金属基实心弹簧的制备
计划以钇稳定的四方多晶氧化锆为原料，采用凝胶注模成型方法，制备圆柱形螺旋陶瓷弹簧。

实验设计的主要方向包括以下几个方面：
（1）预混液的制备
有机单体、交联剂和蒸馏水比例为 20:2:100。

丙烯酰胺 20g，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺 2g，一同倒入烧杯中并加入 100ml 水，在磁力搅拌器上搅拌至完全溶解。

将配好的预混液覆盖保鲜膜静置待用。

2）氧化锆浆料的制备
使用亚微米级钇稳定的四方多晶氧化锆粉末（氧化钇掺杂的摩尔分数为 3%）与预混液混合球磨来制备氧化锆浆料，为使浆料分散均匀，且保持稳定，外加原料质量百分比为 0.2-1%的分散剂，分散剂可为聚丙烯酸，聚丙烯酸铵或聚丙烯酸与聚丙烯酸铵的混合液。

再加入预混液，搅拌均匀。

（3）样品的成型
将配置好的浆料进行真空抽滤，外加引发剂，用玻璃棒搅拌混合均匀。

为便于脱模，需在模具内侧均匀涂抹一层凡士林。

将混合浆料倒入弹簧模具中，恒温干燥箱中固化成型，根据不同参数弹簧凝胶速度的不同，在烘箱中保温，待浆料固化成型后脱模，置于室内，于室温下自然干燥天，制得螺旋形陶瓷弹簧坯体。

（4）样品的烧结
将干燥后的螺旋形陶瓷弹簧坯体置于烧结容器中，烧结容器中的螺旋形陶瓷弹簧坯体内部及周围充满高温莫来石陶瓷纤维，再将烧结容器放入烧结炉中加热，并保温进行无压烧结，制得螺旋形陶瓷弹簧。

实验流程图如下：
参考文献：赵岚.高温弹性元件氧化锆陶瓷弹簧的制备及性能研究.[D].天津：天津大学材料,2014
聚合物基弹簧的制备
思路来源：刘炳涛.橡胶弹簧的设计计算 [J].煤矿设计1983.（7）
参考文献：陈耀庭.橡胶加工工艺[M].北京:化学工业出版社. 1982.11
橡胶弹簧是将实心或空心的橡胶块的表面与金属硫化在一起,利用橡胶的弹性变形实现弹簧的作用。

原理：利用橡胶的弹性后效，不同牌号橡胶的弹性后效不同。

利用橡胶的弹性和金属的刚性制备弹簧。

制备方案：生胶采用丁腈橡胶（韧性大），塑炼机用开炼机，混炼机用开放式混炼机。

在制备空心和实心的弹簧时挤出机设备不同，其他原理均相同。

橡胶弹簧的原材料：生胶、各种配合剂、以及作为骨架材料的金属材料
1.原材料的选取
1.1生胶的选取：
丁腈橡胶具有优良的耐油性，和弹性。

丁腈橡胶主要用于制作耐油制品，如耐油管、胶带、橡胶隔膜和大型油囊等，常用于制作各类耐油模压制品，如O形圈、油封、皮碗、膜片、活门、波纹管等，也用于制作胶板和耐磨零件。

丁腈胶因耐油、耐热性能和物理机械性能优异，已经成为耐油橡胶制品的标准弹性体。

丁睛胶是非结晶性橡胶，所以生胶强度不高。

加工时必须加入补强剂。

1.2金属材料的选取：选用易切结构钢；弹簧钢65Mn、55Si2Mn、60Si2Mn(A)、
30W4Cr2VA等
橡胶制品的基本生产工·艺过程包括塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化6个基本
工序
橡胶制品的生产工艺流程图：
空心弹簧的制备：
1.1塑炼工艺
生胶塑炼是通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方法，使生胶由强韧的弹性
状态转变为柔软、便于加工的塑性状态的过程。

生胶在混炼之前需要预先经过烘胶、
切胶、选胶和破胶等处理才能塑炼。

丁腈橡胶可塑度小，韧性大，塑炼时生热大。

氯丁橡胶的塑性大，塑炼前可薄通3-5次，薄通温度在30-40℃。

开炼时要采用低温40℃以下、小辊距、低容量以及分段塑炼，生产中要分段塑炼2一3次，强化塑炼过程。

这样可以收到较好的效果。

1.2 混炼工艺
混炼是指在炼胶机上将各种配合剂均匀的混到生胶种的过程。

混炼的质量是对胶料的
进一步加工和成品的质量有着决定性的影响，即使配方很好的胶料，如果混炼不好，
也就会出现配合剂分散不均，胶料可塑度过高或过低，易焦烧、喷霜等，使压延、压出、涂胶和硫化等工艺不能正常进行，而且还会导致制品性能下降。

丁腈橡胶混炼时，粉料不易分散均匀，易脱辊，塑料生产热大，在低温混炼效果较好。

混炼温度开初以60℃左右为宜，但不能超过1200C一 1400C,避免烧焦。

1.3压延工艺
压延是将混炼胶在压延机上制成胶片或与骨架材料制成胶布半成品的工艺过程，压延
过程一般包括以下工序：混炼胶的预热和供胶；在进行压延前，需要对胶料和纺织物
进行预加工，胶料进入压延机之前，需要先将其在热炼机上翻炼，这一工艺为热炼或
称预热，其目的是提高胶料的混炼均匀性，进一步增加可塑性，提高温度，增大可塑性。

丁腈橡胶热塑性小，收缩性大，在胶料种加入填充剂或软化剂可减少收缩率，当填充剂重量占生胶重量的50%以上时，才能得到表面光滑的胶片，丁腈橡胶粘性小易粘冷辊。

1.4压出工艺
压出工艺是通过压出机机筒筒壁和螺杆件的作用，使胶料达到挤压和初步造型的目的，压出工艺也成为挤出工艺。

压出工艺的主要设备是压出机。

挤出机采用类似市场销售
空心米卷的挤出机如图：
丁腈橡胶压出性能差，压出时应充分热炼。

机身温度50-60℃，机头温度70-80℃。

1.5弹簧形状的制备
将挤出的橡胶缠绕在缠绕机上，即可制得橡胶弹簧的半成品。

1.6硫化工艺
硫化是胶料在一定条件下，橡胶大分子由线型结构转变为网状结构的交联过程。

硫化
方法有冷硫化、室温硫化和热硫化三种。

大多数橡胶制品采用热硫化。

热硫化的设备
有硫化罐、平板硫化机等。

交联是橡胶高弹性的基础，其特点是在一个橡胶分子链上仅形成少数几处交联点，因
此不会影响橡胶分子链段的运动。

橡胶的硫化体系较多，常见的有：硫黄硫化体系、过氧化物硫化体系、树脂硫化体系、氧化物硫化体系等
硫黄硫化体系
主要适应于二烯类橡胶，其硫化活性点是在双键旁边的α氢原子。

组成：硫黄
活性剂：氧化锌，硬脂酸
促进剂：噻唑类（DM，M）
丁腈橡胶的硫化体系采用硫磺。

硫磺在丁睛胶中溶解度小，应在混炼开始时加入。

在硫化过程中，把研磨的金属粉末与硫磺和活性剂（氧化锌），促进剂等充分混合进
行硫化。

1.6橡胶的填料
未加填料的橡胶，力学性能和工艺性能均较差，无法使用。

作用补强性：拉伸强度，撕裂强度，耐磨性
丁腈橡胶的填料用碳酸钙
实心弹簧的制备：
其他工艺及操作步骤均相同，挤出机的设备不同于空心弹簧的制备，是实心的
挤出机。

制备流程：。