金屬橡膠成型工藝研究

金峰 趙江偉

【摘 要】利用細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件，其具有優(yōu)良的非線性機械性能，在減振、密封等領域具有很大的應用優(yōu)勢。要想研究金屬橡膠的自動成型工藝及成型過程所需的設備，研究的重點則是鋪設機床的研制工作及自動鋪設工藝的正確實施。將材料的成型工藝水平及制作效率提高。

【關鍵詞】金屬橡膠；成型工藝；自動

一、金屬橡膠成型工藝研究概述：

金屬橡膠技術起源于前蘇聯(lián) ，經(jīng)過多年的發(fā)展，世界領先水平的是蘇聯(lián)后羿俄羅斯。伴隨化學工業(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：原材料的準備→原材料塑煉→原材料混煉→原材料成型→硫化→休整→檢驗。金屬橡膠是阻尼的材料 ，應用在高溫、低溫過程中 ，強腐蝕的環(huán)境下。金屬橡膠技術在90年代在我國興起，由于金屬橡膠的材料有著良好的機械性能及環(huán)境適應性，逐步取得了越來越廣泛的應用。金屬橡膠材料的得以推廣，主要是金屬橡膠構件的工作環(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重要的。金屬橡膠的完整的成型過程下面會一一介紹；過程主要包括等6個步驟，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，兩個方面影響了構件機械性能的；而主要包括將毛坯件放在特定的模具中并壓制成型，如果構件需要密封，則需要用聚四氟乙烯及銅皮對毛坯外表面做包覆的處理，這是決定最終構件尺寸及相對密度的步驟。我國國內(nèi)已經(jīng)有相關學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)還沒有關于自動化成型工藝的相關的報告。為了滿足金屬橡膠構件的相關制作要求，本文對金屬橡膠成型工藝的具體步驟進行了論述。

二、基本工藝流程

之前介紹過伴隨著城市化進程，各大市場的需求都在不斷擴張，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：原材料的準備→塑煉→混煉→成型→硫化→休整→檢驗6個步驟。

三、原材料的準備：

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)，原材料是各種牌號的不銹鋼類金屬絲。絲線的牌號是根據(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，用以使機械強度增強、從而限制制品變型。在原材料的準備過程中，配料要按照配方進行準確稱量。為了讓生膠與配合劑均勻混合，需要對一些材料進行加工包括：生膠需要在60--70℃的烘房內(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械雜質(zhì)或者粗粒時要將其篩選除去；液態(tài)的配合劑需要加熱、蒸發(fā)水分、熔化、過濾雜質(zhì)；配合劑需要進行干燥，避免結(jié)塊、混煉時均勻，硫化時不易產(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，因此不方便加工。為了將其可塑性提高，要對生膠進行塑性煅煉；這樣，在混煉時，配合劑就更容易均勻的分散在生膠里；同時，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)）及成型性流動性。將生膠長鏈分子進行降解，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：機械塑煉和熱塑煉。機械塑煉指的是在溫度不太高的條件下，通過塑煉機產(chǎn)生的機械擠壓力及摩擦力的作用，使長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，長鏈分子降解變短，從而獲得了可塑性。

五、混煉

為了適應不同的使用條件、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、之后放在煉膠機中，在機械的作用下通過機械的拌合作用，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，利用壓延機或壓出機等設備預先制成的形狀各樣、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單的板狀片狀制品。它主要是將混煉膠用于通過壓延機而壓制成的，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上完成。纖維材料在進行壓延前則需要進行烘干或浸膠，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行制造。它是將具有一定塑性的混煉膠，放入擠壓機的料斗內(nèi)，在螺桿的作用下，通過各種各樣的樣板進行連續(xù)造型的一類方法。在壓出之前，所要膠料必須提前進行預熱過程，達到膠料的柔軟、易于擠出，從而獲得表面光滑的、尺寸準確的橡膠類制品。

（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)狀構造，進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，現(xiàn)在的硫化劑的種類繁多，除硫磺外，還包含有：有機多硫化物、、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，是沒有什么利用價值的，但欠硫的（硫化程度不夠，硫化時間不夠，未能達到最佳狀態(tài)）或過硫的（硫化時間超過、性能顯著下降）都能使橡膠的性能下降。所以在生產(chǎn)過程中一定要嚴格的控制硫化的時間，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久的使用壽命。

參考文獻：

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