尺寸發(fā)生誤差。一般在標(biāo)準(zhǔn)的硫化溫 度下,改變成型壓力也會(huì)影響制品的尺寸。在高溫下改變成型壓力,或者降低成型壓力 均會(huì)增大制品的收縮率。

 1.2.3    組合模具

 模具的外圍與中心部位往往會(huì)產(chǎn)生尺寸上的誤差,其原因是有多方面的。在厚度方向上 是熱板平行度的偏差以及模具變形;在尺寸大 小方面有模具內(nèi)溫度分布不均勻,模具外圍放 熱造成溫度下降。熱板平行度的偏差導(dǎo)致成型 壓力不均勻,同時(shí)也影響膠料的流動(dòng)性。成型 壓力不均勻會(huì)對(duì)模具產(chǎn)生壓力分布和壓縮負(fù)荷 的不均勻,對(duì)模具變形也有影響。模具內(nèi)溫度 分布不均勻引起模具局部線膨脹,這也是造成 模具變形的原因。解決上述問(wèn)題的方法是在各 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)尋找原因并改進(jìn)之,尤其要特別留意 四角模具的四個(gè)角。 

1.2.4    復(fù)合材料的粘合問(wèn)題 

    在成型硫化的同時(shí),還要跟其它材料粘 合,此時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)表 3所列示的問(wèn)題。粘 接不佳是粘接材料的表面處理不到位,或者 膠料接觸面有問(wèn)題,解決方法是硫化前把材 料的粘接表面清理干凈。涂敷膠粘劑后溶劑 的殘留也是造成粘合不佳的原因。粘接強(qiáng)度 只有在做了破壞試驗(yàn)后才能獲悉,所以在作 業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)粘合材料的表面處理、膠粘劑的涂 布以及干燥保存等都要十分到位。隨著膠料 的流動(dòng)膠粘劑會(huì)附著在模具上,這也是造成 模具污染的原因之一,所以還要定期檢查模 具的表面狀態(tài)。若與纖維織物粘合,不要讓 膠粘劑進(jìn)入構(gòu)成線的纖維束內(nèi)部。為此,膠 粘劑的含固量應(yīng)當(dāng)高一些,假如膠粘劑和硫 化膠使纖維束固化,使之變成脆弱的狀態(tài), 那就不能獲得令人滿(mǎn)意的增強(qiáng)效果。另外, 因?yàn)槔w維束有空隙,往往會(huì)吸附濕氣、殘留 的溶劑與氣體,從而使產(chǎn)品外觀出現(xiàn)鼓泡現(xiàn) 象,所以在粘合后要注意保管。除此以外, 保持膠料表面清潔以及膠粘劑的硫化速度的 平衡也很重要,減少被粘金屬材料的升溫對(duì) 膠料流動(dòng)或粘合面變形的影響。 

模壓橡膠制品成型工藝中的問(wèn)題與對(duì)策(一) 成型中的質(zhì)量問(wèn)題的圖9


文章來(lái)源:橡膠技術(shù)李秀權(quán)工作室

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