超厚橡胶制品的缺陷及消除方法

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超厚橡胶制品的缺陷及消除方法作者： 李英丹　张远宏

　　摘 要：本文对厚橡胶制品的缺陷从理论到实践进行了详细的分析和比较，总结出要消除这种缺陷的方法可在模具上增设一个阻力腔，并指出了几个须注意的问题。　　关键词：阻力腔; 皱皮及裂纹; 负压

　　中图分类号：N65 文献标识码：A 文章编号：1006-3315(2012)08-179-001

　　一、引言

　　模具的设计，除根据橡胶材料的收缩率计算出型腔的尺寸，然后给予一定的结构要素，设计出模具，还要充分了解橡胶成型硫化的工艺流程和成型的流动机理。因为有的橡胶制品的缺陷，表面上似乎属于工艺问题，不是模具问题，而实际上工艺较难解决，但可以在模具设计时考虑解决问题的方法。下面介绍一种超厚橡胶制品缺陷的解决方法。

　　二、制品的缺陷及成因分析

　　1.两种典型的厚橡胶制品缺陷的产生部位

　　如图1是比较典型的厚橡胶制品，通常模具截面结构如图2。这样的制品表面常会出现皱皮及裂纹，严重时出现夹舌层。图3表示制品在A处出现缺陷，也就是模压过程中，在具有相对运动的分型面处，即上模板1与中模板2或下模板3的分型面处相对应的制品上出现皱皮或夹舌层。

　　2.缺陷成因分析

　　基于模具的特点，胶坯料是直接填入模腔，受热首先是外层胶料，热量成一定的传递速率向内层胶料传递。这样不管传递速率多大和硫化时间多长，都是外层胶料最先达到正硫化点。由于胶料的热膨胀率较大，习惯称之为负压，即硫化压力指示表达到一定的数字后，油泵停止工作;在完成硫化过程后，油泵指示表的数字比原先的数字高出几百N，这是由于胶料的热膨胀所产生的对模板的反作用力(负压)所致。凡是做厚的模压制品，不论硫化压力取多大，都会出现这种现象。模具内反作用力(负压)产生时的变化如图4所示。由于负压的产生，模具在A处出现一条随负压成正比的缝隙，原来的胶边所受的正压力趋近于零，胶边所受的摩擦力也大大减弱，趋近于零。这样胶边在型腔的膨胀力的作用下向外益出，造成型腔A处局部严重卸压，由于外压的减弱或消失，A处型腔内原已经达到正硫化点的制品表面被内压冲破随胶边外溢。在制品取出后，内压消失并冷却后，硫化时外溢部分回缩到制品表面。这就是制品在A部出现皱皮裂纹或夹舌层的原因。

　　三、在模具设计时考虑解决问题的方法

　　模具内产生反作用力(负压)不可避免，负压的产生是由于橡胶热膨胀引起的。要消除这种负压，可以靠延长硫化时间来达到目的，即保证内外层胶料在尽可能短的时间内一起达到正硫化点。这样在模压升热过程中，在模具模板有相对运动的分型面处，胶料会随内压的上升而逐步向外溢出。油泵表上基本反映不出负压。可是在制品出模之后，制品会因冷却收缩而失去原来的几何形状，如图5所示的制品截面形状中，细实线为制品的标准形状轮廓，而粗实线为收缩后的制品截面形状。若靠加大制品的硫化压力来抵消这种负压也是不行的。总之，由于负压的产生，型腔的体积因胶料的热膨胀而被迫扩张，模具在模压过程中模板间出现缝隙是不可避免的。

　　所要解决的问题是尽管模板间出现缝隙，但是要保证制品型腔内没有局部卸压的情况发生。经过实验分析比较，在模具可能出现缝隙的型腔附近，增设一个阻力腔是行之有效的。阻力腔离型腔的距离小于1mm，最好在0.5mm左右，形状为45度的直角三角形，直角边边长取4—6mm为宜，如图6所示，其中B区为型腔区，此阻力腔兼有余胶槽或跑胶槽的功能，但与它们不能等同，它具有阻止压力外卸的作用。由于阻力腔距型腔较近，在型腔充满之后，接着阻力腔充满具有一定内压力的胶料;在型腔内负压产生且模具模板间出现缝隙时，阻力腔胶料内压亦减弱而且体积略微增加，基本上弥补了模具模板间产生的缝隙;最重要的是阻力腔内胶条的一个直角边垂直于分型面，故不会出现整体向外溢出的情况。这样就保证了型腔内A处局部不会发生压力外卸，从而避免缺陷的发生。

　　四、值得注意的几点

　　(1)阻力腔到型腔的距离应尽可能小，不可过大。否则，阻力腔至型腔段的薄飞边会发生皱折导致型腔有卸压的空间，那么阻力腔就起不到阻止内压外卸的作用或效果较差。

　　(2)阻力腔内残存的胶条每次都要清除干净。不然，下一次溢出的飞边覆盖在阻力胶条上，易发生脱层现象，阻力胶条亦起不到阻止作用。

　　(3)厚制品的模具不宜为了避免开设阻力腔而采取全封闭式模具，型腔由于负压的作用易发生变形，若增大壁厚保证有足够的强度，则凸模会被有强大压力的胶边紧紧卡死而不能出模取下制品。这样模具仅使用几次就有可能报废。特别是对多型腔模表现更为突出，因为预成型胶坯重量有所差异，以及在各个型腔内胶料受热升温快慢不一样，导致各个型腔内胶料受热升温快慢不一样，使每个型腔体积膨胀有先后，易造成凸模盖板变形卡死。