热板温度分布 确认温调精度在 0. 5 C 以内 1. 真空拉伸、 饱和真空度及达到饱和真空度 其 它 的时间 2. 模具更换装置 3. 热板行程等结构、 尺寸
图 3- 1 隔振 器用平板硫化机
( 感应加热方式与热板加热方式的温升比较 ) 感应加热 最 高温 度 ; 热板加热最高温度 ; 感 应 加 热最 低 温 度 ; 热板加热最低温度
第 33 卷第 9 期
王作龄. 橡胶的硫化与成型技术( 四 )
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橡胶的硫化与成型技术( 四)
王作龄
编译
中图分类号 : TQ 330. 4, TQ 330. 6, TQ 332,TQ 333,TQ 334 文献标识码 : E 文章编号 : 1671 8232( 2006) 09 0059 06
表 3- 2 隔振器用平板硫化机的性能 ( 与以往 加热方式比较 )
新加热方式 加热方式 压机 模具 加热时间 能耗量 内部温度均匀性 内部温度控制性 感应加热和热板 加热并用 热板压机 SUS 模具 ( 无加 热、 保温 ) 约 1 3* 1 2 以下
*
以往加热方式 热板加热 热板压机 材料无限制 ( 要加 热、 保温 ) 基准为 1 基准为 1 热层方向温差大 困难
有效利用前两种模具的优 点。因强制 合模而使 模内压力 大于溢料 式 模具。模具内压调节方便 , 内部气孔也易除去。是当前模具的代表性结构
半溢式模具
几乎都使用该种模具
在预成型室中将胶料压缩一定量 , 通过流道送入 模腔内 , 勿需预成 型 , 适合于复杂形状制品 , 飞边少。
移模注 压模具
使用频率低 , 但可 用于 形状复 杂的少数产品试制
如表 3- 4 所示, 橡胶模具的种类可分为溢 料式模具、 不溢式模具、 半溢式模具、 移模注压 模具。现在大量实用的是半溢式模具和移模注 压模具。半溢式模具是所有模具的基本型, 模 腔内压容易提高, 而且内压也容易调节。移模 注压模具是在预备料槽中填充定量胶料 , 通过 分流道将胶料压入模腔内的方式 , 因无需预成 型而适合于复杂形状制品的成型硫化。 在平板硫化机中, 轮胎硫化机是一种特殊 结构的平板硫化机。 轮胎定型硫化机起步于当初使用水胎的老 式个体硫化机, 而后将水胎改为定型用隔膜。 轮胎定型硫化机是一种在轮胎模具中, 将 隔膜插入生胎( 胎坯) 自动进行定型、 硫化、 出模 等一系列操作的硫化机。现在使用的轮胎定型 硫化机有 BOM 型 ( 简称 B 型) 和 AFV 型 ( 简称 A 型) 两种。对于超大型轮胎则采用罐式硫化机 硫化。BOM 是 Bag O Matic 商标的简称, 是由 美国 McNAIL 公司开发、 日本神户 制钢所制造 的 外胎硫化装置。 AFV 是 Auto , FormVulcanizer
1. 硫化终了 隔膜 由柱 塞 压入囊筒内
3. 压模开启轮胎脱离下模
4. 压 模 全 开 夹 具 夹 持 轮 胎 , 装胎 器 将下 一 个生 胎 移到压模上
注射装置可分为螺杆往复式和螺杆预塑化 ( 内 装型和外装型 ) 两种。这两种注射成型机的特 征如表 3- 5 所示。螺杆预塑化注射机适用于
配, 平板硫化机加压热板尺寸与制品尺寸相对 应, 热板平行度, 热板温度分布、 真空拉伸结构和 模具更换装置的安装、 控制方式和精度等。 关于平板硫化机用模具 , 将于胶料在模具 内的流动性、 硫化特性、 模具设计和制造章节中 评述, 在此仅对平板硫化机硫化模具的种类进 行简单介绍。
表 3- 3 选择平板硫化机注意事项
这种注射成型机可分为两种: 螺杆和注 射机筒内装的内装预塑化式 ; 塑化装置和计 量装置分开 , 胶料由螺杆送入柱塞, 由柱塞进行 计量和注射的外装预塑化式。此外 , 还有由柱 塞输送胶料的柱塞预塑化式注射成型机。图 3 - 6、 图 3- 7 分别为外装预塑化式和内装预塑 化式注射成型机。 喷嘴是注射成型机的重要组成部分之一。 喷嘴位于注射机的前端, 即注射胶料被注入模 具的入口处 , 其常用的结构有几种。图 3- 8 为 各种喷嘴的结构。合模装置是注射成型机的另 一个重要组成部分。足够高的锁模力是保证橡 胶制品质量的重要因素。模具开启或合模不紧 都会造成制品质量问题。合模装置的结构形式 有多种, 现在主要使用肘节式、 道压式、 复合式 三种( 表 3- 7) 。
项 目 内 容
1. 平板硫化机硫化压力通常为 8~ 15 MPa 2. 平板硫化机 压力与 管型受 压压力 存在着 容量、 压力、 锁模力 以下关系 , 即 : F = P D2 4S, 式中 F 为模具 受压压力 ; P 为表压 ; D 为平 板硫 化机 柱塞 压力 ; S 为模具受压面积 3. 对于注压成型来说 , 设定与管型受压压力 相对应的数值 + 较高锁模力 Pa 热板尺寸 热板平行度 相对于模具尺寸 , 比模具端部大 75 mm 左右 在 150 C 和平板压力 5 ~ 15 MPa 的 条件下 , 距离 150 mm 处的间隙控制在 0. 25 mm 以内
5. 压 模开 始闭 合压 模进 入闭 合 动 作 , 压 模 闭 合 前进 行 定 型 , 装 胎 器 回 到待机位置 6. 压 模 完全 闭 合 开 始硫 化 , 装 胎 器下 降 , 取 下一 个轮胎
图 3- 3 A 型 定型硫化机的硫化 、 出模 、 装胎 、 硫化程序
尚若按照热源进行分类, 则又可分为由蒸 汽直接加热模具的钟形盖形外胎硫化机和由热 板间接 加热模 具的 热板 型外 胎 硫化 机, 见图 3- 4。 3. 2. 2 注射成型硫化方法及其进展 注射成型是使用在机筒内设置螺杆和柱塞 的注压机 , 通过螺杆和柱塞对经机筒加热的混 炼胶进行塑化、 熔融, 然后注射到模具内的一种 成型硫化方式。从自动化程度和生产效率方面 考虑注射机比较优异 , 但对于多品种小批量生 产来说仍存在模具成本高、 品种转换需要时间 等问题而未必适用。现实情况是多数橡胶制品 仍依赖于平板硫化机硫化。注射成型只适用于 制造汽车零部件、 电器和电子仪器零部件等品 种少而产量大的产品及高精度制品, 其应用领 域正在扩大。 3. 2. 2. 1 注射成型机的种类 现在, 橡胶用注射成型机按其塑化装置和
侧板式 ( Side Plate Type)
窗框式 ( Window Plate Type)
颚式 ( Swan N eck Type)
平板硫化机基本结构图
60
世
界
橡
胶
工
业
2006
现在的平板硫化机其基本结构虽然一如既 往, 但在计算机控制、 真空拉伸结构、 加压容量增 加、 平行度和温度分布的提高等方面则有很大提 高。计算计控制可以对排气、 保压、 脱模时间和 时间间隔设定等工序实行自动化, 缩短真空压机 达到所需真空度的时间。另外, 为减小模具加热 时间还采用了感应加热方式进行硫化。 作为自动化成型硫化的方式, 可实行注压 平板机成型硫化 , 即将胶料注入平板硫化机模 具内之后, 脱模和输送工序可考虑采用注压成 型和平板硫化机硫化合并为一体的方式。 最近 , 隔振器等大型制品用的平板硫化机 也已商品化( 图 3- 1 、 表 3- 2) 。
图 3- 4 轮胎硫化机模具的加热方式
第 33 卷第 9 期
王作龄. 橡胶的硫化与成型技术( 四 ) 基本结构。 ( 2) 螺杆预塑化注射成型机
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大容量注射成型 , 而螺杆往复式注射机适用于 胶料多变更注射成型 , 因此, 可根据制品和生产 体制灵活运用。
表 3- 5 两种注射成型机的特征
优 点 缺 点
3. 1
引言 橡胶 ( 弹性体) 半成品的成型和硫化是指往
式。由于液压式平板硫化机在加压稳定性、 热 板平行度、 对模具损伤的程度等方面的性能优 异 , 所以现在多数使用油压平板硫化机。机械 式平板硫化机因装模、 脱模容易 , 因此可用于大 批量生产的场合。 平板硫化机一般按承受合模力构件的形状 分为如表 3- 1 所示的种类。
表 3- 1
机 种
生胶中添加各种配合剂 , 经混炼制成混炼胶之 后的加工工艺。 3. 1. 1 预成型 这是用开炼机、 预成型机、 挤出机等设备将 混炼胶预先加工成容易进行成型的片状或与制 品形状近似的半成品的预加工作业。 3. 1. 2 半成品成型和硫化 1) 挤出成型; 2) 压延成型; 3) 模具硫化成型 : 平板硫化机硫化、 注射 成型硫化、 移模法硫化、 液体注射成型( LIM) ; 4) 连续 硫化: 包括 立式连续硫化 ( VCV) 、 悬链式连续硫化 ( CCV) 、 热空气硫化 ( HAV) 、 盐 浴硫化 ( LCM) 、 加压盐浴硫化 ( PLCM) 、 高 频连 续硫化( UHF) 、 沸滕床连续硫化( FMV) ; 5) 硫化罐硫化 : 包括直接蒸汽硫化、 包水 布硫化、 蒸盘硫化、 合模硫化、 双层硫化罐夹套 蒸汽硫化 ; 6) 其它硫化: 包括常温硫化、 热水硫化、 放 射线硫化。 3. 1. 3 修边 3. 2 平板硫化和注射成型加工技术及其进展 平板机硫化成型加工作为橡胶制品的硫化 操作工序在目前依然占居主导地位。后述的注 射成型硫化虽然适合于少品种大批量连续自动 化生产 , 但对于多品种小批量生产的橡胶制品 来说 , 采用平板机硫化的仍居多数。 平板硫化机是通过温度和压力进行硫化的 设备 , 其热源可使用蒸汽、 热水、 电能。按加压 方式平板硫化机可分为采用油压和水压的液压 式, 以及利用螺旋或曲柄等手动或电动的机械 3. 2. 1 平板机硫化方式及其进展
1. 熔融 、 流动 功 能分 离 , 因 此 , 容 易 设定 进 一步 提 高 塑 化程 度 和注 射 特 性 的体系 螺杆预塑 化注射机 2. 可 以 设 计 出 塑 化 特性 优 良的 螺 杆 直 径和形 状 , 螺杆设 计 和机 筒 温度 分 布 的 匹配相当容易 3. 可 根 据 注 射 量 和 注射 速 度确 定 柱 塞 直径 1. 在 螺 杆 头 上 附 加 止逆流 机构 , 可使 螺 杆起 注 射柱 塞 的 功 能 2. 可 实 现 胶 料 先 进 先出 , 不 会受到胶 料 螺杆往复 式注射机 滞留的影响 3. 由 于 螺 杆 转 动 而 难以 使 机筒 温 度 分 布与 螺 杆设 计 相 匹 配。 因 螺 杆 直 径 取 决于注 射量 , 所以 在 塑化 能 力上 有 时 会 出现问题 1. 止逆流机构阀 门的开 闭不能 从外 部 控制 , 胶 料随 着 螺 杆 转 动 而 流 动 , 由于 压力 平 衡的 缘 故而缺乏可靠性 2. 螺杆内胶料状 态分布 一旦发 生变 化 , 止逆 流 阀门关 闭 , 逆 流 量发 生 变化 , 而 注胶 量 出现 不 稳定 1. 由 于 塑化、 注 射功 能 分离 , 胶 料滞 留 时间 延 长。 而 且 需 要 分 离 装 置 , 因此结构复杂 , 胶料 品种更换和颜色更换困 难 2. 要使机筒与柱 塞的间 隙同胶料的粘度协调一 致 , 需要 最低 限 度的 漏 流 , 则胶料先进后出